智能無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )汽車(chē)測試系統硬件電路設計 —電路圖天天讀（84）

　　汽車(chē)試驗是發(fā)現汽車(chē)設計開(kāi)發(fā)中各種問(wèn)題的重要手段，依據試驗結果能對汽車(chē)各種性能做出客觀(guān)的評價(jià)。作為汽車(chē)工業(yè)的基礎工程之一，汽車(chē)試驗在汽車(chē)工業(yè)的整體發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。汽車(chē)性能測試系統是汽車(chē)試驗工程的關(guān)鍵組成部分，它是由若干相互聯(lián)系、相互作用的傳感器和儀器設備等元件，為實(shí)現對汽車(chē)各項性能的測試而組成的有機整體，汽車(chē)測試系統的性能往往對整個(gè)汽車(chē)試驗的效用產(chǎn)生重要影響。

　　系統總體結構設計

　　汽車(chē)試驗主要包括動(dòng)力性能、燃油經(jīng)濟性、操縱穩定性和排放特性等測試項目，主要性能參數有速度、加速度、燃油消耗量、溫度以及操縱穩定性試驗中的動(dòng)態(tài)運動(dòng)參數等，通過(guò)傳感器得到的這些參數的測試信號，經(jīng)過(guò)前端處理模塊處理（整形、濾波、放大等） 后送入C805l-F020微處理器中，在單片機內部進(jìn)行模數轉換和數據處理后通過(guò)串口實(shí)現與Zigbee終端節點(diǎn)的連接，再由終端節點(diǎn)在WLAN中將數據發(fā)出，Zi-gbee中心節點(diǎn)接收到數據后經(jīng)串口與上位機進(jìn)行通訊。中心節點(diǎn)也可將上位機的命令發(fā)送給終端節點(diǎn)，控制終端節點(diǎn)執行。系統總體結構框圖如圖1所示。

　　前端處理模塊

　　傳感器將各種常見(jiàn)的非電量信號轉換為電量信號，一般都較微弱，前端處理模塊將這些信號進(jìn)行處理后送至單片機的A／D轉換端口。本系統共有8路傳感器信號，包括2路壓變傳感器信號、2路-5～+5 V電壓信號、2路4～20 mA電流信號和2路熱電偶信號的前端處理。其中壓變傳感器信號和熱電偶信號前端處理硬件電路分別如圖2和圖3所示。

　　AD620是一款低成本、高精度儀表放大器，僅需1個(gè)外部電阻設置增益，增益范圍為l～10 000。對壓變傳感器信號的前端處理采用AD62-0、AD705組成的放大電路，該部分采用單電源供電，AD705是電壓跟隨器，為AD620提供輸出電壓的零點(diǎn)。將VREF、AGND送至MCU的8位精度AD-Cl的AINl．0、AINl．1端口，利用軟件程序實(shí)現該路信號的參考電壓和模擬地的計算。熱電偶傳感器用來(lái)測量汽車(chē)關(guān)鍵部件溫度，其前端處理電路采用OP07的可調增益放大電路。OP07是一種低噪聲、非斬波穩零的雙極性運算放大器集成電路，具有非常低的輸入失調電壓，低失調、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等。在對精確度要求不高的場(chǎng)合，OP07的失調電壓可忽略，該電路中R25和R24用來(lái)調整系統放大倍數，在選用不同類(lèi)別的熱電偶時(shí)可適當調整兩者的阻值。

　　ZigBee節點(diǎn)模塊

　　汽車(chē)測試系統初步采用2個(gè)終端節點(diǎn)和1個(gè)中心協(xié)調器組成星狀網(wǎng)的拓撲結構，3個(gè)節點(diǎn)均選用SZ05-ADV型無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，Zig-bee終端節點(diǎn)和中心節點(diǎn)通過(guò)標準串口分別與C8051F020模塊和PC設備相連接，實(shí)現數據的無(wú)線(xiàn)傳輸。SZ05-ADV是高性能嵌入式無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，其核心器件是Freescale公司的MCl3213。它是第2代標準ZigBee無(wú)線(xiàn)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(jiǎn)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(wú)線(xiàn)連接，小占位面積封裝中的無(wú)線(xiàn)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標準兼容，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(kāi)關(guān)，板內的電源穩壓器以及完全的擴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60 kB的閃存和4 kB的RAM。

　　SZ05-ADV嵌入式無(wú)線(xiàn)通信模塊集成有符合ZIGBEE協(xié)議標準的射頻收發(fā)器和微處理器，其數據接口包括：TTL電平收發(fā)接口、標準串口RS2-32 數據接口，可以實(shí)現數據的廣播方式發(fā)送和目標地址發(fā)送模式。除可實(shí)現一般的點(diǎn)對點(diǎn)數據通信功能外，還可實(shí)現多點(diǎn)之間的數據通訊。其模塊連接電路如圖4所示。DATA、RUN、NET、ALARM為SZ05-ADV無(wú)線(xiàn)通信模塊的4個(gè)工作狀態(tài)指示端口，分別是數據收發(fā)、系統運行、網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)和告警。 SLEEP引腳用來(lái)控制系統進(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(xiàn)帽實(shí)現，如這2個(gè)引腳都為高電平或懸空則為路由節點(diǎn)。CONFIG引腳是配置接口，低電平有效，或加跳線(xiàn)帽，可在超級終端中進(jìn)入系統配置狀態(tài)。模塊標準工作電壓為DC-5V，正常工作電壓范圍為5～12V。數據接口有RS-232和TTL收發(fā)2種接口模式。 RS-232串口為T(mén)X2、RX2、SGND三線(xiàn)工作模式，TTL為T(mén)X1、RXl兩線(xiàn)工作模式，TTL電平為3．3V。RESET進(jìn)入低電平狀態(tài)3s，系統進(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)。
電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評分析：

　　本文設計的基于C805lF020和Zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的汽車(chē)測試系統實(shí)現了汽車(chē)試驗中數據的無(wú)線(xiàn)傳輸，簡(jiǎn)化了試驗現場(chǎng)布線(xiàn)，提高了試驗效率，實(shí)驗證明了該系統取代傳統汽車(chē)測試系統的可行性，同時(shí)系統的擴展也比較容易，可以實(shí)現更多功能。本研究側重于Zigbee 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的應用開(kāi)發(fā)，可為Zigbee技術(shù)在傳感器網(wǎng)絡(luò )中的應用提供一定的參考，但局限于軟件程序系統和試驗的電磁干擾，該系統的同步機制和抗干擾性能有待于進(jìn)一步研究。
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