CN204679851U

CN204679851U - 一种嵌入式汽车远程故障监测装置

Info

Publication number: CN204679851U
Application number: CN201520239029.5U
Authority: CN
Inventors: 李静跃; 彭翀翊
Original assignee: Hangzhou Xuanping Electronic Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Xuanping Electronic Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2025-04-21

Abstract

本实用新型公开了一种嵌入式汽车远程故障监测装置，它由处理器模块以及与处理器模块相连的GPRS模块、RS232模块和数据采集模块以及为系统供电的电源模块组成。本实用新型能够实时检查汽车故障码和车内传感器数据，并将这些数据无线地传输到远程诊断与维护服务器，帮助驾驶员安全行车。

Description

一种嵌入式汽车远程故障监测装置

技术领域

本实用新型涉及嵌入式汽车远程故障监测装置。

背景技术

随着汽车电子控制技术在汽车上的广泛使用，汽车上的电子控制单元及电子元件越来越多，汽车控制系统的高度电子化，汽车电控系统日趋复杂，给汽车维修工作带来了越来越多的困难，对汽车维修技术人员的要求越来越高，对汽车电控单元故障检测与维修所需设备的要求也越来越先进。

汽车故障诊断功能就是利用ECU(电子控制单元)监视电子控制系统各组成部分的工作情况，发现故障后自动启动故障运行程序。故障诊断功能，已经成为了新车出厂和修理厂故障检测不可缺少的重要手段。汽车故障诊断模块不仅能够存储记忆汽车故障，还能够实时提供汽车各种运行参数等。故障诊断技术主要是帮助维修人员快速查找故障和分析汽车运行性能。驾驶员的检测和修理经验在车辆出现电控系统故障时往往是无能为力的。为了解决这个问题，可以通过GPRS(general packet radio service，通用分组无线业务)无线通讯技术解决这个难题，通过无线通讯和远程的服务器连接，维修人员或专业人员通过服务器控制故障诊断设备来读取汽车的诊断数据从而判断或解决汽车故障。

汽车远程诊断与维护系统主要是通过实时检查汽车故障码和车内传感器数据，并将这些数据无线地传输到远程诊断与维护服务器，汽车的相关信息(如维护历史记录)也存储在服务器中。服务器有强大的处理能力，能够评价汽车的健康状态，建议车主是否进行维护。如果发现问题，会向驾驶员发出警告，远程诊断与维护中心的技术顾问也会帮助驾驶员分析故障的严重程度并做出维护或修理安排。

对于汽车驾驶员而言，远程维护系统有助于降低运行成本并提高行车安全性，对故障的及早预报可防止车辆坏在路上，有时还可避免一些交通事故的发生，这相对于为汽车请了一位“家庭医生”。

对于汽车厂家而言，一方面提出具有汽车远程诊断与维护系统的概念，将大大提高汽车本身的“卖点”，另一方面也可以利用远程诊断与维护系统发现汽车的缺陷，完善汽车保修系统。

对于汽车维护单位而言，通过远程诊断与维护系统的实现，是一个稳定汽车用户的有效手段，无论是提高自身的服务质量，还是稳定自身的服务对象，都将起到质的提升。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种嵌入式汽车远程故障监测装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种嵌入式汽车远程故障监测装置，包括：处理器模块、电源模块、GPRS模块、数据采集模块和RS232模块；其中，所述GPRS模块、数据采集模块、RS232模块均与处理器模块相连；GPRS模块、数据采集模块、RS232模块和处理器模块均由电源模块供电；

所述电源模块包括电源芯片U1、充电电容C2、C1和电容C3；其中，电源芯片U1的输入端口接12V高电平，输入端口与地之间接充电电容C1；电源芯片U1的电源端口、输出端口、充电电容C2的一端和电容C3的一端相连后接5V电源，充电电容C2的另一端、电容C3的另一端和电源芯片U1的接地端口均接地。

所述处理器模块包括处理器芯片U2、电容C4、C5和信号转换芯片U16，所述处理器芯片U2具有两路串行通信口；信号转换芯片U16的信号矫正端口、使能端口、电容C4的一端相连后接处理器芯片U2的第一数据输出端口；信号转换芯片U16的信号输出端口、分压端口和电容C5的一端相连后接处理器芯片U2的数据输入端口；电容C4的另一端、电容C5的另一端和信号转换芯片U16的接地端口均接地；第一时钟端口、第二时钟端口分别经电容C6、C7接地；电源端口接电源，接地端口接地。

所述GPRS模块包括GPRS处理芯片U3、电容C48-C50、接地屏蔽芯片U2和天线FB1；其中，所述GPRS处理芯片U3的第一接地端口、第二接地端口、第三接地端口和第四接地端口均接地；GPRS处理芯片U3的数据传输端口接处理器芯片U1的第一数据接收端口；GPRS处理芯片U3的数据接收端口接处理器芯片U2的第一数据发送端口；GPRS处理芯片U3的备用电源端口、电源端口、电容C49和C50相连后接处理器芯片U1的第一片选信号端口；GPRS处理芯片U3的信号输入端口与天线FB1的一端相连后接接地屏蔽芯片U5的输入端口，接地屏蔽芯片U5的第一接地端口、第二接地端口和第四接地端口均接地；天线FB1的另一端与电容C48相连后接处理器芯片U2的第二片选控制端口，电容C48的另一端接地；GPRS处理芯片U3的休眠控制端口接处理器芯片U2的控制输出端口。

所述数据采集模块包括数据采集芯片U4、电阻R21-27、电容C13、C14、排针P701、光耦变压器OP701、OP403；其中，所述电阻R25的一端接数据采集芯片U4的接地端口，电阻R25的另一端接地；数据采集芯片U4的第一数据传输端口分别接电阻R26的一端和排针P701的第一输入端口，数据采集芯片U4的第二数据传输端口分别接电阻R27的一端和排针P701的第二输入端口；电阻R26的另一端和电阻R27的另一端相连后接电容C14的一端，电容C14的另一端接地；数据采集芯片U4的第三数据传输端口分别接电阻R22的一端和光耦变压器OP701的第一接收端；电阻R22的另一端与光耦变压器OP701的电源端口相连后接+12V电源；数据采集芯片U4的电源端分别接+12V电源和电容C13的一端，数据采集芯片U4的接地端分别接地和电容C13的另一端；光耦变压器OP701的第二接收端接处理器芯片U1的第二数据输出端；光耦变压器OP701的电源端口接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接地；数据采集芯片U4的数据接收端接光耦变压器OP403的数据发送端，光耦变压器OP403的电源端接电阻R24的一端，电阻R24的另一端接+12V电源；光耦变压器OP403的电源端和电阻R23均接+5V电源；电阻R703的另一端与光耦变压器OP403的数据接收端相连后接处理器芯片U1的第二数据发送端口；光耦变压器OP403的接地端口接地。

所述RS232模块包括RS232芯片U5、电容C24‐C27、电阻R32；其中，所述RS232芯片U5的电源端口接+3.3V电源；电阻R32一端连接处理器芯片U2的串口接收端口，另一端连接RS232芯片U5的接收器输出端口；电容C4一端连接地，另一端连接RS232芯片U5的电荷泵产生+5.5V的端口；电容C25一端连接RS232芯片U5的倍压电荷泵电容的正端，另一端连接RS232芯片U5的倍压电荷泵电容的负端；电容C26一端连接RS232芯片U5的反相电荷泵电容的正端，另一端连接RS232芯片U5的反相电荷泵电容的负端；电容C27一端连接地，另一端连接RS232芯片U5的电荷泵产生‐5.5V的端口；排针P2的第一端连接地，第二端连接RS232芯片U5的RS232发送器输出端口，第三端连接RS232芯片U5的RS232接收器输入端口；RS232芯片U5的数据输出端接处理器芯片U2的第二数据接收端。

本实用新型的有益效果是：该系统能够将汽车的定时/定里程维护转换成实时维护，很大程度的改变当前汽车的维护模式，真正起到一种预防维护的作用。

附图说明

图1是本实用新型的系统模块结构示意图；

图2是系统电源模块电路图；

图3是系统处理器模块电路图，(a)为处理器模块的处理器芯片电路，(b)为处理器模块的信号转换电路；

图4是系统GPRS模块电路图；

图5是系统数据采集模块电路图；

图6是系统RS232模块电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型嵌入式汽车远程故障监测装置，包括：处理器模块、电源模块、GPRS模块、数据采集模块和RS232模块；其中，所述GPRS模块、数据采集模块、RS232模块均与处理器模块相连，由处理器模块控制；GPRS模块、数据采集模块、RS232模块和处理器模块均由电源模块供电。

如图2所示，所述电源模块包括电源芯片U1、充电电容C2、C1和电容C3；其中，电源芯片U1的输入端口(端口3)接12V高电平，输入端口(端口3)与地之间接充电电容C1；电源芯片U1的电源端口(端口4)、输出端口(端口2)、充电电容C2的一端和电容C3的一端相连后接5V电源，充电电容C2的另一端、电容C3的另一端和电源芯片U1的接地端口(端口1)均接地。所述电源芯片U1可采用LM1117-3.3。

如图3(a)、图3(b)所示，所述处理器模块包括处理器芯片U2、电容C4、C5和信号转换芯片U16，所述处理器芯片U2具有两路串行通信口；信号转换芯片U16的信号矫正端口(端口1)、使能端口(端口3)、电容C4的一端相连后接处理器芯片U2的第一数据输出端口(端口B15)；信号转换芯片U16的信号输出端口(端口5)、分压端口(端口4)和电容C5的一端相连后接处理器芯片U2的数据输入端口(端口B16)；电容C4的另一端、电容C5的另一端和信号转换芯片U16的接地端口(端口2)均接地；第一时钟端口(端口VDD18)、第二时钟端口(端口VDD33)分别经电容C6、C7接地；电源端口(端口A30)接电源，接地端口(端口A1)接地。所述处理器芯片U2可采用芯片H8S2282，所述信号转换芯片U16可采用XC62198332MR。

如图4所示，所述GPRS模块包括GPRS处理芯片U3、电容C48-C50、接地屏蔽芯片U2和天线FB1；其中，所述GPRS处理芯片U3的第一接地端口(端口13)、第二接地端口(端口14)、第三接地端口(端口10)和第四接地端口(端口12)均接地；GPRS处理芯片U3的数据传输端口(端口20)接处理器芯片U1的第一数据接收端口(端口A67)；GPRS处理芯片U3的数据接收端口(端口21)接处理器芯片U2的第一数据发送端口(端口A68)；GPRS处理芯片U3的备用电源端口(端口22)、电源端口(端口23)、电容C49和C50相连后接处理器芯片U1的第一片选信号端口(端口B52)；GPRS处理芯片U3的信号输入端口(端口11)与天线FB1的一端相连后接接地屏蔽芯片U5的输入端口(端口1)，接地屏蔽芯片U5的第一接地端口(端口2)、第二接地端口(端口3)和第四接地端口(端口5)均接地；天线FB1的另一端与电容C48相连后接处理器芯片U2的第二片选控制端口(端口A69)，电容C48的另一端接地；GPRS处理芯片U3的休眠控制端口(端口4)接处理器芯片U2的控制输出端口(端口A69)。GPRS处理芯片U3可采用索尼爱立信公司生产的GR64模块，GR64内嵌TCP/IP协议栈的GSM/GPRS模块，可向下兼容GR47，内嵌的ARM9CPU可以开放给用户，GR64具有丰富的存储资源：256KB的脚本空间可同时容纳2个脚本，至少50KB的数据NVM空间和100KB RAM；GR64提供丰富的接口：对外有2个自适应波特率和帧格式的串口，其中UART1用于AT命令控制或本地脚本下载，UART3为通用串口。

如图5所示，所述数据采集模块包括数据采集芯片U4、电阻R21-27、电容C13、C14、排针P701、光耦变压器OP701、OP403；其中，所述电阻R25的一端接数据采集芯片U4的接地端口(端口8)，电阻R25的另一端接地；数据采集芯片U4的第一数据传输端口(端口7)分别接电阻R26的一端和排针P701的第一输入端口(端口1)，数据采集芯片U4的第二数据传输端口(端口6)分别接电阻R27的一端和排针P701的第二输入端口(端口2)；电阻R26的另一端和电阻R27的另一端相连后接电容C14的一端，电容C14的另一端接地；数据采集芯片U4的第三数据传输端口(端口1)分别接电阻R22的一端和光耦变压器OP701的第一接收端(端口6)；电阻R22的另一端与光耦变压器OP701的电源端口(端口8)相连后接+12V电源；数据采集芯片U4的电源端(端口3)分别接+12V电源和电容C13的一端，数据采集芯片U4的接地端(端口2)分别接地和电容C13的另一端；光耦变压器OP701的第二接收端(端口3)接处理器芯片U1的第二数据输出端(端口B71)；光耦变压器OP701的电源端口(端口2)接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接地；数据采集芯片U4的数据接收端(端口4)接光耦变压器OP403的数据发送端(端口3)，光耦变压器OP403的电源端(端口2)接电阻R24的一端，电阻R24的另一端接+12V电源；光耦变压器OP403的电源端(端口8)和电阻R23均接+5V电源；电阻R703的另一端与光耦变压器OP403的数据接收端(端口6)相连后接处理器芯片U1的第二数据发送端口(端口B68)；光耦变压器OP403的接地端口(端口5)接地。所述数据采集芯片U4可采用芯片MCP2551。

如图6所示，所述RS232模块包括RS232芯片U5、电容C24‐C27、电阻R32；其中，所述RS232芯片U5的电源端口(端口16)接+3.3V电源；电阻R32一端连接处理器芯片U2的串口接收端口(端口A72)，另一端连接RS232芯片U5的接收器输出端口(端口9)；电容C4一端连接地，另一端连接RS232芯片U5的电荷泵产生+5.5V的端口(端口2)；电容C25一端连接RS232芯片U5的倍压电荷泵电容的正端(端口1)，另一端连接RS232芯片U5的倍压电荷泵电容的负端(端口3)；电容C26一端连接RS232芯片U5的反相电荷泵电容的正端(端口4)，另一端连接RS232芯片U5的反相电荷泵电容的负端(端口5)；电容C27一端连接地，另一端连接RS232芯片U5的电荷泵产生‐5.5V的端口(端口6)；排针P2的第一端连接地，第二端连接RS232芯片U5的RS232发送器输出端口(端口1)，第三端连接RS232芯片U5的RS232接收器输入端口(端口2)；RS232芯片U5的数据输出端(端口10)接处理器芯片U2的第二数据接收端(端口B27)。RS232芯片U5实现了TTL/CMOS电平和RS‐232电平转换的功能，可以采用TI公司MAX3232型号的产品来实现。

本实用新型的工作过程如下：汽车内部的实时信息通过汽车内部的CAN总线接到处理器模块，处理器模块对数据的格式进行转换并经由RS232模块传送至GPRS模块，再由GPRS模块发送给远程的服务器，电源模块为整个系统提供稳定可靠的电源。从而实现对汽车时速、转速、油量等实行状况的实时监测及反馈。

Claims

1.一种嵌入式汽车远程故障监测装置，包括：处理器模块、电源模块、GPRS模块、数据采集模块和RS232模块；其中，所述GPRS模块、数据采集模块、RS232模块均与处理器模块相连；GPRS模块、数据采集模块、RS232模块和处理器模块均由电源模块供电；

所述电源模块包括电源芯片U1、充电电容C2、C1和电容C3；其中，电源芯片U1的输入端口接12V高电平，输入端口与地之间接充电电容C1；电源芯片U1的电源端口、输出端口、充电电容C2的一端和电容C3的一端相连后接5V电源，充电电容C2的另一端、电容C3的另一端和电源芯片U1的接地端口均接地；

所述处理器模块包括处理器芯片U2、电容C4、C5和信号转换芯片U16，所述处理器芯片U2具有两路串行通信口；信号转换芯片U16的信号矫正端口、使能端口、电容C4的一端相连后接处理器芯片U2的第一数据输出端口；信号转换芯片U16的信号输出端口、分压端口和电容C5的一端相连后接处理器芯片U2的数据输入端口；电容C4的另一端、电容C5的另一端和信号转换芯片U16的接地端口均接地；第一时钟端口、第二时钟端口分别经电容C6、C7接地；电源端口接电源，接地端口接地；

所述GPRS模块包括GPRS处理芯片U3、电容C48-C50、接地屏蔽芯片U2和天线FB1；其中，所述GPRS处理芯片U3的第一接地端口、第二接地端口、第三接地端口和第四接地端口均接地；GPRS处理芯片U3的数据传输端口接处理器芯片U1的第一数据接收端口；GPRS处理芯片U3的数据接收端口接处理器芯片U2的第一数据发送端口；GPRS处理芯片U3的备用电源端口、电源端口、电容C49和C50相连后接处理器芯片U1的第一片选信号端口；GPRS处理芯片U3的信号输入端口与天线FB1的一端相连后接接地屏蔽芯片U5的输入端口，接地屏蔽芯片U5的第一接地端口、第二接地端口和第四接地端口均接地；天线FB1的另一端与电容C48相连后接处理器芯片U2的第二片选控制端口，电容C48的另一端接地；GPRS处理芯片U3的休眠控制端口接处理器芯片U2的控制输出端口；

所述数据采集模块包括数据采集芯片U4、电阻R21-27、电容C13、C14、排针P701、光耦变压器OP701、OP403；其中，所述电阻R25的一端接数据采集芯片U4的接地端口，电阻R25的另一端接地；数据采集芯片U4的第一数据传输端口分别接电阻R26的一端和排针P701的第一输入端口，数据采集芯片U4的第二数据传输端口分别接电阻R27的一端和排针P701的第二输入端口；电阻R26的另一端和电阻R27的另一端相连后接电容C14的一端，电容C14的另一端接地；数据采集芯片U4的第三数据传输端口分别接电阻R22的一端和光耦变压器OP701的第一接收端；电阻R22的另一端与光耦变压器OP701的电源端口相连后接+12V电源；数据采集芯片U4的电源端分别接+12V电源和电容C13的一端，数据采集芯片U4的接地端分别接地和电容C13的另一端；光耦变压器OP701的第二接收端接处理器芯片U1的第二数据输出端；光耦变压器OP701的电源端口接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接地；数据采集芯片U4的数据接收端接光耦变压器OP403的数据发送端，光耦变压器OP403的电源端接电阻R24的一端，电阻R24的另一端接+12V电源；光耦变压器OP403的电源端和电阻R23均接+5V电源；电阻R703的另一端与光耦变压器OP403的数据接收端相连后接处理器芯片U1的第二数据发送端口；光耦变压器OP403的接地端口接地；

所述RS232模块包括RS232芯片U5、电容C24-C27、电阻R32；其中，所述RS232芯片U5的电源端口接+3.3V电源；电阻R32一端连接处理器芯片U2的串口接收端口，另一端连接RS232芯片U5的接收器输出端口；电容C4一端连接地，另一端连接RS232芯片U5的电荷泵产生+5.5V的端口；电容C25一端连接RS232芯片U5的倍压电荷泵电容的正端，另一端连接RS232芯片U5的倍压电荷泵电容的负端；电容C26一端连接RS232芯片U5的反相电荷泵电容的正端，另一端连接RS232芯片U5的反相电荷泵电容的负端；电容C27一端连接地，另一端连接RS232芯片U5的电荷泵产生-5.5V的端口；排针P2的第一端连接地，第二端连接RS232芯片U5的RS232发送器输出端口，第三端连接RS232芯片U5的RS232接收器输入端口；RS232芯片U5的数据输出端接处理器芯片U2的第二数据接收端。