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一种低速车用低成本的 硬件看门狗保护电路设计方法

阅读：1019发布：2020-10-06

专利汇可以提供一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法，包括以下步骤：S1：车身控制系统；S2：信号输出装置；S3：监控结果输出装置；S4：电路逻辑转换装置；S5：电平切换装置；S6：硬件开关装置，利用单片机作为控制软件程序的载体，执行软件程序的控制策略及逻辑，通过软件程序编辑的不同的命令，控制电机运行，从而实现不同的功能，利用方波发生器，为软件程序持续对外输出一个方波信号，通过波形整形器件，提供给硬件看门狗保护电路，硬件看门狗保护电路对方波信号持续监控，通过信号输出装置输出的监控结果控制单片机，在单片机出现故障或程序跑飞时能对单片机进行及时复位及时关闭动力源持续输出。，下面是一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法，其特征在于：该保护电路设计方法具体步骤如下：
S1：车身控制系统，利用单片机作为控制软件程序的载体，执行软件程序的控制策略及逻辑，通过软件程序编辑的不同的命令，控制电机运行，从而实现不同的功能；
S2：信号输出装置，利用方波发生器，为软件程序持续对外输出一个方波信号，通过波形整形器件，提供给硬件看门狗保护电路，硬件看门狗保护电路对方波信号持续监控；
S3：监控结果输出装置，通过信号输出装置输出的监控结果控制单片机，在单片机出现故障或程序跑飞时能对单片机进行及时复位及时关闭动力源持续输出；
S4：电路逻辑转换装置，利用三极管逻辑电路，将逻辑门电路的所有器件及连接导线制作在同一块半导体基片上，逻辑门由晶体管组成，这些晶体管的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号；
S5：电平切换装置，利用缓冲器为PWM信号提供电平切换的控制功能；
S6：硬件开关装置，利用缓冲器作为PWM信号的硬件开关。
2.根据权利要求1所述的一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法，其特征在于：所述步骤S1中的单片机包括运算器，控制器和存储器，将其集成于一块芯片上，使用时，利用单片机将软件程序以指令的形式写出并执行。
3.根据权利要求1所述的一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法，其特征在于：所述步骤S2中的波形整形器件为阻容滤波器，是利用电阻和电容器进行滤波的电路，在整流器的输出端串入电阻，在电阻的两端并联接入电容，滤波效能较高、能兼降压限流作用，其内部包容的电阻为截止频率电阻。
4.根据权利要求1所述的一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法，其特征在于：所述步骤S3中的监控结果输出装置为比较器，利用比较器对一个模拟电压信号与一个基准电压相比较，其输出脚是一只晶体管的集电极或FET的漏极，为提高其抗干扰能力，可将比较器改进为滞回比较器和窗口比较器。
5.根据权利要求1所述的一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法，其特征在于：所述步骤S4中的三极管逻辑电路，不仅可以对模拟信号放大，也可作为控制开关使用，作为开关使用的三极管处于截止与饱和状态。
6.根据权利要求1所述的一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法，其特征在于：所述步骤S6中的硬件开关装置，在PWM器件的测试中,器件外接电容端直接引入SMB高频电缆会对频率或时间参数的测式结果产生影响，利用缓冲器BUF634来隔离SMB高频电缆与器件的电容充放电端，有效得控制PWM器件的启停。

说明书全文

一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及新能源汽车电路保护技术领域，具体为一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法。

背景技术

[0002] 新能源纯电动汽车,包含了低速车,商用车,乘用车,都有电力驱动系统。电驱动系统一般由直流电源(例如铅酸电池，锂电池系统)、电机控制器、电动机、必要的控制系统组成。现代低速车在车速、功能安全及价格上不如乘用车及商用车。大多控制系统电器中都带有自恢复电路，普通看门狗复位的电路系统在设备出现异常发生死机等异常时，看门狗电路会因超时而发起复位，给电路复位，电路重新启动，从而达到自动重启异常电路的目的。

[0003] 因价格低廉，方便出行，在农村市场需求量较大，现有低速车电机控制器技术中，通常为节约成本，在功能安全上用不起昂贵的集成复位芯片而选择省略硬件看门狗保护功能，经常出现看门狗电路复位后仍然不能修复的故障，比如芯片击穿导致的死机，一旦单片机软件出现故障(如程序跑飞)将会使车辆处于失控状态，非常危险。现有技术中，低速车控制器在低廉价格和功能安全上还处于两难齐全的情况。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法，既降低成本压力，又能满足功能安全需求，避免了两难齐全的状况。在单片机出现故障或程序跑飞时能对单片机进行及时复位及时关闭动力源持续输出,使汽车能够得到有效控制,降低行车危险事故发生，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法，该制动灯故障处理办法具体步骤如下：

[0006] S1：车身控制系统，利用单片机作为控制软件程序的载体，执行软件程序的控制策略及逻辑，通过软件程序编辑的不同的命令，控制电机运行，从而实现不同的功能；

[0007] S2：信号输出装置，利用方波发生器，为软件程序持续对外输出一个方波信号，通过波形整形器件，提供给硬件看门狗保护电路，硬件看门狗保护电路对方波信号持续监控；

[0008] S3：监控结果输出装置，通过信号输出装置输出的监控结果控制单片机，在单片机出现故障或程序跑飞时能对单片机进行及时复位及时关闭动力源持续输出；

[0009] S4：电路逻辑转换装置，利用三极管逻辑电路，将逻辑门电路的所有器件及连接导线制作在同一块半导体基片上，逻辑门由晶体管组成，这些晶体管的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号；

[0010] S5：电平切换装置，利用缓冲器为PWM信号提供电平切换的控制功能；

[0011] S6：硬件开关装置，利用缓冲器作为PWM信号的硬件开关。

[0012] 优选的，所述步骤S1中的单片机包括运算器，控制器和存储器，将其集成于一块芯片上，使用时，利用单片机将软件程序以指令的形式写出并执行。

[0013] 优选的，所述步骤S2中的波形整形器件为阻容滤波器，是利用电阻和电容器进行滤波的电路，在整流器的输出端串入电阻，在电阻的两端并联接入电容，滤波效能较高、能兼降压限流作用，其内部包容的电阻为截止频率电阻。

[0014] 优选的，所述步骤S3中的监控结果输出装置为比较器，利用比较器对一个模拟电压信号与一个基准电压相比较，其输出脚是一只晶体管的集电极或FET的漏极，为提高其抗干扰能力，可将比较器改进为滞回比较器和窗口比较器。

[0015] 优选的，所述步骤S4中的三极管逻辑电路，不仅可以对模拟信号放大，也可作为控制开关使用，作为开关使用的三极管处于截止与饱和状态。

[0016] 优选的，所述步骤S6中的硬件开关装置，在PWM器件的测试中,器件外接电容端直接引入SMB高频电缆会对频率或时间参数的测式结果产生影响，利用缓冲器BUF634来隔离SMB高频电缆与器件的电容充放电端，有效得控制PWM器件的启停。

[0017] 本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种新能源汽车电池充电方法，与现有技术相比，具有以下优点：

[0018] 1、用阻容滤波器，比较器，微分电路，三极管逻辑电路搭建组合实现对单片机运行状态的监控，并在单片机运行故障时具有复位和硬件关闭PWM的功能；

[0019] 2、低成本硬件看门狗保护电路，既提高了低速车行驶安全可靠性，又解决了低成本压力；

[0020] 3、解决了成本和安全两难齐全的状况，在单片机出现故障或程序跑飞时能对单片机进行及时复位及时关闭动力源持续输出,使汽车能够得到有效控制,降低行车危险事故发生。附图说明

[0021] 图1为本发明的硬件看门狗保护电路系统工作示意图。

具体实施方式

[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023] 本发明提供了一种低速车用低成本的硬件看门狗保护电路设计方法，包括以下步骤：

[0024] S1：车身控制系统，利用单片机作为控制软件程序的载体，执行软件程序的控制策略及逻辑，通过软件程序编辑的不同的命令，控制电机运行，从而实现不同的功能；

[0025] S2：信号输出装置，利用方波发生器，为软件程序持续对外输出一个方波信号，通过波形整形器件，提供给硬件看门狗保护电路，硬件看门狗保护电路对方波信号持续监控，方波发生器是由迟滞比较器和RC积分电路构成的闭合电路，两种电路的输出互为对方的输入，迟滞比较器的输出又是方波信号的输出端。而RC积分电路除了起负反馈作用外，还起着延迟作用；

[0026] S3：监控结果输出装置，利用比较器对两个或多个输出的数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较，然后将监控结果通过信号输出装置输出至单片机，在单片机出现故障或程序跑飞时能对单片机进行及时复位及时关闭动力源持续输出，其中利用微分电路，根据比较器输出的监控结果，对单片机进行触发复位；

[0027] S4：电路逻辑转换装置，利用三极管逻辑电路，将逻辑门电路的所有器件及连接导线制作在同一块半导体基片上，逻辑门由晶体管组成，这些晶体管的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号；

[0028] S5：电平切换装置，利用缓冲器为PWM信号提供电平切换的控制功能，脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的，带缓冲输出的门电路输出端都是1个反相器，输出驱动能力仅由该输出级的管子特性决定，与各输入端所处逻辑状态无关。而不带缓冲器的门电路其输出驱动能力与输入状态有关。另一方面。带缓冲器的门电路的转移特性至少是由3级转移特性相乘的结果，因此转换区域窄，形状接近理想矩形，并且不随输入使用端数的情况而变化、加缓冲器的门电路，抗干扰性能提高10％电源电压；

[0029] S6：硬件开关装置，利用缓冲器作为PWM信号的硬件开关，缓冲区的标记是一个索引，在调用reset方法时会将缓冲区的位置重置为该索引，并非总是需要定义标记，但在定义标记时，不能将其定义为负数，并且不能让它大于位置。如果定义了标记，则在将位置或限制调整为小于该标记的值时，该标记将被丢弃，从而作为控制开关，最终控制单片机复位。

[0030] 具体的，所述步骤S1中的单片机包括运算器，控制器和存储器，将其集成于一块芯片上，使用时，利用单片机将软件程序以指令的形式写出并执行。

[0031] 具体的，所述步骤S2中的波形整形器件为阻容滤波器，是利用电阻和电容器进行滤波的电路，在整流器的输出端串入电阻，在电阻的两端并联接入电容，滤波效能较高、能兼降压限流作用，其内部包容的电阻为截止频率电阻。

[0032] 具体的，所述步骤S3中的监控结果输出装置为比较器，利用比较器对一个模拟电压信号与一个基准电压相比较，其输出脚是一只晶体管的集电极或FET的漏极，为提高其抗干扰能力，可将比较器改进为滞回比较器和窗口比较器。

[0033] 具体的，所述步骤S4中的三极管逻辑电路，不仅可以对模拟信号放大，也可作为控制开关使用，作为开关使用的三极管处于截止与饱和状态。

[0034] 具体的，所述步骤S6中的硬件开关装置，在PWM器件的测试中,器件外接电容端直接引入SMB高频电缆会对频率或时间参数的测式结果产生影响，利用缓冲器BUF634来隔离SMB高频电缆与器件的电容充放电端，有效得控制PWM器件的启停。

[0035] 综上所述：单片机在执行软件程序时，因软件Bug或外界干扰等不确定因素导致单片机在执行软件程序时出现非正常运行(如程序跑飞)，由软件程序产生的方波发生器突然不能持续输出方波信号，使得阻容滤波器不能够持续接收到方波信号，导致整形出的信号不能正确地提供给比较器，比较器输出监控结果，通过微分电路及逻辑电路对单片机进行复位，同时关闭缓冲器使能，关闭意外的动力源持续输出，使得电机切断动力源并得以控制，当单片机快速复位后，程序开始正常运行，方波发生器正常工作，这时硬件看门狗保护电路根据正常监控结果，开启动力源输出，使电动机再次得以正常控制，确保低速车行驶安全。

[0036] 现有低速车控制器技术在低成本压力很大的情况下省略了上述功能安全，给行车造成不可估量的安全风险，因此使用本发明技术方案能够很好地解决低成本压力和降低行车安全风险。

[0037] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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