CN202171868U

CN202171868U - 一种基于arm9的车载传感器数据采集装置

Info

Publication number: CN202171868U
Application number: CN2011203216090U
Authority: CN
Inventors: 史昕; 惠飞; 杨澜; 王润民; 雷涛; 赵祥模
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2021-08-30

Abstract

本实用新型公开了一种基于ARM9的车载传感器数据采集装置，该装置包括外部电源、电源管理模块、车载传感器数据的采集模块、数据处理模块、数据无线传输模块、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口组成，其中，车载传感器数据的采集模块、数据无线传输模块、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口分别与数据处理模块相连接；本实用新型能够实现车载传感器数据的采集、处理以及传输功能，具备便携性好、可扩展性高和数据处理效率高等优点，能够较好地弥补相关车载监测装置的不足之处。

Description

一种基于ARM9的车载传感器数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及传感器数据采集与处理技术，具体涉及一种基于ARM9的车载传感器数据采集装置。

背景技术

当前，传感器数据采集系统正向强实时性、多参数、高精度的方向发展，数据传输部分向多通讯方式、远距离数据传输的方向发展，数据存储部分向大容量、微型化、便携式的方向发展，ARM处理器作为嵌入式系统的主流处理器，处理能力强，可扩展性好，已经在车载监测领域得到了广泛地应用。

从目前的应用现状来看，有关车载传感器数据采集与处理技术的应用分为三类：以汽车行驶记录仪为代表的车辆行驶信息采集与记录系统、以车载智能仪表为代表的车载辅助驾驶智能终端和以特种车辆及装载货物状态监测及预警系统为代表的车辆监控和管理系统。

然而，汽车行驶记录仪功能较为简单，记录数据量较少，数据的读取及显示不够直观方便，并且记录参数相对固定，无法灵活地进行系统的移植和扩展；车载智能仪表产品大多数属于“被动”监听设备，过度依靠CAN总线，提供的数据信息量较少；特种车辆及装载货物状态监测及预警系统是当前车载监测领域研究的热点，但是目前该类产品一般比较重视后台监控终端系统的功能开发，对于前端车载感知部分-车载传感器数据的采集模块研究还不够深入，其集成效果较差，功能不能满足现实需要。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种基于ARM9的车载传感器数据采集装置，该装置实现了车载传感器数据的采集、处理及无线传输功能。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术解决方案：

一种基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述装置包括外部电源、电源管理模块、车载传感器数据的采集模块、数据处理模块、数据无线传输模块、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口组成，其中，车载传感器数据的采集模块、数据无线传输模块、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口分别与数据处理模块相连接；电源管理模块分别连接外部电源、车载传感器数据采集模块、数据无线传输模块、数据处理模块、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口。

本实用新型还包括如下其他技术方案：

所述车载传感器数据采集模块包括ADC模数转换器、A/D接口、串口模块及扩展接口，且通过SPI总线、GPIO口、串口多种接口与数据处理模块相连接。

所述数据无线传输模块(即GPRS模块)通过串口与数据处理模块连接。

所述系统时间模块通过TWI接口连接数据处理模块。

所述数据显示模块、键盘和声音报警模块通过GPIO接口连接数据处理模块。

所述数据存储模块通过SPI总线与数据处理模块连接。

所述下载调试接口通过JTAG接口连接数据处理模块。

所述电源管理模块通过DC-DC转化芯片LT1963AEQ连接数据处理模块。

所述数据处理模块选用ATMEL公司的ARM9系列处理器-AT9261。

所述电源管理模块选用芯片LT1963AEQ。

本实用新型具有以下优点：

1、数据采集模块采用低功耗的8通道24高精度A/D转换芯片，能够实现多路模拟传感器信号的转化，支持电压电流型传感器的输入信号，可编程控制增益；

2、数据显示模块采用工业级LCD显示屏，从而建立方便直观地人机操作界面，同时亮度方面符合驾驶室的操作环境；

3、系统时间模块采用PILIPS公司推出的内核I²C总线接口的具有低功耗的多功能时钟日历芯片，其拥有多种报警功能、定时器功能、时钟输出功能以及中断输出功能；

4、装置集成GRPS数据传输模块(数据无线传输模块集成)，具备数据上传功能，实现数据的远程共享，同时具备数据的本地存储功能，以便在无GRPS网络时做出数据备份。

5、该装置便携和功耗低，适合车辆驾驶室的安装环境。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的解释说明。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的基于ARM9的车载传感器数据采集装置，包括

外部电源、电源管理模块、车载传感器数据的采集模块、数据处理模块、数据无线传输模块(即GPRS模块)、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口组成。其中：

外部电源用以通过电源管理模块向系统各模块供电。外部电源采用锂电池和汽车车载电源，考虑本实用新型在车辆上工作的持续性，一般情况下，外部电源采用汽车车载电源，采用3800mA/h的锂电池作为电源备份。

电源管理模块用以从外部电源获取+3.3V的电压值，并对系统各模块供电。电源管理模块选用芯片LT1963AEQ。

车载传感器数据采集模块，用以实时采集车辆不同状态中车载传感器的数据信号。车载传感器数据采集模块包括ADC(模数转换器)、A/D接口、串口模块(包括MAX3232和公头DB9)以及扩展接口。其中，ADC(模数转换器)选用芯片ADS1256，它是一款高精度24位8通道的模数转换器；A/D接口为间距2.54mm的8针端子，A/D接口与ADC相连接；串口模块的公头DB9与MAX3232相连接；车载传感器数据采集模块通过A/D接口连接压力传感器、位移传感器、可燃气敏传感器，通过串口模块连接倾角传感器，通过扩展接口连接温度传感器、湿度传感器、光照传感器。

数据处理模块用以对车载传感器数据采集模块发送的车载传感器数据进行处理。数据处理模块选用ATMEL公司的ARM9系列处理器-AT9261。

数据无线传输模块用以基于GRPS网络实现车载传感器数据的无线传输，采用周立功公司生产的ZWG-23A模块。

系统时间模块选用PILIPS公司的时钟芯片PCF8563，用来为系统提供时间参数，进行相关的定时操作，该模块通过两线接口(TWI)与数据处理模块相连接。

数据显示模块采用工业级的LCD液晶显示屏。

键盘用以根据用户的按键内容向数据处理模块发送不同的控制命令，以获得不同的响应需求。键盘采用表贴式的4*4键盘。

数据存储模块用以实现车载传感器数据的本地存储。数据存储模块选用8G工业级SD卡作为存储单元。

声音报警模块采用三极管和GPIO口来控制蜂鸣器的工作。三极管选用低频80MHz的9014。

下载调试接口作为PC机与数据处理模块进行交互的接口，用以实现对ARM9处理器进行程序下载。

上述模块中，车载传感器数据的采集模块、数据无线传输模块、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口分别与数据处理模块相连接；电源管理模块分别连接外部电源、车载传感器数据采集模块、数据无线传输模块、数据处理模块、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口。

其中，车载传感器数据采集模块通过多种接口与数据处理模块相连接：SPI总线、GPIO口(通用I/O口以扩展接口的形式)、串口，这些接口都是数据处理模块的ARM9处理器AT9261提供的外部接口，其中，ADS1256通过SPI总线与数据处理模块进行数据通信，ADS1256基准电压+2.5V由芯片MC1403将+3.3V电压转化实现；串口模块需引入电平转换芯片MAX3232实现TTL电平与RS232电平之间的转化，实现与数据处理模块的交互。

数据无线传输模块(即GPRS模块)通过串口与数据处理模块连接。

系统时间模块通过TWI接口连接数据处理模块。

数据显示模块、键盘和声音报警模块通过GPIO接口连接数据处理模块。

数据存储模块通过SPI总线与数据处理模块连接。

下载调试接口通过JTAG接口连接数据处理模块。

电源管理模块通过DC-DC转化芯片LT1963AEQ连接数据处理模块。

本实用新型的工作过程如下：

外部电源通过电源管理模块给本实用新型的车载传感器数据采集装置加电操作后，车载传感器数据采集模块的ADS1256和串口部分完成相关参数的初始化，同时车载传感器开始工作；如果系统的初始化没有完成，则通过下载调试接口进行程序的重新下载，然后再次执行加电操作；车载传感器的数据通过ADS1256模块或者串口模块传输至数据处理模块，数据处理模块将获得的原始传感器数据进行标定计算，送入数据存储模块，同时将相关的数据参数通过数据显示模块进行直观地展示，同时系统时间模块通过内部定时，将当前的系统时钟输出到数据显示模块；对于需要监控的重要参数，如果其超出规定的阈值，数据处理模块会驱动声音报警模块进行提示告警；用户可以通过定义的按键操作，通过键盘模块控制数据处理模块相应相关的功能操作，如历史查询、统计计算等；最后数据无线传输模块将已经处理的车载传感器参数信息通过GPRS网络按照用户的需求，传输至后台的监控中心。

Claims

1.一种基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述装置包括外部电源、电源管理模块、车载传感器数据的采集模块、数据处理模块、数据无线传输模块、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口组成，其中，车载传感器数据的采集模块、数据无线传输模块、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口分别与数据处理模块相连接；电源管理模块分别连接外部电源、车载传感器数据采集模块、数据无线传输模块、数据处理模块、系统时间模块、数据显示模块、键盘、数据存储模块、声音报警模块和下载调试接口。

2.如权利要求1所述的基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述车载传感器数据采集模块包括ADC模数转换器、A/D接口、串口模块及扩展接口，且通过SPI总线、GPIO口、串口多种接口与数据处理模块相连接。

3.如权利要求1所述的基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述数据无线传输模块通过串口与数据处理模块连接。

4.如权利要求1所述的基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述系统时间模块通过TWI接口连接数据处理模块。

5.如权利要求1所述的基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述数据显示模块、键盘和声音报警模块通过GPIO接口连接数据处理模块。

6.如权利要求1所述的基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述数据存储模块通过SPI总线与数据处理模块连接。

7.如权利要求1所述的基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述下载调试接口通过JTAG接口连接数据处理模块。

8.如权利要求1所述的基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述电源管理模块通过DC-DC转化芯片LT1963AEQ连接数据处理模块。

9.如权利要求1所述的基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述数据处理模块选用ATMEL公司的ARM9系列处理器-AT9261。

10.如权利要求1所述的基于ARM9的车载传感器数据采集装置，其特征在于，所述电源管理模块选用芯片LT1963AEQ。