採用藍牙技術的車輛監控系統電路設計

2020-12-22 電子發燒友

採用藍牙技術的車輛監控系統電路設計

Dick 發表於 2014-12-03 11:32:54

　　礦山車輛胎壓監測是以無損檢測技術為基礎，通過研究車輛胎壓的實時信號，了解礦山車輛的輪胎氣壓的變化特性，從而達到礦山車輛安全監控提供依據。描述了以LPC2132 為核心構成的胎壓的監控裝置的研究。通過帶有藍牙的傳感器模塊採集車輛胎壓信號，經過調理電路後進行比較計算，若超過規定值就報警，並將數據發送到車載CAN 總線上。在此基礎上設計了一套基於藍牙的胎壓監控裝置，硬體系統主要由傳感器、LPC2132 處理器，信號調理電路，藍牙模塊和報警模塊等組成。軟體系統由固件程序，數據收發模塊等構成。

　　汽車行業的發展及人們對汽車安全保障系統的重視，使汽車輪胎壓力監測系統擁有一個很大的市場，因此，礦山車輛公司也著手研究這項技術。在影響輪胎性能的諸多因素中，輪胎的氣壓是極其重要的一個參數。它對輪胎的承載性能、高速性能、制動性能、防浮滑性能、耐久性能和耐爆破性能都有著重要影響。

　　傳感器電路

　　一般情況下，礦用車輛需要6-12 個胎壓監控系統模塊。為了提高系統的接收能力和抗幹擾能力，我們採用MPXY8020A 壓力溫度傳感器、LPC2132 處理器、藍牙無線收發模塊等主要組成的系統方案，結構框圖如圖所示。

　　LPC2132 主控器

　　LPC2132 主控器是基於一個支持實時仿真和嵌入式跟蹤的32ARM7TDMI-S CPU，並帶有64k 的嵌入式的高速Flash 存儲器。128 位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32 位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。多個32 位定時器、1 個或2 個10 位8 路的ADC、10 位DAC、PWM 通道、47 個GPIO 及9個邊沿或電平觸發的外部中斷使它們適用於本系統。

　　LPC2132 主控器主要工作：

　　a、數據採集模塊通信，將採集的壓力和溫度值進行轉換和存儲。b、與藍牙收發模塊通信，將數據通過藍牙發送到CAN 總線上。

　　信號調理電路

　　LPC2132 控制器的中斷引腳，使LPC2132 控制器控制A/D 轉換器對輸入信號保持同步採樣。電壓信號可由LPC2132 控制器根據所需採集的各電壓信號範圍不同而編制數據採集模塊，且電壓不超過3.3V.為使電壓信號符合LPC2132 控制器開發板的有效採集區間，需要對被採集的電壓進行降壓變換，在變換電路輸出端加入穩壓管進行保護，如圖4。

　　考慮到接入後不能衰減傳輸至原信號，可採用高阻分壓接入，電路選用兩個3K 電阻分壓，檢測接口電路分流小於0.5mA，而傳感器傳入信號電流為100mA 以上，影響基本忽略，且後端採用運放隔離跟隨接入，減小了對胎壓監控系統的幹擾。

　　圖5是信號調理電路圖，信號調理的目的就是對從傳感器過來的信號進行放大提升等處理後送進AD 模塊。

　　藍牙收發模塊

　　設計了頻段為2.40GHz-2.48GHz，藍牙協議為BlueTooth V1.2 。硬體採用了CSR 公司的AUDIO-FLASH 藍牙晶片，模塊電路板為0.8mm 四層板。電路接口包括USB、SPI編程口，2 路AIO 模擬量接口，9 路數字PIO 接口。串口數據傳輸，最大波特率1.3Mbps，一對一自動建鏈。車輪上的藍牙收發器與LPC2132 控制器的連接時通過USB 實現的。用USB 接口通信時，是將藍牙模塊作為USB 的從設備與LPC2132 控制器通信的，通過雙向埠D+和D-傳輸數據，如圖6 所示。

　　報警模塊電路設計

　　主要是完成顯示壓力和溫度的狀態，如果超出設定值，自動報警。本系統是智能調度系統中的一部分，通過實驗說明系統方案的可行性。本系統是嵌入式技術在礦山安全方面的應用，是安全生產和提高生產效率有著重要的意義。

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