TOP4 ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊電路設(shè)計(jì)
汽車測試系統(tǒng)初步采用2個(gè)終端節(jié)點(diǎn)和1個(gè)中心協(xié)調(diào)器組成星狀網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),3個(gè)節(jié)點(diǎn)均選用SZ05-ADV型無線收發(fā)模塊,Zig-bee終端節(jié)點(diǎn)和中心節(jié)點(diǎn)通過標(biāo)準(zhǔn)串口分別與C8051F020模塊和PC設(shè)備相連接,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。SZ05-ADV是高性能嵌入式無線收發(fā)模塊,其核心器件是 Freescale公司的MCl3213。它是第2代標(biāo)準(zhǔn)ZigBee無線通信平臺,在9 mmx9 mmxl mm 7l引腳LGA封裝中集成有低功耗的2.4 GHz RF收發(fā)器和8位微控制器,MCl3213器件具有60 kB的閃存,MCl32lx解決方案能在簡單的點(diǎn)對點(diǎn)連接到完整的ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中用作無線連接,小占位面積封裝中的無線電收發(fā)器和微控制器的組合使其成為成本效益的解決方案,MCl321x中的RF收發(fā)器工作在2.4 GHzISM頻段,和802.15.4標(biāo)準(zhǔn)兼容,收發(fā)器包括低噪音放大器,1 mW的RF輸出功率,帶VCO的功率放大器(PA),集成的發(fā)送/接收開關(guān),板內(nèi)的電源穩(wěn)壓器以及完全的擴(kuò)展頻譜的編碼和譯碼,MCl32lx中的微控制器基于HCS08系列微控制器單元(MCU),HCS08 A版本,高達(dá)60 kB的閃存和4 kB的RAM。
SZ05-ADV嵌入式無線通信模塊集成有符合ZIGBEE協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器和微處理器,其數(shù)據(jù)接口包括:TTL電平收發(fā)接口、標(biāo)準(zhǔn)串口RS2-32 數(shù)據(jù)接口,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣播方式發(fā)送和目標(biāo)地址發(fā)送模式。除可實(shí)現(xiàn)一般的點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)通信功能外,還可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通訊。其模塊連接電路如圖4所示。DATA、RUN、NET、ALARM為SZ05-ADV無線通信模塊的4個(gè)工作狀態(tài)指示端口,分別是數(shù)據(jù)收發(fā)、系統(tǒng)運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和告警。 SLEEP引腳用來控制系統(tǒng)進(jìn)入低功耗狀態(tài),低電平進(jìn)入低功耗,高電平或懸空正常運(yùn)行。
485CTL引腳是485收發(fā)控制,模塊485接收時(shí)低電平輸出,發(fā)送時(shí)高電平輸出。CENTER、DEVICE引腳是節(jié)點(diǎn)功能配置接口,均為低電平有效,或分別與引腳TIao7、tiao8接跳線帽實(shí)現(xiàn),如這2個(gè)引腳都為高電平或懸空則為路由節(jié)點(diǎn)。CONFIG引腳是配置接口,低電平有效,或加跳線帽,可在超級終端中進(jìn)入系統(tǒng)配置狀態(tài)。模塊標(biāo)準(zhǔn)工作電壓為DC-5V,正常工作電壓范圍為5~12V。數(shù)據(jù)接口有RS-232和TTL收發(fā)2種接口模式。 RS-232串口為TX2、RX2、SGND三線工作模式,TTL為TX1、RXl兩線工作模式,TTL電平為3.3V。RESET進(jìn)入低電平狀態(tài)3s,系統(tǒng)進(jìn)入配置狀態(tài),高電平或懸空狀態(tài)則進(jìn)入工作狀態(tài)。
本文設(shè)計(jì)的基于C805lF020和Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的汽車測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了汽車試驗(yàn)中數(shù)據(jù)的無線傳輸,簡化了試驗(yàn)現(xiàn)場布線,提高了試驗(yàn)效率,實(shí)驗(yàn)證明了該系統(tǒng)取代傳統(tǒng)汽車測試系統(tǒng)的可行性,同時(shí)系統(tǒng)的擴(kuò)展也比較容易,可以實(shí)現(xiàn)更多功能。本研究側(cè)重于Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開發(fā),可為Zigbee技術(shù)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用提供一定的參考,但局限于軟件程序系統(tǒng)和試驗(yàn)的電磁干擾,該系統(tǒng)的同步機(jī)制和抗干擾性能有待于進(jìn)一步研究。
汽車駕駛胎壓監(jiān)測系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
本文就重型車輛上整合TPMS與汽車行駛記錄儀等汽車安全配件,提出一種全新的實(shí)現(xiàn)方法,以一個(gè)電控單元統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理取代以往多個(gè)汽車安全用品單獨(dú)控制,形成汽車安全電控系統(tǒng)。整個(gè)汽車安全電控系統(tǒng)由胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、倒車?yán)走_(dá)裝置、汽車行駛記錄儀等組成,所有裝置均掛接于CAN總線上,共享儀表盤顯示。其中重點(diǎn)介紹TPMS的實(shí)現(xiàn)原理。接收顯示部分的軟件由源碼公開的微型實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uCOS-II來管理,使整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,可靠性進(jìn)一步提高。
系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計(jì)
發(fā)射模塊
圖2 發(fā)射模塊的傳感器連接電路
發(fā)射模塊安裝在輪胎內(nèi),其測量檢測部分連接電路如圖2所示。傳感器采用Infineon公司的硅壓阻式壓力傳感器SP12T,該芯片胎壓測量范圍為 50~1400KPa,是一款專門為重型車設(shè)計(jì)的傳感器。SP12T內(nèi)部集成了壓力傳感器、溫度傳感器和電壓傳感器,提供精確的輪胎狀態(tài)信息。 908RF2使用內(nèi)部振蕩器,提供這個(gè)單片機(jī)的工作時(shí)鐘,增強(qiáng)抗干擾能力。SP12T與908RF2之間通過SPI接口相連。908RF2內(nèi)部集成發(fā)射芯片MC33493,使整板面積、成本降低,同時(shí)可靠性更高。發(fā)射采用曼徹斯特編碼方式,F(xiàn)SK的調(diào)制方式,發(fā)射頻率433.92MHz.
接收顯示主節(jié)點(diǎn)
接收顯示模塊主芯片采用FREESCALE的16位單片機(jī)MC9S12DP256,具有5 個(gè)CAN接口,2個(gè)串口,8路增強(qiáng)型定時(shí)器等豐富的內(nèi)部外設(shè),為系統(tǒng)的升級留下較大的空間。CAN0接口用于接收中轉(zhuǎn)模塊發(fā)送的信息。接收芯片 MC33594接收距離較近的兩前輪的射頻信號,并解碼后以SPI傳輸協(xié)議送給MC9S12DP256.CAN接口芯片采用MAXIM公司的 MAX3050, 為總線提供差分發(fā)射能力,為CAN控制器提供差分接收能力。
本設(shè)計(jì)硬件上將可靠性高的CAN總線傳輸與直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的無線傳輸結(jié)合,CAN傳輸避免了用無線中轉(zhuǎn)模塊引起的相互之間干擾問題。系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)胎壓監(jiān)測的所有功能,有著廣大的實(shí)際應(yīng)用市場。整體可靠性高,穩(wěn)定性好,成本低,利于移植,方便添加其他功能。
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