采用藍(lán)牙技術(shù)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) - 全文

　　礦山車輛胎壓監(jiān)測(cè)是以無損檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過研究車輛胎壓的實(shí)時(shí)信號(hào)，了解礦山車輛的輪胎氣壓的變化特性，從而達(dá)到礦山車輛安全監(jiān)控提供依據(jù)。描述了以LPC2132 為核心構(gòu)成的胎壓的監(jiān)控裝置的研究。通過帶有藍(lán)牙的傳感器模塊采集車輛胎壓信號(hào)，經(jīng)過調(diào)理電路后進(jìn)行比較計(jì)算，若超過規(guī)定值就報(bào)警，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到車載CAN 總線上。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套基于藍(lán)牙的胎壓監(jiān)控裝置，硬件系統(tǒng)主要由傳感器、LPC2132 處理器，信號(hào)調(diào)理電路，藍(lán)牙模塊和報(bào)警模塊等組成。軟件系統(tǒng)由固件程序，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊等構(gòu)成。

　　汽車行業(yè)的發(fā)展及人們對(duì)汽車安全保障系統(tǒng)的重視，使汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)擁有一個(gè)很大的市場(chǎng)，因此，礦山車輛公司也著手研究這項(xiàng)技術(shù)。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(gè)參數(shù)。它對(duì)輪胎的承載性能、高速性能、制動(dòng)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(gè)胎壓監(jiān)控系統(tǒng)模塊。為了提高系統(tǒng)的接收能力和抗干擾能力，我們采用MPXY8020A 壓力溫度傳感器、LPC2132 處理器、藍(lán)牙無線收發(fā)模塊等主要組成的系統(tǒng)方案，結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。

　　LPC2132 主控器

　　LPC2132 主控器是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的32ARM7TDMI-S CPU，并帶有64k 的嵌入式的高速Flash 存儲(chǔ)器。128 位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32 位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。多個(gè)32 位定時(shí)器、1 個(gè)或2 個(gè)10 位8 路的ADC、10 位DAC、PWM 通道、47 個(gè)GPIO 及9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們適用于本系統(tǒng)。

　　LPC2132 主控器主要工作：

　　a、數(shù)據(jù)采集模塊通信，將采集的壓力和溫度值進(jìn)行轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)。b、與藍(lán)牙收發(fā)模塊通信，將數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙發(fā)送到CAN 總線上。

　　信號(hào)調(diào)理電路

　　LPC2132 控制器的中斷引腳，使LPC2132 控制器控制A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)保持同步采樣。電壓信號(hào)可由LPC2132 控制器根據(jù)所需采集的各電壓信號(hào)范圍不同而編制數(shù)據(jù)采集模塊，且電壓不超過3.3V.為使電壓信號(hào)符合LPC2132 控制器開發(fā)板的有效采集區(qū)間，需要對(duì)被采集的電壓進(jìn)行降壓變換，在變換電路輸出端加入穩(wěn)壓管進(jìn)行保護(hù)，如圖4。

　　考慮到接入后不能衰減傳輸至原信號(hào)，可采用高阻分壓接入，電路選用兩個(gè)3K 電阻分壓，檢測(cè)接口電路分流小于0.5mA，而傳感器傳入信號(hào)電流為100mA 以上，影響基本忽略，且后端采用運(yùn)放隔離跟隨接入，減小了對(duì)胎壓監(jiān)控系統(tǒng)的干擾。

　　圖5是信號(hào)調(diào)理電路圖，信號(hào)調(diào)理的目的就是對(duì)從傳感器過來的信號(hào)進(jìn)行放大提升等處理后送進(jìn)AD 模塊。

　　藍(lán)牙收發(fā)模塊

　　設(shè)計(jì)了頻段為2.40GHz-2.48GHz，藍(lán)牙協(xié)議為BlueTooth V1.2 。硬件采用了CSR 公司的AUDIO-FLASH 藍(lán)牙芯片，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(shù)字PIO 接口。串口數(shù)據(jù)傳輸，最大波特率1.3Mbps，一對(duì)一自動(dòng)建鏈。車輪上的藍(lán)牙收發(fā)器與LPC2132 控制器的連接時(shí)通過USB 實(shí)現(xiàn)的。用USB 接口通信時(shí)，是將藍(lán)牙模塊作為USB 的從設(shè)備與LPC2132 控制器通信的，通過雙向端口D+和D-傳輸數(shù)據(jù)，如圖6 所示。

　　報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì)

　　主要是完成顯示壓力和溫度的狀態(tài)，如果超出設(shè)定值，自動(dòng)報(bào)警。本系統(tǒng)是智能調(diào)度系統(tǒng)中的一部分，通過實(shí)驗(yàn)說明系統(tǒng)方案的可行性。本系統(tǒng)是嵌入式技術(shù)在礦山安全方面的應(yīng)用，是安全生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率有著重要的意義。