汽車黑匣子設計方案 - 最受工程師喜愛的ARM設計方案精華集錦

　　基于ARM的汽車“黑匣子”設計

　　汽車行駛記錄儀俗稱汽車黑匣子，是一種能夠對車輛行駛速度、時間、里程以及其他狀態(tài)信息進行記錄的電子裝置。本文設計的基于TI 公司的TMS470R1A256 汽車行駛記錄儀可以記錄汽車行駛的狀態(tài)，并對通過汽車行駛狀況的記錄分析、鑒定道路交通事故，提高交通管理執(zhí)法水平和運輸管理水平，保障車輛運行安全具有重要作用。文中主要給出了系統(tǒng)的硬件設計及主程序的軟件設計。本文在傳統(tǒng)記錄儀的基礎上，增加GPRS , GPS及USB 主機等功能，實現(xiàn)對正在行駛的汽車進行遠程監(jiān)控、衛(wèi)星導航等功能。

　　1 "黑匣子"的分類

　　由于各研制生產(chǎn)廠家的出發(fā)點不同，因而產(chǎn)品的類型不同，產(chǎn)品結構形式也不盡相同。目前市場上的記錄儀己形成了一個種類繁多、性能不一的產(chǎn)品格局。汽車行駛記錄儀根據(jù)其功能不同可以分為單一型、事故型、管理型、綜合管理型和3G型。

　　3G型是從軟件、硬件和系統(tǒng)功能上進行了優(yōu)化設計，以綜合管理為主要目地而開發(fā)的新一代汽車行駛記錄儀。主要特征是多通道數(shù)據(jù)采集處理，全程連續(xù)記錄，大容量存儲卡和強大的綜合管理軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)資源共享。此類型記錄儀利用多通道數(shù)據(jù)采集處理平臺、GPS 衛(wèi)星定位儀、大容量數(shù)據(jù)存儲卡、日趨成熟的地理信息系統(tǒng)和后臺綜合管理平臺軟件等強有力的現(xiàn)代化技術手段，重點針對營運和特種車輛的綜合化管理目標，來完成車輛綜合化管理進程。可通過在微機軟件介面上重放的全程連續(xù)記錄曲線和各開關傳感器的連續(xù)狀態(tài)，對車輛的營運、安全、質量等綜合指標進行強有力的全程監(jiān)控，根據(jù)需求打印統(tǒng)計圖表，并采用動態(tài)分析方式，為駕駛員的安全駕駛提供極高價值的參考。

　　本文介紹的就是基于ARM 的3G型汽車"黑匣子"的設計。

　　2 系統(tǒng)總體設計

　　本系統(tǒng)包括記錄儀車載端主機和監(jiān)控軟件組成。其中主機采用TI 公司32 位的RISC 微處理器TMS470R1A256 作為主控制器，包括基本記錄模塊、顯示模塊、打印機模塊、GPS 模塊、GPRS 模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊。系統(tǒng)整體設計框圖如圖1 所示。

　　圖1 系統(tǒng)原理框圖

　　【詳情參閱：基于ARM的汽車“黑匣子”設計】

　　ARM數(shù)字化控制開關直流電源設計

　　隨著現(xiàn)代科技事業(yè)的發(fā)展，電器設備的精度提高、可靠性加強，智能化和數(shù)字化的實現(xiàn)，開關電源正朝著高精度、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展。本文采用SAMSUNG公司的SC344BOX的ARM7芯片設計了一種智能化、數(shù)字化的可調(diào)開關直流電源，對電源主電路實現(xiàn)了全數(shù)字控制，輸出電壓可調(diào)，并提高了輸出電壓的精度和穩(wěn)定度。控制算法通過軟編程可以使系統(tǒng)升級，也便于用戶根據(jù)各自的需要靈活地選擇不同的控制功能。

　　1 電源系統(tǒng)的總體設計

　　電源系統(tǒng)的設計要求是：工頻電源交流220V輸入，直流電壓可調(diào)輸出10～2000V，輸出電流小于100mA，用戶可以使用鍵盤隨時更改輸出電壓，顯示屏上顯示當前的工作狀態(tài)。根據(jù)要求設計的電源系統(tǒng)由電源電路和控制電路兩部分組成，如圖1所示。

　　電源電路部分主要包括整流濾波、BUCK變換器、推挽式直流變換器、濾波器，把工頻電源轉化成所需要的直流電源。控制電路部分主要包括ARM7控制單元、電壓分壓反饋取樣、鍵盤/顯示，根據(jù)用戶的輸入參數(shù)來調(diào)整輸出的直流電壓，并把當前的工作狀態(tài)顯示出來。EMC保護用來消除工頻電源中的噪聲干擾，保護系統(tǒng)電路不被損壞。

　　2 電源電路部分的工作原理及設計

　　2.1整流濾波及BUCK變換器的設計

　　整流濾波把工頻的交流電源變成直流電源，其電路如圖2所示，輸入/輸出的波形如圖3所示。為了提高整流效率，采用全橋整流，整流橋硅使用性價比高的KBP3510，2個400V的47μF電容并聯(lián)，輸出直流電壓U0約為300V。