CN210626952U - 多功能信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于机动车驾驶人考试技术领域，提供了一种多功能信号采集装置，包括：通过信号输入调理模块连接单片机，以将接收到的车辆的第一信号发送给单片机；汽车OBD信号采集模块连接单片机，通过汽车OBD信号采集模块接口中的控制器局域网络CAN总线读取车辆控制器的第二信号，并将第二信号发送给单片机；单片机连接数据处理模块，将接收的第一信号和第二信号发送给数据处理模块，从而可以解决现有技术中采集信号不准确、无法直接读取CAN总线数据的问题。

Description

多功能信号采集装置

技术领域

本实用新型属于机动车驾驶人考试技术领域，尤其涉及一种多功能信号采集装置。

背景技术

目前的驾驶人培训车辆或者考试车辆上，灯光、档位或者安全带等等的车辆信号采集通常是直接采用驱动光耦隔离通过直接连接车辆的相应信号线进行采集。然而一般采集的高电平为12V，低电平为0V，但由于各辆车的电源系统和车况各不同，有的信号的高电平在11V到25V之间，低电平在0V到3V之间，因此导致高电平只要高于2V左右就会采集到信号，低电平低于10V左右就会采集到信号，会产生很大的误判。

另外，大部分信号采集装置通过汽车CAN总线读取数据后直接传输给CPU(单片机)，而很多设备例如低端单片机、车载PC电脑等大部分都是串口接口，没有CAN总线接口，导致无法直接读取数据。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种多功能信号采集装置，以解决现有技术中采集信号不准确、无法直接读取CAN总线数据的问题。

本实用新型实施例第一方面提供了一种多功能信号采集装置，包括：信号输入调理模块、汽车车载诊断系统OBD信号采集模块、单片机以及数据处理模块；

所述信号输入调理模块连接所述单片机，以将接收到的车辆的第一信号发送给所述单片机；

所述汽车OBD信号采集模块连接所述单片机，通过所述汽车OBD信号采集模块接口中的控制器局域网络CAN总线读取所述车辆控制器的第二信号，并将所述第二信号发送给所述单片机；

所述单片机连接所述数据处理模块，将接收的所述第一信号和所述第二信号发送给所述数据处理模块。

在一实施例中，所述汽车OBD信号采集模块通过串口通讯线连接所述单片机，并将所述第二信号通过所述串口通讯线发送给所述单片机。

在一实施例中，所述信号输入调理模块包括第一光电耦合器、低电平调理电路和高电平调理电路、第一输出端以及第二输出端；

所述低电平调理电路的输入端输入低电平信号，所述低电平调理电路的输出端连接所述第一光电耦合器后连接所述第一输出端；

所述高电平调理电路的输入端输入高电平信号，所述高电平调理电路的输出端连接所述第一光电耦合器后连接所述第二输出端。

在一实施例中，所述低电平调理电路包括输入端、二极管D2、电阻R1、稳压二极管D1以及限流电阻R2；

所述二极管D2的阴极端连接所述输入端输入所述低电平信号，所述二极管D2的阳极端串联所述电阻R1后连接电源正极；

所述稳压二极管D1的阴极端连接电源正极，所述稳压二极管D1的阳极端串联所述限流电阻R2后连接所述第一光电耦合器的第一阳极端，所述第一光电耦合器的第一阴极端连接所述输入端。

在一实施例中，所述高电平调理电路包括输入端、稳压二极管D3以及限流电阻R5；

所述稳压二极管D3的阴极端连接所述输入端输入所述高电平信号，所述稳压二极管D3的阳极端串联所述限流电阻R5后连接所述第一光电耦合器的第七阳极端，所述第一光电耦合器的第八阴极端接地。

在一实施例中，所述信号输入调理模块还包括电阻R3和电阻R4；

所述电阻R3的一端连接电源正极，所述电阻R3的另一端连接所述第一光电耦合器的第十六集电极端后连接所述第一输出端，所述第一光电耦合器的第十五发射极端接地；

所述电阻R4的一端连接电源正极，所述电阻R4的另一端连接所述第一光电耦合器的第十集电极端后连接所述第二输出端，所述第一光电耦合器的第九五发射极端接地。

在一实施例中，所述多功能信号采集装置还包括：第二光电耦合器；

所述第二光电耦合器连接所述信号输入调理模块以及所述单片机。

在一实施例中，所述多功能信号采集装置还包括：六轴姿态传感器；

所述六轴姿态传感器连接所述单片机，将检测的加速度数据和/或角速度数据通过I2C总线传递给所述单片机。

在一实施例中，所述多功能信号采集装置还包括：网口传输芯片模块；

所述网口传输芯片模块通过SP通讯线连接所述单片机，以及通过网络通讯方式连接所述数据处理模块。

在一实施例中，所述数据处理模块为车载电脑。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实用新型实施例，通过信号输入调理模块连接单片机，以将接收到的车辆的第一信号发送给单片机；汽车OBD信号采集模块连接单片机，通过汽车OBD信号采集模块接口中的控制器局域网络CAN总线读取车辆控制器的第二信号，并将第二信号发送给单片机；单片机连接数据处理模块，将接收的第一信号和第二信号发送给数据处理模块，从而可以实现信号输入调理模块对原车电信号和传感器信号的采集及调理，提供了高电平信号和低电平信号的采集能力，减少了信号采集误差。通过汽车OBD信号采集模块实现了利用OBD电路模块采集车辆信号，并且将用CAN总线采集到的信号数据转换为TTL串口数据进行输出，模块化的设计使得使用更加方便。从而可以解决现有技术中采集信号不准确、无法直接读取CAN总线数据的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的多功能信号采集装置的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的信号输入调理模块的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的信号输入调理模块的电路结构示意图；

图4是本实用新型另一实施例提供的多功能信号采集装置的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

本实用新型提供一种多功能信号采集装置，如图1所示，多功能信号采集装置包括信号输入调理模块101、汽车车载诊断系统(On-Board Diagnostic，OBD)信号采集模块102、单片机103以及数据处理模块104。

所述信号输入调理模块101连接所述单片机103，以将接收到的车辆的第一信号发送给所述单片机103；

所述汽车OBD信号采集模块102连接所述单片机103，通过所述汽车OBD信号采集模块102接口中的控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线读取所述车辆控制器的第二信号，并将所述第二信号发送给所述单片机103；

所述单片机103连接所述数据处理模块104，将接收的所述第一信号和所述第二信号发送给所述数据处理模块104。

可选的，所述汽车OBD信号采集模块102通过串口通讯线连接所述单片机103，并将所述第二信号通过所述串口通讯线发送给所述单片机103。

上述多功能信号采集装置，通过信号输入调理模块将接收到的车辆的第一信号发送给单片机，能够实现对原车电信号和传感器信号的采集及调理，提供了高电平信号和低电平信号的采集能力，减少了信号采集误差。通过汽车OBD信号采集模块实现了利用OBD电路模块采集车辆信号，并且将用CAN总线采集到的信号数据转换为TTL串口数据进行输出，模块化的设计使得使用更加方便。

可选的，汽车OBD信号采集模块102通过汽车OBD信号采集模块接口中的CAN总线读取车辆控制器的相关信号即第二信号，并将读取到的车辆控制器的相关信号转换成逻辑门电路(Transistor-Transistor Logic，TTL)串口总线通讯的数据，再将数据通过串口通讯线发送给单片机。然而，现有技术中大部分信号采集装置无法从汽车OBD接口读取车辆信号，可以读取汽车OBD信号的信号采集模块也是通过汽车CAN总线读取信号后通过CAN总线传输给单片机，但是很多单片机的接口是串口接口，没有CAN总线接口，导致无法读取汽车OBD信号。本实用新型的汽车OBD信号采集模块通过CAN总线读取车辆控制器的第二信号之后，直接转换为TTL串口总线通讯的数据，这样可以通过串口通讯线传输给单片机，从而实现将汽车OBD信号采集模块采集的数据直接传输给单片机。另外，汽车OBD信号采集模块通过模块化的设计，使得使用更加方便，当需要应用汽车OBD信号采集模块时，连接所述汽车OBD信号采集模块即可，不需要时可以取下汽车OBD信号采集模块即可。

可选的，所述信号输入调理模块101用于对接收到的汽车原车电信号和传感器信号的高低电平进行调理，从而可以解决车辆信号采集能力差以及信号错误采集的问题。可选的，第一信号即汽车原车电信号和传感器信号，例如灯光、档位、安全带等12V或24V的电信号。

可选的，如图2所示，所述信号输入调理模块101包括第一光电耦合器1011、低电平调理电路1012和高电平调理电路1013、第一输出端1014以及第二输出端1015。

所述低电平调理电路1012的输入端输入低电平信号，所述低电平调理电路1012的输出端连接所述第一光电耦合器1011后连接所述第一输出端1014，实现低电平信号的调理。

所述高电平调理电路1013的输入端输入高电平信号，所述高电平调理电路1013的输出端连接所述第一光电耦合器1011后连接所述第二输出端1015，实现高电平信号的调理。

可选的，如图3所示，所述低电平调理电路1012包括输入端、二极管D2、电阻R1、稳压二极管D1以及限流电阻R2。

所述二极管D2的阴极端连接所述输入端输入所述低电平信号，所述二极管D2的阳极端串联所述电阻R1后连接电源正极；

所述稳压二极管D1的阴极端连接电源正极，所述稳压二极管D1的阳极端串联所述限流电阻R2后连接所述第一光电耦合器的第一阳极端，所述第一光电耦合器的第一阴极端连接所述输入端。

可选的，当低电平信号输入时，输入信号电压低至第一反向导通电压与第一光电耦合器的正向导通压降之和时，电路才会导通，输出端才会输出信号。第一反向导通电压即供电电压即电源正极电压(12V)减去稳压二极管D1的电压5.1V，电路导通时的电压大概为6V左右。

这样就会避免过高的电压对信号采集的影响。可通过更换不同反向导通电压的稳压二极管D1和限流电阻R2就可以调节采集的低电平电压值。可以理解的，稳压二极管D1电压参数越高，采集低电平的电压就越低。当换成6.8V的稳压二极管D1时，输入信号电压低至4V左右，电路才会导通，输出端才会输出信号。另外，电阻R1和二极管D2的作用是信号输入端起到上拉防止干扰，以及防止高于12V的电源正极电压输入时电阻R1反向导通影响电源。

可选的，如图3所示，所述高电平调理电路1013包括输入端、稳压二极管D3以及限流电阻R5。

所述稳压二极管D3的阴极端连接所述输入端输入所述高电平信号，所述稳压二极管D3的阳极端串联所述限流电阻R5后连接所述第一光电耦合器的第七阳极端，所述第一光电耦合器的第八阴极端接地。

可选的，当高电平信号输入时，输入信号电压高于稳压二极管D3的5.1V反向导通电压加光电耦合器的正向导通压降之和时，电路才会导通，此时大概高电平信号输入电压高于6V左右时，输出端才会输出信号。并且输入电压升至25V，信号都可以稳定采集。这样就会屏蔽掉过低的电压对信号采集的影响。可通过更换不同反向导通电压的稳压二极管D3和限流电阻R5，就可以调节采集的高电平电压值，可以理解的，稳压二极管D3电压参数越高，采集的电平的电压值就越高。

可选的，如图3所示，所述信号输入调理模块101还包括电阻R3和电阻R4。

所述电阻R3的一端连接电源正极，所述电阻R3的另一端连接所述第一光电耦合器的第十六集电极端后连接所述第一输出端，所述第一光电耦合器的第十五发射极端接地；

所述电阻R4的一端连接电源正极，所述电阻R4的另一端连接所述第一光电耦合器的第十集电极端后连接所述第二输出端，所述第一光电耦合器的第九五发射极端接地。

可选的，如图4所示，所述多功能信号采集装置还包括：第二光电耦合器105。

所述第二光电耦合器105连接所述信号输入调理模块101以及所述单片机103，用于将信号输入调理模块101发送的电信号转化为光信号进行传输，然后再转化为电信号发送给单片机103，通过电信号-光信号-电信号的转化，可以对输入、输出电信号有良好的隔离作用，提高电绝缘能力和抗干扰能力。

可选的，所述多功能信号采集装置还包括：六轴姿态传感器106。

所述六轴姿态传感器106连接所述单片机103，将检测的加速度数据和/或角速度数据通过(Inter－Integrated Circuit，I2C)总线传递给所述单片机103，六轴姿态传感器106比通常的传感器相比，可以检测到更加精确的加速度数据和/或角速度数据，实现了车辆的俯仰、横滚及加速度的数据采集，可判断驾驶人考试车辆、驾驶人培训车辆的急加速、急减速，从而为驾驶人考试提供准确的基础数据。

可选的，所述多功能信号采集装置还包括：网口传输芯片模块107。

所述网口传输芯片模块107通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)通讯线连接所述单片机103，以及通过网络通讯方式连接所述数据处理模块104。

可选的，由于单片机的接口数量是固定的，当不够用时，可以通过网口传输芯片模块107扩展接口，从而使得多功能信号采集装置可以连接更多的模块，为驾驶人考试提供更多的数据。

可选的，所述数据处理模块为车载电脑。

可选的，可以将上述信号输入调理模块、汽车OBD信号采集模块、单片机、数据处理模块、第二光电耦合器、六轴姿态传感器以及网口传输芯片模块等所有功能模块集成焊接在一块电路板上应用，方便功能需求焊接或不焊接，应用灵活性强、方便更换维修。另外，还可以是将信号输入调理模块、汽车OBD信号采集模块、单片机、数据处理模块、第二光电耦合器、六轴姿态传感器以及网口传输芯片模块等所有功能模块按照本实用新型描述的连接方式直接以模块形式进行连接。可选的，还可以集成其他功能的电路模块，本实用新型不对此进行限定。

上述多功能信号采集装置，通过信号输入调理模块将接收到的车辆的第一信号发送给单片机，能够实现对原车电信号和传感器信号的采集及调理，提供了高电平信号和低电平信号的采集能力，减少了信号采集误差。通过汽车OBD信号采集模块实现了利用OBD电路模块采集车辆信号，并且将用CAN总线采集到的信号数据转换为TTL串口数据进行输出，模块化的设计使得使用更加方便。通过网口传输芯片模块可以扩展网口，从而多功能信号采集装置可以实现串口和网口的双重数据的传输。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能信号采集装置，其特征在于，包括：信号输入调理模块、汽车OBD信号采集模块、单片机以及数据处理模块；

所述信号输入调理模块连接所述单片机，以将接收到的车辆的第一信号发送给所述单片机；

所述汽车OBD信号采集模块连接所述单片机，通过所述汽车OBD信号采集模块接口中的控制器局域网络CAN总线读取车辆控制器的第二信号，并将所述第二信号发送给所述单片机；

所述单片机连接所述数据处理模块，将接收的所述第一信号和所述第二信号发送给所述数据处理模块。

2.如权利要求1所述的多功能信号采集装置，其特征在于，所述汽车OBD信号采集模块通过串口通讯线连接所述单片机，并将所述第二信号通过所述串口通讯线发送给所述单片机。

3.如权利要求1所述的多功能信号采集装置，其特征在于，所述信号输入调理模块包括第一光电耦合器、低电平调理电路和高电平调理电路、第一输出端以及第二输出端；

所述低电平调理电路的输入端输入低电平信号，所述低电平调理电路的输出端连接所述第一光电耦合器后连接所述第一输出端；

所述高电平调理电路的输入端输入高电平信号，所述高电平调理电路的输出端连接所述第一光电耦合器后连接所述第二输出端。

4.如权利要求3所述的多功能信号采集装置，其特征在于，所述低电平调理电路包括输入端、二极管D2、电阻R1、稳压二极管D1以及限流电阻R2；

所述二极管D2的阴极端连接所述输入端输入所述低电平信号，所述二极管D2的阳极端串联所述电阻R1后连接电源正极；

所述稳压二极管D1的阴极端连接电源正极，所述稳压二极管D1的阳极端串联所述限流电阻R2后连接所述第一光电耦合器的第一阳极端，所述第一光电耦合器的第一阴极端连接所述输入端。

5.如权利要求3所述的多功能信号采集装置，其特征在于，所述高电平调理电路包括输入端、稳压二极管D3以及限流电阻R5；

所述稳压二极管D3的阴极端连接所述输入端输入所述高电平信号，所述稳压二极管D3的阳极端串联所述限流电阻R5后连接所述第一光电耦合器的第七阳极端，所述第一光电耦合器的第八阴极端接地。

6.如权利要求3所述的多功能信号采集装置，其特征在于，所述信号输入调理模块还包括电阻R3和电阻R4；

所述电阻R3的一端连接电源正极，所述电阻R3的另一端连接所述第一光电耦合器的第十六集电极端后连接所述第一输出端，所述第一光电耦合器的第十五发射极端接地；

所述电阻R4的一端连接电源正极，所述电阻R4的另一端连接所述第一光电耦合器的第十集电极端后连接所述第二输出端，所述第一光电耦合器的第九五发射极端接地。

7.如权利要求1所述的多功能信号采集装置，其特征在于，所述多功能信号采集装置还包括：第二光电耦合器；

所述第二光电耦合器连接所述信号输入调理模块以及所述单片机。

8.如权利要求1所述的多功能信号采集装置，其特征在于，所述多功能信号采集装置还包括：六轴姿态传感器；

所述六轴姿态传感器连接所述单片机，将检测的加速度数据和/或角速度数据通过I2C总线传递给所述单片机。

9.如权利要求1所述的多功能信号采集装置，其特征在于，所述多功能信号采集装置还包括：网口传输芯片模块；

所述网口传输芯片模块通过SP通讯线连接所述单片机，以及通过网络通讯方式连接所述数据处理模块。

10.如权利要求1所述的多功能信号采集装置，其特征在于，所述数据处理模块为车载电脑。

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