基于MG2455微處理器Zigbee的汽車無線黑匣子實現(xiàn)

0 引言

汽車黑匣子又稱汽車行駛狀態(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算機組成。記錄儀安裝于汽車上，實時監(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行及通過RS232串行口對記錄儀進行數(shù)據(jù)讀取;管理計算機用于對原始記錄數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、報表、存儲及查詢。

1 系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)利用MG2455微處理器為核心，基于Zigbee無線射頻技術(shù)設(shè)計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，系統(tǒng)會發(fā)出警報。

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

1.2 功能與指標(biāo)

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

(2)可以任意地設(shè)定參考值，指標(biāo)超過正常范圍則報警。

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

1.3 實現(xiàn)原理

在以單片機為核心的控制系統(tǒng)中，所有的汽車信號的處理及液晶顯示等都通過MG2455單片機來處理完成。胎壓、加速度等傳感信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后通過Zigbee無線通信傳輸給單片機。無線監(jiān)測傳送裝置包括：一個壓力感應(yīng)器、一個溫度感應(yīng)器、一個連接壓力器的差動放大器、一個連接溫度感應(yīng)器的衰減器，一個接收來自差動放大器的壓力信號及來自衰減器的溫度信號進行運算處理的微控制器，且通過一個發(fā)送器、一個濾波器將信號經(jīng)共振型天線傳輸至數(shù)字接收顯示器，以利駕駛員可隨時掌握輪胎壓力溫度狀況。單片機將I/O口接收到的時鐘信號、溫度信號與無線接收的胎壓、加速度信號一起存儲在flashROM中并在液晶模塊LCD6029上顯示出來，當(dāng)信號超標(biāo)時系統(tǒng)能主動報警。USB接口通過轉(zhuǎn)換芯片與單片機的串行口相連，可以將系統(tǒng)存儲的信息導(dǎo)出至PC機或者PDA等個人終端上。

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)存儲部分、通訊部分(USB通訊)、顯示部分、胎壓模塊、溫度模塊、時鐘模塊。硬件框圖如圖1所示。

1.5 軟件流程

主單片機MG2455在接收到從胎壓監(jiān)測模塊、溫度模塊、時鐘模塊發(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)的同時還要對該數(shù)據(jù)進行校驗和復(fù)雜的算法處理，并對處理后的結(jié)果進行判斷。若數(shù)據(jù)超出了預(yù)先預(yù)定的范圍(如超壓、超時、超溫等)，則立即啟動報警，通過蜂鳴器提示駕駛員當(dāng)前存在異常;否則提示汽車運行正常。此外，利用串口實現(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)。