基于無線傳輸技術的汽車智能儀表設計

王 襄

（湖北工業職業技術學院，湖北十堰，442000）

基于無線傳輸技術的汽車智能儀表設計

王 襄

（湖北工業職業技術學院，湖北十堰，442000）

隨著我國汽車工業的快速發展，人工智能技術在汽車領域也得到了逐步應用。本文將Zigbee無線通信技術用于基于無線傳輸技術的汽車智能儀表設計，其主要目的在于解決傳統汽車儀表有線連接的缺點，節約了系統成本，提高了系統效益。該系統經過現場調試及運行后，能夠正常工作，達到了預期的目的及應用要求。

無線傳輸；智能儀表；設計

0 引言

傳統的汽車儀表采用機械儀表與液晶屏顯示相結合的方式，其缺點是質量重、占用空間大、機械連接與線束鏈接復雜、不便于維護。而汽車智能儀表通常采用液晶屏顯示方式，將發動機的轉速、檔位、行駛車速、水溫、油量等重要信息集成在一起，通過液晶屏上直觀顯示出來。本文在充分滿足用戶需求的前提下，嘗試通過基于無線傳輸技術，對汽車儀表智能化設計。采用液晶屏模擬組合式顯示的功能和無線傳輸協議，進行無線收發信息，摒棄了傳統的組合式汽車儀表復雜的機械連接和線束連接，整個儀表系統變得更加輕便，而且功能更加齊全、界面更加清晰、占用的空間更小，具有很強的使用價值。

1 基于無線傳輸技術的汽車智能儀表功能設計

基于無線傳輸技術的汽車智能儀表包含發射機儀表和接收機儀表兩個模塊，其中發射機儀表安裝在汽車上，通過CAN總線連接接收發動機ECU發出的信息，而接收機儀表安裝在汽車的方向盤上，與汽車的方向盤集成。整個系統采用單片機作為核心控制芯片，采用Zigbee無線傳輸方法代替有線傳輸。另外，還需要最小的控制系統MC9S12D64、無線傳輸射頻芯片nRF24L01、數字儀表LCM141等其他電子元件。具體方案如下：

1.1 將一個最小控制系統MC9S12D64安裝在汽車上，作為控制系統的CAN總線的接收端與無線射頻芯片nRF24L01的發送端。在該系統中CAN協議負責解釋并解讀來著控制系統的數據包，并篩選出一期的相關顯示參數，最后將這些參數一數據包的形式通過無線傳輸的發送端發送出去。

1.2 將一個最小控制系統MC9S12D64安裝在汽車的方向盤上，作為無線傳輸射頻芯片nRF24L01的數據包的接收端和儀表LCM141的顯示控制。

無線模塊nRF24L01一共有VCC、GND、SCk、MOSI、CSN、CE、IRQ、MISO等8個引腳。只有對無線模塊提供合適的電壓和電流，并且其他6個引腳正確連接，nRF24L01無線模塊才能夠保持穩定的工作狀態。通過無線傳輸取代有線傳輸，去除了汽車儀表的機械連接和線束鏈接，有效的減少了儀表的重量，并增加了汽車內的活動空間，改善了駕駛環境，同時，運用無線傳輸模塊也更加便于對汽車儀表的維護。

2 智能儀表數據采集架構設計

2.1 基于無線傳輸技術的汽車智能儀表數據采集無線傳輸系統包括上位機、Zigbee無線網絡、智能儀表和其他傳感器，其系統架構如圖1所示：

圖 1基于無線傳輸技術的汽車智能儀表數據采集架構圖

在上位機系統中采用C語言編寫控制程序，并通過SZ05-STD等模塊組成Zigbee無線傳輸網絡和智能儀表，從而實現對汽車發動機的轉速、檔位、行駛車速、水溫、油量等重要信息等重要信息的采集，并實時顯示在液晶屏界面上。

2.2 SZ05-STD模塊采用的是Zigbee無線技術，是工業標準應用的無線數據通信設備，其模塊引腳如圖2所示：

圖 2 SZ05-STD模塊引腳圖

SZ05-STD具有安裝尺寸小、通訊距離遠、抗干擾能力強、組網靈活等優點和特性。能夠實現多個設備之間的數據傳輸。

3 智能儀表軟件模塊設計

汽車智能儀表系統能否正常穩定地工作，除了需要硬件設計合理外，還需要具有良好性能的軟件系統，下面主要為基于無線傳輸技術的汽車智能儀表的軟件設計，軟件設計采用C語言編寫，程序調試方便，運用靈活。軟件模塊采用模塊化的思想，即單獨編寫并調試各個模塊的代碼，最后將其連接起來，有利于軟件程序的調試與修改。

主程序模塊主要負責對各個子程序模塊進行調度，讓各個子模塊能夠正常工作和實現相應的功能。系統初始化模塊主要是對系統主控制器中的寄存器、系統時鐘和引腳等進行配置。

CAN 總線通信模塊主要是完成數據采集節點與汽車儀表節點之間的數據傳輸功能。液晶屏顯示模塊用于顯示各個儀表圖形和汽車行駛里程值。汽車點火啟動對汽車儀表系統進行供電，開始初始化液晶屏顯示儀表界面，各個儀表進行復位。儀表系統節點接收數據后，液晶屏刷新界面顯示實時數據。看門狗模塊能夠在系統程序跑飛時使系統重新復位，以保證整個系統正常運行。數據存儲模塊完成將汽車行駛的里程數據值存入EEPROM中。

在汽車智能儀表數據采集模塊中包含有脈沖信號采集模塊、模擬信號采集模塊、CAN總線通信模塊等，其中脈沖信號采集模塊和模擬信號采集模塊是用來對汽車發動機的轉速、檔位、行駛車速、水溫、油量等重要信息等重要信息的采集和計算；CAN總線通信模塊是根據CAN總線通信協議對采集并處理好的數據編譯形成規定的報文，并通過CAN總線發送到汽車智能儀表系統上去。數據采集節點軟件主流程序如圖3所示：

圖 3數據采集節點軟件主流程序

在該程序中，需要完成循環采集四路傳感器數據，其中包括三路壓力數據和一路溫度數據，另外，也可以完成更多路的數據采集。將定時時間設定為100ms，每過100ms就采集一路的數據，并將采集到的傳感器數據傳送到液晶屏界面顯示，并同時將該數據保存到數據庫中。如果串口接受中斷被觸發，則認為系統讀取傳感器數據成功，否則就認為系統讀取傳感器數據失敗，轉去讀取下一路的傳感器數據。

4 結束語

本文研究了基于無線傳輸技術的汽車智能儀表設計，采用Zigbee無線通信技術代替傳統的機械連接和線束連接，為實現高精度、高可靠、高適應、低消耗等方面提供了發展空間并提高了汽車儀表的可靠性、測量速度以及通用性。同時降低了儀表的使用成本。其次,選擇單片機作為系統的核心部件,用一個單片機完成數據的采集、數據分析、數據處理等,實現測量過程自動化。整個儀表系統變得更加輕便，而且功能更加齊全、界面更加清晰、占用的空間更小，對基于無線傳輸技術的汽車智能儀表設計，具有很強的使用價值。

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[4]陸文昌. 汽車行駛記錄儀的現狀與發展趨勢[J]. 汽車電器. 2005

[5]宋傳平. 現代汽車儀表的發展趨勢. 上海汽車. 2005

Intelligent instrument design based on wireless transmission technology

Wang Xiang
（Hubei Industrial Polytechnic,Hubei Shiyan,442000）

With the rapid development of China's auto industry, artificial intelligence technology in the automotive field has been gradually applied. Zigbee wireless communication technology is used in the design of intelligent instrument based on wireless transmission technology. The main purpose of this paper is to solve the shortcomings of the cable connection of the traditional vehicle, save the system cost and improve the benefit of the system. After the debugging and running of the system, the system can work normally and achieve the expected purpose and application requirements.

wireless transmission, intelligent instrument, design

TP212.6

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