10.16638/jki.1671-7988.2018.12.034
基于LIN总线的多点式声效发生系统的方案设计
张天宇，黄喆，赵治军，吴岩，荆亚杰
（长安大学，陕西西安710000）
摘要：在交通发达的现代社会，由于环境保护及减少能源的需求出现了电动汽车，但由于电动汽车在低速行驶过程中不会产生像传统燃油车辆那样的发动机声浪，其使用时噪声很低，这也就意味这会对路上行人身安全产生威胁，因此进一步加强对电动车安全提醒装置的研究非常有必要。基于此，文章主要分析了基于LIN总线的多点式声效发生控制系统的设计概念。
汽车档位示意图关键词：LIN总线；声效；安全；设计
中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)12-97-03
Design of multi-point sound effect generating system based on LIN bus
Zhang Tianyu, Huang Zhe, Zhao Zhijun, Wu Yan, Jing Yajie
（Chang'an University, Shaanxi Xi'an 710000）
Abstract: In the modern society with developed traffic, electric vehicles have appeared due to environmental protection and the demand for reducing energy. However, the electric vehicles will not produce sound waves like traditional fuel vehicles during low speed driving. The noise is very low in use, which means that this will threaten the safety of pedestrians in the Road, so, it is very necessary to strengthen the research on the safety warning device for electric vehicles. Based on this, this paper mainly analyzes the design concept of multi point sound generating control system based on LIN bus.
Keywords: LIN bus; sound effect; safety; design
CLC NO.: U462 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)12-97-03
1 LIN总线概述
LIN(Local Interconnect Network)是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制，为汽车网络 CAN 总线等提供辅助功能是LIN总线的主要目的。因此，LIN总线是一种辅助型的总
线网络，主要应用在在不需要 CAN 总线的高传输速率和多功能的场合，比如电动后视镜，汽车门锁等的通讯。传输协议规范、传输媒体规范开发工具接口规范和用于软件编程的接口是LIN总线的三个标准，LIN总线从硬件与软件的接口和可预测的电磁兼容特性的角度出发保证了网络节点之间互操作性。2 基于LIN总线的多点式声效发生系统的方案设计
如图1所示，将声效发生模块布置在汽车的四个角上，发声模块的控制网络使用单个LIN网络：一个主节点，三个从节点，符合于LIN网络的一主多从结构形式。多点式能够增加声音的覆盖面，在有行人的情形下，更加真实地模拟普通汽车对行人的影响，不致行人误判汽车的动作。例如当车辆右转弯向前行驶时可以将其汽车右前方的喇叭加大声响而其他喇叭可以不响，电源使用汽车自带的12v蓄电池电源。主节点负责从网络上收集汽车的运动信号，包括车速信号，转向信号，档位信号，加速信号等，来控制喇叭的状态及何种信号发出，对声效发生模块和从节点进行控制，而从节点主要是控制声效发生模块，如图2所示。
作者简介：张天宇，就读于长安大学，硕士，车辆控制技术。
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汽车实用技术
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图1 扬声器在汽车上的布置
图2 系统的设计方案
3 基于LIN的多点式声效发生控制系统的设计
3.1 系统的硬件结构选型
根据基于LIN总线的声效发声控制系统所要实现的功能，设计系统的硬件结构如下所述：
（1）采用Atmel公司生产的51单片机AT89S51作为主控制器芯片；
（2）采用TJA1020作为LIN总线收发器，采用TJA1050作为CAN总线收发器，这两种收发器用来随时接收总线的各种状态，来具体确定采用何种控制策略；
（3）采用CAN控制器SJA1000来收集CAN总线上的信息，并将其转化为主控制器AT89S51能够识别的位数据流；
（4）采用MAX5024作为电压调节器，将汽车蓄电池提供的12v电压调节成5v。
3.2 系统的软件设计
软件程序包括以下三个方面的内容：串口通讯的初始化，接收函数，发送函数；串口通讯的初始化主要是对单片机的寄存器进行开中断与波特率的设置，还要求单片机能够控制收发器TJA1020的睡眠模式与普通斜率模式使系统能够正常地工作。
此次设计使用单片机为51单片机，它适用于各种较为低端的场合，作为本次设计的单片机非常合适。所使用的编译器为Keil uVersion2，是C语言软件开发系统，可生成16位hex文件，将其下载到单片机中，单片机就可以正常工作了，编辑程序时必须在英文状态下进行编写否则会出现不可预料的错误，它对于中文格式不是很兼容。
本次试验采用C语言为此次编程语言，在接收与发送程序上，在串行口控制寄存器SCON有两个与通讯相关的标志位，分别为接收标志位RI与发送标志位TI，用中断方式触发接收或发送程序，使用一个字符型变量Statue来区分单片机进行异步串行口通讯时的发送或接收状态，使单片机处于半双工工作状
态，使单片机的发送与接收不互相干涉。波特率的设置也可以通过设置定时器的工作方式来设定，本次为T0定时器八位自动重装。
3.2.1 控制策略
对于声效发生控制系统的控制策略可以用软件编程来实现，以车速，档位，汽车转向方向等作为输入信号，以发声模块发出的声音作为输出信号，以车速为例，其他因素暂不考虑，如图3所示设定汽车起动后立即发出声音，在汽车行驶过程中车速在10km/h至30km/h的速度时在车速上升时发出声音，下降时并不发出声音并在汽车行驶过程中设定阈值10km/h，若车速小于10km/h，将发出声音，很可能汽车此时处于减速转向或减速停车状态，这时候很有必要提醒行人注意汽车的行驶状态保护行人的人身安全。
图3 控制示意图
4 控制系统电路原理图
确定好硬件的选型之后，就可以用Protues软件来绘制电路原理图如图4图5，主节点包含的电子元件主要有主控制器AT89S51、LIN总线收发器TJA1020、电压调节器MAX5024、CAN控制器SJA1000和CAN总线收发器TJA1050；从节点用到的电子元件主要有主控制器AT89S51、LIN总线收发器TJA1020、电压调节器MAX5024。与主节点相比较从节点没有CAN控制器SJA1000和CAN总线收发器TJA1050，其他元件的连接方式与主节点基本相同。
图4 主节点原理图
5 结论
根据车辆路试试验试验结果，证明基于LIN总线的多点
张天宇 等：基于LIN 总线的多点式声效发生系统的方案设计
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式控制策略设计方案，可以很好的起到提醒行人的作用。电动汽车声效美学设计“有声”胜“无声”，电动车音效设计是未来电动汽车的一大设计趋势，这不仅有助于汽车安全且兼顾美感。并且很好的解决了人-车-路的问题，是一个值得深入研究的问题。
图5  从节点原理图
参考文献
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（上接第53页）
7 结论
本文通过一款越野汽车的特种驾驶室除雾系统的正向开发，阐明前除雾风道的一般开发过程和须注意事项。首先通过产品三维设计，使调整除雾风口的布置位置和除雾风管的走向，实现可视化和参数化，并能充分利用其它功能件剩余的内部空间。其次通过除雾风道的CFD 分析，调整风道风量分配，优化风道设计结构。然后除雾风道在整个驾驶空间内运行的CFD 分析，验证除雾效果。最后通快速样件的实物验证，确保产品开发符合设计需求，减少风道的模具更改费用。通过以上分阶段过程的严格把控，确保了后续整车除雾试验
一次性验证成功。
上述方法是对特种车辆前除雾风管的以往经验的总结。新产品的开发依照此方法进行设计，不仅减少方案修改次数，降低开发成本，并且缩短研发周期。
参考文献
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