《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于藍(lán)牙技術(shù)的汽車四輪定位系統(tǒng)無線化設(shè)計(jì)
慧聰電子
摘要: 近年來,,隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展和汽車保有量的大幅增加,,汽車檢測(cè)技術(shù)也取得了巨大的進(jìn)步,,汽車 ...
Abstract:
Key words :

      引 言

      近年來,,隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展和汽車保有量的大幅增加,,汽車檢測(cè)技術(shù)也取得了巨大的進(jìn)步,,汽車檢測(cè)設(shè)備的功能,、質(zhì)量都在不斷提高,,正逐步向數(shù)字化,、智能化,、便攜化方向發(fā)展。作為汽車檢測(cè)的基本設(shè)備,,四輪定位儀是專門用來測(cè)量車輪定位參數(shù)的設(shè)備,。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見的四輪定位儀主要是拉線式和無線測(cè)量有線傳輸式兩種,未來的發(fā)展趨勢(shì)是全無線式,。如何利用低成本的無線傳輸技術(shù)改造現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),,就成了工程上很有意義的問題。本文利用低成本的無線傳輸藍(lán)牙技術(shù),,提出了一種改造現(xiàn)有汽車四輪定位系統(tǒng)的方案,,詳細(xì)說明了無線化汽車四輪定位系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方法,。

      1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題和解決方案

      1.1 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題

      汽車在出廠時(shí),,其懸掛系統(tǒng)的定位角度都是設(shè)定好的,但是車輛在行駛一段時(shí)間后,,這些定位角度會(huì)產(chǎn)生變化,。定位系統(tǒng)是1個(gè)主控電腦和4個(gè)安裝在四輪上的傳感器。檢測(cè)時(shí),四輪定位儀測(cè)量出汽車現(xiàn)時(shí)的四輪定位參數(shù),,將數(shù)據(jù)傳回主控電腦,;主控電腦將顯示汽車測(cè)量的數(shù)據(jù)列表,并與原廠的數(shù)據(jù)相比較,,計(jì)算出偏差值,,再對(duì)小車相關(guān)的部位進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。

      傳統(tǒng)的汽車四輪定位儀是依靠有線方式和主電腦通信的,,使用起來有諸多限制,。四輪定位儀價(jià)格昂貴,國(guó)產(chǎn)的一般在十幾萬元以上,,進(jìn)口的則更貴,,一般都在20萬元以上。所以要想將其無線化,,最好的方案是保留原有的硬件系統(tǒng),,僅添加無線收發(fā)單元的軟硬件,以免汽車維修站二次投資,。

      1.2 無線化解決方案

      工業(yè)場(chǎng)合經(jīng)常需要無線傳輸數(shù)據(jù),,比如光纖制造時(shí)拉伸晶體用的超高溫?zé)釥t需要把溫度數(shù)據(jù)傳送出來。藍(lán)牙模塊體積小,,不受障礙物和角度限制,,價(jià)格也相對(duì)低廉,比較適合,。除了某些專用的藍(lán)牙模塊以外,,大多藍(lán)牙模塊硬件上都提供了數(shù)據(jù)接口,通過RS232串口可以傳輸對(duì)速率要求不高的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),。

      本文選擇藍(lán)牙技術(shù)來設(shè)計(jì)無線化傳統(tǒng)汽車四輪定位系統(tǒng),。藍(lán)牙工作在免費(fèi)的ISM頻段,且發(fā)射功率比較小(一般為1~10 mW),,不會(huì)對(duì)汽車維修站的其他電氣設(shè)備產(chǎn)生無線電干擾,,很適合汽車維修場(chǎng)合應(yīng)用。藍(lán)牙采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或者點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的主從網(wǎng)絡(luò)方案,,藍(lán)牙四輪定位網(wǎng)絡(luò)采用1個(gè)主設(shè)備和4個(gè)從設(shè)備的方案,,如圖1所示。這是由于現(xiàn)代轎車普遍都是前后獨(dú)立懸掛,,所以前,、后車輪各自需要調(diào)整的參數(shù)是獨(dú)立的,,不能采用一主一從的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方案,,而要用一主四從的方案。


      2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

      2.1 硬件總體設(shè)計(jì)

      藍(lán)牙主設(shè)備是具有無線收發(fā)功能的主控電腦,負(fù)責(zé)查詢四輪的狀態(tài),,并且向四輪發(fā)送調(diào)整指令,;藍(lán)牙從設(shè)備是4個(gè)安裝在汽車車輪上的測(cè)量傳感儀器,負(fù)責(zé)測(cè)量四輪的狀態(tài)參數(shù),,并且把測(cè)量得到的參數(shù)無線傳回主控電腦,。主控電腦里存儲(chǔ)了該車型的標(biāo)準(zhǔn)資料,它無線接收四輪傳來的數(shù)據(jù)(即汽車現(xiàn)時(shí)的四輪定位參數(shù)),,并與該車型的存儲(chǔ)值對(duì)比算出偏差,,做出相應(yīng)判斷,再把調(diào)整指令無線發(fā)送給四輪,。據(jù)此要求,,硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

      2.2 硬件工作流程

      圖2中的單片機(jī)C和測(cè)量傳感儀器屬于無線化以前的傳統(tǒng)汽車四輪定位儀,。測(cè)量?jī)x測(cè)得汽車車輪的角度等參數(shù),,通過傳感器發(fā)給單片機(jī)C。

      四輪的狀態(tài)參數(shù)傳回主控電腦的過程如下:?jiǎn)纹瑱C(jī)C得到車輪傳感器的數(shù)據(jù),,通過UART口傳給單片機(jī)A,;單片機(jī)A把數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙從設(shè)備無線發(fā)送給主控電腦端的藍(lán)牙主設(shè)備;單片機(jī)B從藍(lán)牙主設(shè)備獲得數(shù)據(jù)后,,通過轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的RS232串口形式,,再通過PC機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)9針串口送給主控電腦。主控電腦向四輪發(fā)送調(diào)整命令的流程與此類似,。

      這樣,,只需在傳統(tǒng)的四輪定位系統(tǒng)上附加一些元件就實(shí)現(xiàn)了無線化,方便了汽車維修公司,。

      2.3  藍(lán)牙模塊與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)

藍(lán)牙模塊采用CSR公司的Bluecore系列CSR0312,。主要技術(shù)規(guī)范如下:
 
◆遵從藍(lán)牙1.1規(guī)范;
 
◆射頻輸出為class2級(jí),,作用距離10 m,;
 
◆藍(lán)牙1.1認(rèn)證;
 
◆FCC&ETST認(rèn)證,;
 
◆支持UART接口,。
單片機(jī)用來存放初始化藍(lán)牙模塊和建立無線ACL數(shù)據(jù)連接的指令代碼,可以說單片機(jī)中的軟件是此系統(tǒng)的核心,。這里采用AT89S51,,該款單片機(jī)價(jià)格相對(duì)低廉。轉(zhuǎn)換芯片采用MAX3232E,。
傳輸指令的電路連接如圖3所示,。藍(lán)牙模塊的UART接口作為數(shù)據(jù)收發(fā)接口RXD和TXD,與AT89S51的P3.0和P3.1通信。AT89S51通過這兩個(gè)接口和藍(lán)牙模塊CSR0312互傳數(shù)據(jù),,并且向其發(fā)送主機(jī)控制接口指令,。AT89S51的P1.2和P1.3作為擴(kuò)展的串行接口,和其他單片機(jī)通信,;P3.2作為外部中斷入口,,當(dāng)有數(shù)據(jù)從其他單片機(jī)傳過來時(shí),將觸發(fā)中斷開始接收數(shù)據(jù),。

     3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
藍(lán)牙模塊通過主機(jī)控制接口HCI和單片機(jī)通信,,利用主機(jī)控制接口指令,藍(lán)牙模塊可以進(jìn)入一種給定的操作模式(比如查詢網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備,,或者建立一個(gè)數(shù)據(jù)連接),。這樣就可以用單片機(jī)控制藍(lán)牙模塊,實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸,。建立ACL連接和斷開連接的藍(lán)牙指令分別是:
MOV DPTR,,#HCICreateACLConnection
……
MOV DPTR,#HCIDisConnect
……
藍(lán)牙模塊收到#HCICreateACLConnection信號(hào)以后,,就會(huì)進(jìn)入建立ACL連接的模式,。
主設(shè)備和從設(shè)備的軟件流程基本一致,不同之處在于:主設(shè)備要查詢從設(shè)備并建立ACL數(shù)據(jù)鏈路,,而從設(shè)備沒有這部分工作,。主設(shè)備端的程序流程如圖4所示。系統(tǒng)啟動(dòng)后,,主設(shè)備首先要查詢從設(shè)備,,收到從設(shè)備的響應(yīng)后,可得知能否和該從設(shè)備建立藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò),,并且確定了該藍(lán)牙從設(shè)備代表4個(gè)輪胎中的哪一個(gè),;然后主設(shè)備發(fā)起連接請(qǐng)求,建立一個(gè)無線ACL鏈路,,準(zhǔn)備收發(fā)數(shù)據(jù),,采用外部中斷的方式通知有數(shù)據(jù)到來。四輪定位完畢后,,主控電腦發(fā)出一個(gè)結(jié)束信號(hào),,與其相連的藍(lán)牙模塊將該信號(hào)解釋為斷開藍(lán)牙連接,通知從設(shè)備撤銷藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò),,流程結(jié)束,。
       4 總  結(jié)
藍(lán)牙模塊作用范圍雖然不大,通常不超過10 m,,但是用于四輪定位場(chǎng)合是可以接受的,。如果需要,,還可以通過提高發(fā)射功率來增加有效距離??偟膩碚f,藍(lán)牙模塊成本低,,組網(wǎng)靈活,;與有線四輪定位系統(tǒng)相比,價(jià)格沒有大幅度提高,,使用靈活性卻大為增加,。測(cè)試結(jié)果表明,藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用于四輪定位儀,,不僅提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和工作效率,,也便于設(shè)備的使用,可以很好地適應(yīng)汽車維修場(chǎng)所惡劣的環(huán)境,。
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