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基于MG2455 MCU的汽車無線黑匣子設(shè)計(jì)方案

作者: 時(shí)間:2017-06-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201706/348264.htm

0 引言

又稱汽車行駛狀態(tài)記錄系統(tǒng),主要由汽車行駛狀態(tài)記錄儀、手持讀碼器和管理計(jì)算機(jī)組成。記錄儀安裝于汽車上,實(shí)時(shí)監(jiān)測并記錄車輛的行駛數(shù)據(jù);手持讀碼器由掌上電腦和應(yīng)用軟件組成,用于控制和操作記錄儀的運(yùn)行及通過RS232串行口對記錄儀進(jìn)行數(shù)據(jù)讀??;管理計(jì)算機(jī)用于對原始記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、存儲(chǔ)及查詢。

1 系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)利用微處理器為核心,基于Zigbee無線射頻技術(shù)設(shè)計(jì)了一款汽車無線黑匣子。胎壓和胎溫的檢測通過Zigbee技術(shù)與主機(jī)通信,該系統(tǒng)包括一裝設(shè)于輪胎鋼圈上的無線監(jiān)測傳送裝置及一可供裝設(shè)在車體駕駛座內(nèi)的數(shù)字接收一顯示裝置。當(dāng)胎壓和胎溫超標(biāo)時(shí),系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)。

本系統(tǒng)還具有疲勞駕駛的提示報(bào)警功能及記錄功能,從而有效遏制司機(jī)疲勞行車,保證長途運(yùn)輸行車的安全。

1.2 功能與指標(biāo)

(1)存儲(chǔ)車輛行駛過程中不同時(shí)段的操作和狀態(tài)信息(如溫度、胎壓等)并在LCD屏上顯示出來,存儲(chǔ)的頻率為30次/小時(shí)。

(2)可以任意地設(shè)定參考值,指標(biāo)超過正常范圍則報(bào)警。

(3)需要使用行車數(shù)據(jù)時(shí),可通過USB接口直接讀取數(shù)據(jù)至PC或者PDA等個(gè)人終端上。USB接口為通用的USB2.0接口。

1.3 實(shí)現(xiàn)原理

在以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)中,所有的汽車信號(hào)的處理及液晶顯示等都通過單片機(jī)來處理完成。胎壓、加速度等傳感信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后通過Zigbee無線通信傳輸給單片機(jī)。無線監(jiān)測傳送裝置包括:一個(gè)壓力感應(yīng)器、一個(gè)溫度感應(yīng)器、一個(gè)連接壓力器的差動(dòng)放大器、一個(gè)連接溫度感應(yīng)器的衰減器,一個(gè)接收來自差動(dòng)放大器的壓力信號(hào)及來自衰減器的溫度信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理的微控制器,且通過一個(gè)發(fā)送器、一個(gè)濾波器將信號(hào)經(jīng)共振型天線傳輸至數(shù)字接收顯示器,以利駕駛員可隨時(shí)掌握輪胎壓力溫度狀況。單片機(jī)將I/O口接收到的時(shí)鐘信號(hào)、溫度信號(hào)與無線接收的胎壓、加速度信號(hào)一起存儲(chǔ)在flashROM中并在液晶模塊LCD6029上顯示出來,當(dāng)信號(hào)超標(biāo)時(shí)系統(tǒng)能主動(dòng)報(bào)警。USB接口通過轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的串行口相連,可以將系統(tǒng)存儲(chǔ)的信息導(dǎo)出至PC機(jī)或者PDA等個(gè)人終端上。

1.4 硬件框圖

本系統(tǒng)從功能上可劃分為數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)處理部分、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分、通訊部分(USB通訊)、顯示部分、胎壓模塊、溫度模塊、時(shí)鐘模塊。硬件框圖如圖1所示。



1.5 軟件流程

主單片機(jī)在接收到從胎壓監(jiān)測模塊、溫度模塊、時(shí)鐘模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)后,由SPI口傳送給控制器,控制器在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)還要對該數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和復(fù)雜的算法處理,并對處理后的結(jié)果進(jìn)行判斷。若數(shù)據(jù)超出了預(yù)先預(yù)定的范圍(如超壓、超時(shí)、超溫等),則立即啟動(dòng)報(bào)警,通過蜂鳴器提示駕駛員當(dāng)前存在異常;否則提示汽車運(yùn)行正常。此外,利用串口實(shí)現(xiàn)與電腦之間的通信,便于查詢、分析記錄的數(shù)據(jù),為優(yōu)化控制算法和分析交通事故提供依據(jù)。

系統(tǒng)軟件主要完成兩方面的功能:1)實(shí)現(xiàn)汽車行駛狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測和記錄,檢測到故障時(shí)報(bào)警。2)將記錄數(shù)據(jù)通過RS232口上傳到上位機(jī),以便進(jìn)行日常管理和事故診斷。

程序主要包括:主程序、數(shù)字量采集程序、開關(guān)量采集程序、脈沖量采集程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序、時(shí)鐘處理程序、故障處理程序、故障報(bào)警程序及串口通信程序等。

主程序流程圖如圖2所示。



2 系統(tǒng)測試

2.1 測試數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)分析結(jié)果,胎內(nèi)每升高1℃,輪胎磨損就增加2%,一般溫度不能超過80℃,當(dāng)溫度達(dá)95℃,輪胎情況就非常危險(xiǎn)。而且氣壓過高,輪胎簾線過度伸張,胎體彈性降低,剛性增大,單位壓力增大,胎冠部接地面積減小,同時(shí)磨耗增加,胎面花紋易裂口,行駛中一旦受到障礙物沖擊,便會(huì)產(chǎn)生內(nèi)裂或爆破。同時(shí),本系統(tǒng)加有疲勞駕駛(時(shí)間監(jiān)控),所以當(dāng)輪胎胎壓溫度超出預(yù)設(shè)值和駕駛時(shí)間超過4個(gè)小時(shí)時(shí)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。在傳輸過程中誤差方面,胎壓測量精度為±0.5kpa,胎溫為±1℃。

2.2 實(shí)現(xiàn)功能

(1)它具有時(shí)間、日期及駕駛時(shí)間的采集、記錄、存儲(chǔ)功能。能對連續(xù)駕駛時(shí)間進(jìn)行記錄,由于交通安全法規(guī)定駕駛員每行駛4個(gè)小時(shí)要休息不得少于20分鐘,因此它可以對駕駛員的疲勞狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,一旦發(fā)現(xiàn)違例會(huì)有報(bào)警聲響起,同時(shí)會(huì)把該信息傳送到監(jiān)控中心。(2)車輛行駛時(shí)溫度,胎壓的測量、記錄、存儲(chǔ)功能:a.溫度測量系統(tǒng)是對車的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度進(jìn)行檢測,并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,能夠?qū)Ω邷氐漠惓G闆r進(jìn)行報(bào)警,從而提高行車的安全行。b.輪胎壓力、溫度檢測系統(tǒng)的主要功能是對輪胎內(nèi)部的壓力和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測,并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,能夠?qū)Ω邏?、高溫、低壓的異常情況進(jìn)行報(bào)警,從而提高行車的安全行。c.運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在大容量串行Flash存儲(chǔ)器中,即使掉電,數(shù)據(jù)也不丟失。d.配置了USB接口,可以用U盤直接讀取數(shù)據(jù)也可以連接到計(jì)算機(jī)上讀取。

3 結(jié)論
本系統(tǒng)具有時(shí)間、日期及駕駛時(shí)間的采集、記錄、存儲(chǔ)功能;汽車輪胎壓力、溫度等。

監(jiān)測系統(tǒng)通過無線射頻技術(shù)與主機(jī)實(shí)現(xiàn)通信;Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù),即使掉電,數(shù)據(jù)也不丟失:配置了USB接口可以用U盤直接讀取數(shù)據(jù)也可以連接到計(jì)算機(jī)上讀??;具有超時(shí)(疲勞)報(bào)警及記錄功能,從而有效遏制司機(jī)疲勞行車,保證長途運(yùn)輸行車的安全。

本設(shè)計(jì)通過測試,系統(tǒng)運(yùn)行良好,能滿足的基本使用要求。



關(guān)鍵詞: MG2455 ZigBee 汽車黑匣子 MCU

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