汽车智慧盒子的设计

2018-04-26桂林电子科技大学信息科技学院吴金艳姚嘉仪

电子世界 2018年7期

桂林电子科技大学信息科技学院吴金艳姚嘉仪刘毅

0 引言

随着社会高速的发展，汽车几乎成为每家每户出门的代替品，汽车的安全成为了人们首先关注的问题，汽车智慧盒子极大提升车主的驾车和用车安全。汽车智慧盒子能让车主实时了解汽车的状况，例如燃油情况及可能发生的故障等等，这样就可以采取紧急措施，防止发生不好的事情。

1 OBD模块

1.1 简介

OBD是英文On-BoardDiagnostic的缩写，中文翻译为“车载诊断系统”。这个系统随时监控发动机的运行状况和尾气后处理系统的工作状态，一旦发现有可能引起排放超标的情况，会马上发出警示。简单的说车载OBD盒子就是一个读取和分析车辆信息的设备，目前从连接方式上来说，常见的有两种，一种是蓝牙链接手机等终端的；另外一种是通过wifi方式连接手机，或者直接数据传到专用服务器的。在这个项目里，是通过蓝牙传到手机终端。OBD放在最小系统里，使其与最小系统相连，连接好后，写代码使最小系统的波特率与OBD的相同，使用串口与蓝牙相连（蓝牙的波特率也要调成与OBD的相同）。OBD装置监测多个系统和部件，包括发动机、催化转化器、颗粒捕集器、氧传感器、排放控制系统、燃油系统、EGR等。OBD是通过各种与排放有关的部件信息，联接到电控单元（ECU），ECU具备检测和分析与排放相关故障的功能。当出现排放故障时，ECU记录故障信息和相关代码，并通过故障灯发出警告，告知驾驶员。ECU通过标准数据接口，保证对故障信息的访问和处理。

1.2 主要特性

（1）统一诊断座，将各种车型的诊断座统一为16端子标准型诊断座；

（2）统一诊断座位置，通常安装在驾驶室内位于驾驶人侧仪表板下方；

（3）故障诊断仪与车辆之间采用两种标准通信规则，一个是国际标准组织ISO（INTERNATIONALSTANDARDS ORGANIZATION）标准；另一个是美国汽车工程师学会SAE（SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS）标准；

（4）各种车型采用统一的故障码表示方法和故障码含义；

（5）具有记忆故障码和重新显示故障码功能；

（6）具有数据流传输功能；

（7）具有储存和重新显示冻结帧数据功能，当ECU存储一个与排放控制系统有关的故障码时，还同时将此刻与该故障码相关的数据流的数据（冻结帧数据）储存，通过故障诊断仪还可以读取冻结帧数据；

（8）使用故障诊断仪可以直接清除存储在ECU内的故障码和冻结帧数据；

（9）对排放控制系统的工作进行实时监控；

（10）统一电子控制系统部件名称和缩写。

2 89C52模块

2.1 简介

89C52是MCS-51系列单片机中基本的产品，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了CMOS的高速和高密度技术及CMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，89C52内置8位中央处理单元、512字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。在这个项目中，通过P3.0RXD串行输入口从汽车上读取数据，再由89C52上的P3.1TXD串行输出口把数据通过蓝牙传到手机上或者直接显示在显示屏上。

2.2 主要特性

（1）标准MCS-51内核和指令系统；

（2）片内8kROM（可扩充64kB外部存储器）；

（3）32个双向I/O口；

（4）256x8bit内部RAM（可扩充64kB外部存储器）；

（5）3个16位可编程定时/计数器；

（6）向上或向下定时计数器；

（7）全双工串行通信口；

（8）6个中断源；

（9）5.0V工作电压；

（10）4层优先级中断结构。

3 蓝牙模块

3.1 简介

蓝牙是一种无线技术，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。蓝牙是一个短距离的标准的无线通讯协议，基于设备低成本的收发器芯片，传输距离近、低功耗。蓝牙使用跳频技术，将传输的数据分割成数据包，通过79个指定的蓝牙频道分别传输数据包，每个频道的频宽为1MHz。因为有适配跳频（AdaptiveFrequency-Hopping)功能，通常能每秒跳固定的次数。蓝牙是基于数据包、有着主从架构的协议，一个主设备至多可与一个采用蓝牙技术的临时计算机网络（即微微网Piconet)中的七个设备通讯，当然并不是所有设备都能够达到这一最大量。蓝牙设备按特定方式可组成两种网络：微微网（Piconet）和分布式网络（Scatternet），其中微微网的建立由两台设备的连接开始，最多可由八台设备组成。在一个微微网中，只有一台为主设备（Master），其它均为从设备（Slave），不同的主从设备对可以采用不同的链接方式，在一次通信中，链接方式也可以任意改变。几个相互独立的微微网以特定方式链接在一起便构成了分布式网络。所有的蓝牙设备都是对等的，设备之间可通过协议转换角色，从设备也可转换为主设备（比如，一个头戴式耳机如果向手机发起连接请求，它作为连接的发起者，自然就是主设备，但是随后也许会作为从设备运行。）。所有设备共享主设备的时钟。数据传输可随时在主设备和其他设备之间进行（应用极少的广播模式除外）。主设备可选择要访问的从设备；典型的情况是，它可以在设备之间以轮替的方式快速转换。因为是主设备来选择要访问的从设备，理论上从设备就要在接收槽内待命，主设备的负担要比从设备少一些。主设备可以与七个从设备相连接，但是从设备却很难与一个以上的主设备相连。

3.2 主要特性

（1）传输保密性好，传输速度快；

（2）安全简易配对，为蓝牙设备提高了配对体验，提升了安全性的实际应用和强度；

（3）低功耗，低代价，灵活；

（4）工作频段宽，传输速率快；

（5）蓝牙通过快跳频和短分组技术减少同频干扰，保证传输的可靠性；

（6）支持点对点及点对多点通信，在蓝牙中没有基站的概念；

（7）工作距离根据功率有三个不同的等级。

4 OLED显示屏模块

4.1 简介

OLED，即有机发光二极管（OrganicLightEmittingDiode）。LED由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。LCD都需要背光，而OLED不需要，因为它是自发光的。这样同样的显示OLED效果要来得好一些。以目前的技术，OLED的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。