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(jī)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(jìn)行數(shù)據(jù)讀取;管理計算機(jī)用于對原始記錄數(shù)據(jù)進(jìn)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(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，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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)。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(jìn)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(jī)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(jī)的串行口相連，可以將系統(tǒng)存儲的信息導(dǎo)出至PC機(jī)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(jī)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(jìn)行校驗和復(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、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)。