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近年來，隨著我國汽車工業的快速發展和汽車保有量的大幅增加，汽車檢測技術也取得了巨大的進步，汽車檢測設備的功能、質量都在不斷提高，正逐步向數字化、智能化、便攜化方向發展。作為汽車檢測的基本設備，四輪定位儀是專門用來測量車輪定位參數的設備。國內市場上常見的四輪定位儀主要是拉線式和無線測量有線傳輸式兩種，未來的發展趨勢是全無線式。如何利用低成本的無線傳輸技術改造現有的有線數據傳輸系統，就成了工程上很有意義的問題。本文利用低成本的無線傳輸藍牙技術，提出了一種改造現有汽車四輪定位系統的方案，詳細說明了無線化汽車四輪定位系統的軟、硬件設計方法。 1 傳統設計的問題和解決方案 1.1 傳統設計的問題 汽車在出廠時，其懸掛系統的定位角度都是設定好的，但是車輛在行駛一段時間后，這些定位角度會產生變化。定位系統是1個主控電腦和4個安裝在四輪上的傳感器。檢測時，四輪定位儀測量出汽車現時的四輪定位參數，將數據傳回主控電腦；主控電腦將顯示汽車測量的數據列表，并與原廠的數據相比較，計算出偏差值，再對小車相關的部位進行恰當的調節。 傳統的汽車四輪定位儀是依靠有線方式和主電腦通信的，使用起來有諸多限制。四輪定位儀價格昂貴，國產的一般在十幾萬元以上，進口的則更貴，一般都在20萬元以上。所以要想將其無線化，最好的方案是保留原有的硬件系統，僅添加無線收發單元的軟硬件，以免汽車維修站二次投資。 1.2 無線化解決方案 工業場合經常需要無線傳輸數據，比如光纖制造時拉伸晶體用的超高溫熱爐需要把溫度數據傳送出來。藍牙模塊體積小，不受障礙物和角度限制，價格也相對低廉，比較適合。除了某些專用的藍牙模塊以外，大多藍牙模塊硬件上都提供了數據接口，通過RS232串口可以傳輸對速率要求不高的實時數據。 本文選擇藍牙技術來設計無線化傳統汽車四輪定位系統。藍牙工作在免費的ISM頻段，且發射功率比較小(一般為1～10 mW)，不會對汽車維修站的其他電氣設備產生無線電干擾，很適合汽車維修場合應用。藍牙采用點對點或者點對多點的主從網絡方案，藍牙四輪定位網絡采用1個主設備和4個從設備的方案，如圖1所示。這是由于現代轎車普遍都是前后獨立懸掛，所以前、后車輪各自需要調整的參數是獨立的，不能采用一主一從的點對點方案，而要用一主四從的方案。 2 系統硬件設計 2.1 硬件總體設計 藍牙主設備是具有無線收發功能的主控電腦，負責查詢四輪的狀態，并且向四輪發送調整指令；藍牙從設備是4個安裝在汽車車輪上的測量傳感儀器，負責測量四輪的狀態參數，并且把測量得到的參數無線傳回主控電腦。主控電腦里存儲了該車型的標準資料，它無線接收四輪傳來的數據(即汽車現時的四輪定位參數)，并與該車型的存儲值對比算出偏差，做出相應判斷，再把調整指令無線發送給四輪。據此要求，硬件系統結構如圖2所示。 2.2 硬件工作流程 圖2中的單片機C和測量傳感儀器屬于無線化以前的傳統汽車四輪定位儀。測量儀測得汽車車輪的角度等參數，通過傳感器發給單片機C。 四輪的狀態參數傳回主控電腦的過程如下：單片機C得到車輪傳感器的數據，通過UART口傳給單片機A；單片機A把數據通過藍牙從設備無線發送給主控電腦端的藍牙主設備；單片機B從藍牙主設備獲得數據后，通過轉換芯片轉換為標準的RS232串口形式，再通過PC機上的標準9針串口送給主控電腦。主控電腦向四輪發送調整命令的流程與此類似。 這樣，只需在傳統的四輪定位系統上附加一些元件就實現了無線化，方便了汽車維修公司。 2.3 藍牙模塊與單片機接口電路設計 藍牙模塊采用CSR公司的Bluecore系列CSR0312。主要技術規范如下： ◆遵從藍牙1.1規范； ◆射頻輸出為class2級，作用距離10 m； ◆藍牙1.1認證； ◆FCC&ETST認證； ◆支持UART接口。 單片機用來存放初始化藍牙模塊和建立無線ACL數據連接的指令代碼，可以說單片機中的軟件是此系統的核心。這里采用AT89S51，該款單片機價格相對低廉。轉換芯片采用MAX3232E。 傳輸指令的電路連接如圖3所示。藍牙模塊的UART接口作為數據收發接口RXD和TXD，與AT89S51的P3.0和P3.1通信。AT89S51通過這兩個接口和藍牙模塊CSR0312互傳數據，并且向其發送主機控制接口指令。AT89S51的P1.2和P1.3作為擴展的串行接口，和其他單片機通信；P3.2作為外部中斷入口，當有數據從其他單片機傳過來時，將觸發中斷開始接收數據。 3 系統軟件設計 藍牙模塊通過主機控制接口HCI和單片機通信，利用主機控制接口指令，藍牙模塊可以進入一種給定的操作模式(比如查詢網絡中其他設備，或者建立一個數據連接)。這樣就可以用單片機控制藍牙模塊，實現無線數據傳輸。建立ACL連接和斷開連接的藍牙指令分別是： MOV DPTR，#HCICreateACLConnection …… MOV DPTR，#HCIDisConnect …… 藍牙模塊收到#HCICreateACLConnection信號以后，就會進入建立ACL連接的模式。 主設備和從設備的軟件流程基本一致，不同之處在于：主設備要查詢從設備并建立ACL數據鏈路，而從設備沒有這部分工作。主設備端的程序流程如圖4所示。系統啟動后，主設備首先要查詢從設備，收到從設備的響應后，可得知能否和該從設備建立藍牙網絡，并且確定了該藍牙從設備代表4個輪胎中的哪一個；然后主設備發起連接請求，建立一個無線ACL鏈路，準備收發數據，采用外部中斷的方式通知有數據到來。四輪定位完畢后，主控電腦發出一個結束信號，與其相連的藍牙模塊將該信號解釋為斷開藍牙連接，通知從設備撤銷藍牙網絡，流程結束。 4 總 結 藍牙模塊作用范圍雖然不大，通常不超過10 m，但是用于四輪定位場合是可以接受的。如果需要，還可以通過提高發射功率來增加有效距離。總的來說，藍牙模塊成本低，組網靈活；與有線四輪定位系統相比，價格沒有大幅度提高，使用靈活性卻大為增加。測試結果表明，藍牙技術應用于四輪定位儀，不僅提高了系統穩定性和工作效率，也便于設備的使用，可以很好地適應汽車維修場所惡劣的環境。 |
