基于无线传输技术的汽车智能仪表设计

王 襄

（湖北工业职业技术学院，湖北十堰，442000）

基于无线传输技术的汽车智能仪表设计

王 襄

（湖北工业职业技术学院，湖北十堰，442000）

随着我国汽车工业的快速发展，人工智能技术在汽车领域也得到了逐步应用。本文将Zigbee无线通信技术用于基于无线传输技术的汽车智能仪表设计，其主要目的在于解决传统汽车仪表有线连接的缺点，节约了系统成本，提高了系统效益。该系统经过现场调试及运行后，能够正常工作，达到了预期的目的及应用要求。

无线传输；智能仪表；设计

0 引言

传统的汽车仪表采用机械仪表与液晶屏显示相结合的方式，其缺点是质量重、占用空间大、机械连接与线束链接复杂、不便于维护。而汽车智能仪表通常采用液晶屏显示方式，将发动机的转速、档位、行驶车速、水温、油量等重要信息集成在一起，通过液晶屏上直观显示出来。本文在充分满足用户需求的前提下，尝试通过基于无线传输技术，对汽车仪表智能化设计。采用液晶屏模拟组合式显示的功能和无线传输协议，进行无线收发信息，摒弃了传统的组合式汽车仪表复杂的机械连接和线束连接，整个仪表系统变得更加轻便，而且功能更加齐全、界面更加清晰、占用的空间更小，具有很强的使用价值。

1 基于无线传输技术的汽车智能仪表功能设计

基于无线传输技术的汽车智能仪表包含发射机仪表和接收机仪表两个模块，其中发射机仪表安装在汽车上，通过CAN总线连接接收发动机ECU发出的信息，而接收机仪表安装在汽车的方向盘上，与汽车的方向盘集成。整个系统采用单片机作为核心控制芯片，采用Zigbee无线传输方法代替有线传输。另外，还需要最小的控制系统MC9S12D64、无线传输射频芯片nRF24L01、数字仪表LCM141等其他电子元件。具体方案如下：

1.1 将一个最小控制系统MC9S12D64安装在汽车上，作为控制系统的CAN总线的接收端与无线射频芯片nRF24L01的发送端。在该系统中CAN协议负责解释并解读来着控制系统的数据包，并筛选出一期的相关显示参数，最后将这些参数一数据包的形式通过无线传输的发送端发送出去。

1.2 将一个最小控制系统MC9S12D64安装在汽车的方向盘上，作为无线传输射频芯片nRF24L01的数据包的接收端和仪表LCM141的显示控制。

无线模块nRF24L01一共有VCC、GND、SCk、MOSI、CSN、CE、IRQ、MISO等8个引脚。只有对无线模块提供合适的电压和电流，并且其他6个引脚正确连接，nRF24L01无线模块才能够保持稳定的工作状态。通过无线传输取代有线传输，去除了汽车仪表的机械连接和线束链接，有效的减少了仪表的重量，并增加了汽车内的活动空间，改善了驾驶环境，同时，运用无线传输模块也更加便于对汽车仪表的维护。

2 智能仪表数据采集架构设计

2.1 基于无线传输技术的汽车智能仪表数据采集无线传输系统包括上位机、Zigbee无线网络、智能仪表和其他传感器，其系统架构如图1所示：

图 1基于无线传输技术的汽车智能仪表数据采集架构图

在上位机系统中采用C语言编写控制程序，并通过SZ05-STD等模块组成Zigbee无线传输网络和智能仪表，从而实现对汽车发动机的转速、档位、行驶车速、水温、油量等重要信息等重要信息的采集，并实时显示在液晶屏界面上。

2.2 SZ05-STD模块采用的是Zigbee无线技术，是工业标准应用的无线数据通信设备，其模块引脚如图2所示：

图 2 SZ05-STD模块引脚图

SZ05-STD具有安装尺寸小、通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性。能够实现多个设备之间的数据传输。

3 智能仪表软件模块设计

汽车智能仪表系统能否正常稳定地工作，除了需要硬件设计合理外，还需要具有良好性能的软件系统，下面主要为基于无线传输技术的汽车智能仪表的软件设计，软件设计采用C语言编写，程序调试方便，运用灵活。软件模块采用模块化的思想，即单独编写并调试各个模块的代码，最后将其连接起来，有利于软件程序的调试与修改。

主程序模块主要负责对各个子程序模块进行调度，让各个子模块能够正常工作和实现相应的功能。系统初始化模块主要是对系统主控制器中的寄存器、系统时钟和引脚等进行配置。

CAN 总线通信模块主要是完成数据采集节点与汽车仪表节点之间的数据传输功能。液晶屏显示模块用于显示各个仪表图形和汽车行驶里程值。汽车点火启动对汽车仪表系统进行供电，开始初始化液晶屏显示仪表界面，各个仪表进行复位。仪表系统节点接收数据后，液晶屏刷新界面显示实时数据。看门狗模块能够在系统程序跑飞时使系统重新复位，以保证整个系统正常运行。数据存储模块完成将汽车行驶的里程数据值存入EEPROM中。

在汽车智能仪表数据采集模块中包含有脉冲信号采集模块、模拟信号采集模块、CAN总线通信模块等，其中脉冲信号采集模块和模拟信号采集模块是用来对汽车发动机的转速、档位、行驶车速、水温、油量等重要信息等重要信息的采集和计算；CAN总线通信模块是根据CAN总线通信协议对采集并处理好的数据编译形成规定的报文，并通过CAN总线发送到汽车智能仪表系统上去。数据采集节点软件主流程序如图3所示：

图 3数据采集节点软件主流程序

在该程序中，需要完成循环采集四路传感器数据，其中包括三路压力数据和一路温度数据，另外，也可以完成更多路的数据采集。将定时时间设定为100ms，每过100ms就采集一路的数据，并将采集到的传感器数据传送到液晶屏界面显示，并同时将该数据保存到数据库中。如果串口接受中断被触发，则认为系统读取传感器数据成功，否则就认为系统读取传感器数据失败，转去读取下一路的传感器数据。

4 结束语

本文研究了基于无线传输技术的汽车智能仪表设计，采用Zigbee无线通信技术代替传统的机械连接和线束连接，为实现高精度、高可靠、高适应、低消耗等方面提供了发展空间并提高了汽车仪表的可靠性、测量速度以及通用性。同时降低了仪表的使用成本。其次,选择单片机作为系统的核心部件,用一个单片机完成数据的采集、数据分析、数据处理等,实现测量过程自动化。整个仪表系统变得更加轻便，而且功能更加齐全、界面更加清晰、占用的空间更小，对基于无线传输技术的汽车智能仪表设计，具有很强的使用价值。

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[2]周荣富、王利华等. 智能仪表原理与设计简述[J]. 今日科苑. 2008

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[4]陆文昌. 汽车行驶记录仪的现状与发展趋势[J]. 汽车电器. 2005

[5]宋传平. 现代汽车仪表的发展趋势. 上海汽车. 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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