一種駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，屬于機(jī)動(dòng)車駕考【技術(shù)領(lǐng)域】。駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)包括場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊和車載接收模塊，以及電源電路，其中所述的場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊通過Zigbee無線傳輸模塊與車載接收模塊連接。其中場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊直接對(duì)考試場(chǎng)地的各種信號(hào)進(jìn)行采集后通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的考試車輛的車載接收模塊，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g過程并降低成本和施工難度、增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可靠性、提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性穩(wěn)定性。
【專利說明】一種駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)動(dòng)車駕考【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)動(dòng)車道路駕駛技能考試技術(shù)中，為達(dá)到公安部《111號(hào)令》中關(guān)于考試場(chǎng)地和設(shè)施自動(dòng)化無人化的要求，即信號(hào)的自動(dòng)采集、成績(jī)的自動(dòng)評(píng)判等，需要對(duì)考試場(chǎng)地和設(shè)施的各種信號(hào)以及傳感器狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。
[0003]在傳統(tǒng)情況下，吊桿、邊緣線、甚至模擬電話亭的摘機(jī)動(dòng)作等信號(hào)，采集后都是通過線纜或者wifi傳輸至主控室，主控室再通過覆蓋場(chǎng)地的wifi網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至單獨(dú)的考車上的考試電腦。但是目前的這種線纜傳輸方式存在施工量大、成本高等缺點(diǎn)，而Wifi方式存在著信號(hào)傳輸不穩(wěn)定、延時(shí)較大等問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，解決了信號(hào)傳輸不穩(wěn)定的問題，使信號(hào)采集精確且穩(wěn)定，提高可靠性。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，包括場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊和車載接收模塊，以及電源電路，其特征在于:所述的場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊通過Zigbee無線傳輸模塊與車載接收模塊連接。
[0007]所述的場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊包括有傳感器信號(hào)采集電路、中央處理單元和繼電器輸出控制電路，所述的傳感器信號(hào)采集電路的信號(hào)輸出端連接中央處理單元的信號(hào)輸入端，中央處理單元的信號(hào)輸出端連接繼電器輸出控制電路；所述的中央處理單元的通信端連接Zigbee無線傳輸模塊。
[0008]所述的傳感器信號(hào)采集電路包括有八路采集單元、八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，所述的八路采集單元的信號(hào)輸出端分別連接八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)的八個(gè)輸入端，八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)的三個(gè)輸出端分別連接中央處理單元的信號(hào)輸入端，八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)的三個(gè)輸出端還連接電源，八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)的控制端連接中央處理單元的信號(hào)輸出端。
[0009]所述的八路采集單元均包括有發(fā)光二極管、光耦隔離器，發(fā)光二極管的負(fù)極連接采集端子，正極連接光耦隔離的第二輸入端，光耦隔離的第一輸入端連接電源，第二輸出端接地，光耦隔離的第一輸出端連接八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)的輸入端，光耦隔離的第一輸出端還連接電源。
[0010]所述的繼電器輸出控制電路包括有隔離單元、驅(qū)動(dòng)單元和繼電器單元，所述的隔離單元包括有四路光耦隔離器，每路光耦隔離器的第二輸入端分別連接中央處理單元的信號(hào)輸出端，每路光耦隔離器的第一輸入端連接電源，第一輸出端接地，每路光耦隔離器的第二輸出端分別連接驅(qū)動(dòng)單元的四個(gè)信號(hào)輸入端，第二輸出端還連接電源；驅(qū)動(dòng)單元的四個(gè)信號(hào)輸出端分別連接繼電器單元的四路，每路均包括有指示電路和繼電器，指示電路的負(fù)極連接驅(qū)動(dòng)單元的信號(hào)輸出端，指示電路的正極通過繼電器的線圈連接驅(qū)動(dòng)單元的信號(hào)輸出端，其中指示電路的正極還連接電源；繼電器的常開觸點(diǎn)連接控制端子。
[0011]所述的繼電器線圈還并聯(lián)有由電阻和電容組成的串聯(lián)電路。
[0012]所述的驅(qū)動(dòng)單元采用達(dá)林頓晶體管陣列驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003。
[0013]所述的電源電路包括有防反接二極管、一級(jí)濾波電路、降壓芯片、二級(jí)濾波電路、電壓轉(zhuǎn)換芯片，輸入電源串接防反接二極管，一級(jí)濾波電路與防反接二極管并聯(lián)，防反接二極管的負(fù)極連接降壓芯片的輸入端，降壓芯片的輸出端通過二級(jí)濾波電路輸出5V電源，所述5V電源連接電壓轉(zhuǎn)換芯片的輸入端，電壓轉(zhuǎn)換芯片的輸出端輸出3.3V電源，所述的電壓轉(zhuǎn)換芯片的輸出端還連接有指示電路。
[0014]所述的中央處理單元還連接有RS232接口。
[0015]本實(shí)用新型駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)中的場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊通過Zigbee無線傳輸模塊與車載接收模塊連接。場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊直接對(duì)考試場(chǎng)地的各種信號(hào)進(jìn)行采集后通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的考試車輛的車載接收模塊，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g過程并降低成本和施工難度、增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可靠性、提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性穩(wěn)定性。
[0016]具體有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1.本實(shí)用新型的電源電路采用寬電壓設(shè)計(jì)，并帶有電源防接反的保護(hù)功能，穩(wěn)定性高；
[0018]2.本實(shí)用新型的傳感器信號(hào)采集電路、繼電器輸出控制電路均采用了光耦隔離的方式，保證了工作的可靠性；
[0019]3.傳感器信號(hào)采集電路、繼電器輸出控制電路、電源電路、中央處理單元、Zigbee無線通信模塊均具有系統(tǒng)狀態(tài)指示燈或通道狀態(tài)指示燈，方便維護(hù)和管理；
[0020]4.中央處理單元使用32位ARM處理器，通信單元采用ZigBee無線通信模塊，運(yùn)算速度更快，數(shù)據(jù)傳輸更可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為電源電路的原理圖；
[0022]圖2為傳感器信號(hào)采集電路的原理圖；
[0023]圖3為中央處理單元的原理圖；
[0024]圖4為Zigbee無線通信模塊的原理圖；
[0025]圖5為RS232接口的原理圖；
[0026]圖6為繼電器輸出控制電路的原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]本實(shí)用新型公開了一種駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，包括場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊和車載接收模塊，以及電源電路，其中所述的場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊通過Zigbee無線傳輸模塊與車載接收模塊連接。
[0028]如圖1所示，所述的電源電路包括有防反接二極管D22、一級(jí)濾波電路、降壓芯片UlO (美國德州儀器公司生產(chǎn)的3A降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片LM2596)、二級(jí)濾波電路、電壓轉(zhuǎn)換芯片(AMS1117-3.3)，輸入電源12V-DC串接防反接二極管D22 (1N5819)，一級(jí)濾波電路C26與防反接二極管D22串聯(lián)，R49為壓敏電阻，起保護(hù)電路作用，防反接二極管D22的負(fù)極連接降壓芯片UlO的輸入端，降壓芯片UlO的輸出端通過二級(jí)濾波電路(L1、C27)輸出5V電源，D23為防反接二極管。所述5V電源連接電壓轉(zhuǎn)換芯片Ull的輸入端，電容C28起到前級(jí)濾波作用；電壓轉(zhuǎn)換芯片Ull的輸出端輸出3.3V電源，所述的電壓轉(zhuǎn)換芯片Ull的輸出端還連接有指示電路，指示電路由電阻R48和發(fā)光二極管D24串聯(lián)構(gòu)成。本裝置需要5V和3.3V兩種電壓源，因此電源電路采用寬電壓設(shè)計(jì)，并帶有電源防接反的保護(hù)功能，5V用于繼電器控制及光耦隔離、外圍邏輯電路控制等，3.3V用于中央處理單元及Zigbee無線傳輸模塊等的供電。輸入電源12V-DC使用了汽車上最常用的12V輸入，降壓芯片UlO采用LM2596,最大可支持45V的電壓輸入,保證了系統(tǒng)供電的穩(wěn)定可靠。
[0029]所述的場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊包括有傳感器信號(hào)采集電路、中央處理單元和繼電器輸出控制電路。如圖2所示，所述的傳感器信號(hào)采集電路包括有八路采集單元、八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)U2(CD4061)，所述的八路采集單元的信號(hào)輸出端分別連接八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)U2的八個(gè)輸入端(100-107)，八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)U2的三個(gè)輸出端(A、B、C)分別連接中央處理單元的信號(hào)輸入端，八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)U2的三個(gè)輸出端(A、B、C)還分別通過電阻R15、R16、R17連接電源+5V，八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)U2的控制端0UT/IN通過電阻R18連接中央處理單元U7的信號(hào)輸出端(引腳26)。所述的八路采集單元的結(jié)構(gòu)相同，以第一路采集單元為例進(jìn)行說明:包括有發(fā)光二極管D0、光耦隔離器U1A，發(fā)光二極管DO的負(fù)極連接采集端子P2的INl端，正極連接光耦隔離器UlA的第二輸入端，光耦隔離器UlA的第一輸入端通過電阻R8連接電源+12V，第二輸出端接地，光耦隔離器UlA的第一輸出端連接八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)Ul的輸入端100，光耦隔離器UlA的第一輸出端還通過電阻Rl連接電源+ 5V。場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊使用8通道的傳感器信號(hào)采集，采用了光耦隔離的電路方式，使外部傳感器與電路板實(shí)現(xiàn)了物理阻隔，最大程度保證了電路板的安全及穩(wěn)定。同時(shí)，每個(gè)通道都有一個(gè)發(fā)光二極管起到指示燈的作用，通過此指示燈，可以清楚方便地了解到每個(gè)傳感器通道的狀態(tài)。
[0030]如圖3所示，中央處理單元U7采用32位ARM處理器STM32F103RBT6，主頻達(dá)到了72MHz，運(yùn)算速度較快，具有串口下載電路、復(fù)位電路、JTAG調(diào)試接口等。其中復(fù)位電路由電阻R12、電容C13、復(fù)位按鈕SI構(gòu)成；調(diào)試接口為引腳46、49、55，引腳46、49、55連接端子P1，且引腳46通過電阻RlO連接電源3.3V，引腳49通過電阻R14接地，引腳55通過電阻Rll連接電源3.3V。串口下載電路由Β00Τ0、B00T1接口實(shí)現(xiàn)，Β00Τ0接口通過電阻Rl3連接JP1，B00T1通過電阻R37接地。晶振電路包括有引腳5、引腳6連接的電阻R9、晶振Y1、電容C1、C2，還有引腳3、4連接的晶振Y2、電容C5、C6。電容C19_C23、C24均是起中央處理單元濾波作用。
[0031]如圖4所示，Zigbee無線傳輸模塊U6的引腳18、19連接中央處理單元U7的引腳16、17，Zigbee無線傳輸模塊U6的引腳20、22、7連接接線端子P3，引腳15連接JP6，可實(shí)現(xiàn)JTAG下載。引腳4連接的電阻R29和發(fā)光二極管D12構(gòu)成狀態(tài)指示燈，發(fā)光二極管D12閃爍表示正常運(yùn)行，Zigbee無線傳輸模塊保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽俊?br> [0032]如圖5所示，所述的中央處理單元U7的通信端(引腳42、43)與RS232接口 U4(MAX3232CSE)的引腳11、12連接，U4的電源端連接3.3V，接地端接地，電容C7、C8、C9、C1、C12構(gòu)成外圍電路。RS232接口 U4的引腳14、引腳13連接有抗靜電保護(hù)芯片TVl(NUP2105L)，RS232接口 U4可用于連接上位機(jī)。
[0033]如圖6所示，所述的繼電器輸出控制電路包括有隔離單元、驅(qū)動(dòng)單元和繼電器單元，所述的隔離單元包括有四路相同的光耦隔離器，以第一路光耦隔離器為例進(jìn)行說明，第一路光稱隔離器U8A的第一輸入端連接中央處理單兀U7的信號(hào)輸出端(引腳20),第二輸入端通過電阻R36連接電源3.3V，第一輸出端連接電源+5V，第二輸出端連接驅(qū)動(dòng)單元U9 (達(dá)林頓晶體管陣列驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003)的輸入端IN1，第二輸出端還通過電阻R42接地。驅(qū)動(dòng)單元U9的四個(gè)信號(hào)輸出端(0T1-0T4)連接繼電器單元的四路。以第一路繼電器單元為例進(jìn)行說明:包括有發(fā)光二極管D13和電阻R30構(gòu)成的指示單元，以及繼電器(Relay-G5V-l)，發(fā)光二極管D13的負(fù)極連接驅(qū)動(dòng)單元U9的信號(hào)輸出端OTl，發(fā)光二極管D13的正極連接電阻R30后連接繼電器線圈一端，繼電器線圈另一端連接驅(qū)動(dòng)單元的信號(hào)輸出端0T1，其中繼電器的線圈一端還連接電源+5V，電阻R39和電容Cll串聯(lián)后與繼電器的線圈并聯(lián)，電阻R39和電容Cll能夠吸收線圈感應(yīng)出的反向電動(dòng)勢(shì)，保護(hù)線圈；繼電器的常開觸點(diǎn)連接控制端子P5用于車載端通過無線方式控制場(chǎng)地設(shè)備的供電、啟動(dòng)、停止等。此繼電器輸出控制電路采用了光耦隔離的方式，以盡量避免繼電器動(dòng)作導(dǎo)致的電磁干擾引入，增強(qiáng)穩(wěn)定性。對(duì)于繼電器的狀態(tài)，同樣也有四個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)行指示，以方便觀察。
[0034]本實(shí)用新型所述的場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊用于采集傳感器等8通道數(shù)字信號(hào)，并通過Zigbee模塊接收來自車載接收模塊的命令以控制繼電器輸出控制電路的輸出。若場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊采集到的8通道信號(hào)數(shù)據(jù)有變動(dòng)，則自動(dòng)通過ZigBee無線通信模塊發(fā)送出無線信號(hào)給車載接收模塊。車載接收模塊用于接收?qǐng)龅夭杉?jié)點(diǎn)模塊通過ZigBee無線通信模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)并按通信協(xié)議輸出至RS232接口，以便上位機(jī)進(jìn)行處理。
【權(quán)利要求】
1.一種駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，包括場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊和車載接收模塊，以及電源電路，其特征在于:所述的場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊通過Zigbee無線傳輸模塊與車載接收模塊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的場(chǎng)地采集節(jié)點(diǎn)模塊包括有傳感器信號(hào)采集電路、中央處理單元和繼電器輸出控制電路，所述的傳感器信號(hào)采集電路的信號(hào)輸出端連接中央處理單元的信號(hào)輸入端，中央處理單元的信號(hào)輸出端連接繼電器輸出控制電路；所述的中央處理單元的通信端連接Zigbee無線傳輸模塊。
3.如權(quán)利要求2所述的駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳感器信號(hào)采集電路包括有八路采集單元、八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，所述的八路采集單元的信號(hào)輸出端分別連接八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)的八個(gè)輸入端，八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)的三個(gè)輸出端分別連接中央處理單元的信號(hào)輸入端，八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)的三個(gè)輸出端還連接電源，八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)的控制端連接中央處理單元的信號(hào)輸出端。
4.如權(quán)利要求3所述的駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的八路采集單元均包括有發(fā)光二極管、光耦隔離器，發(fā)光二極管的負(fù)極連接采集端子，正極連接光耦隔離的第二輸入端，光I禹隔離的第一輸入端連接電源，第二輸出端接地，光I禹隔離的第一輸出端連接八通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)的輸入端，光耦隔離的第一輸出端還連接電源。
5.如權(quán)利要求2所述的駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的繼電器輸出控制電路包括有隔離單元、驅(qū)動(dòng)單元和繼電器單元，所述的隔離單元包括有四路光耦隔離器，每路光耦隔離器的第二輸入端分別連接中央處理單元的信號(hào)輸出端，每路光耦隔離器的第一輸入端連接電源，第一輸出端接地，每路光耦隔離器的第二輸出端分別連接驅(qū)動(dòng)單元的四個(gè)信號(hào)輸入端，第二輸出端還連接電源；驅(qū)動(dòng)單元的四個(gè)信號(hào)輸出端分別連接繼電器單元的四路，每路均包括有指示電路和繼電器，指示電路的負(fù)極連接驅(qū)動(dòng)單元的信號(hào)輸出端，指示電路的正極通過繼電器的線圈連接驅(qū)動(dòng)單元的信號(hào)輸出端，其中指示電路的正極還連接電源；繼電器的常開觸點(diǎn)連接控制端子。
6.如權(quán)利要求5所述的駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的繼電器線圈還并聯(lián)有由電阻和電容組成的串聯(lián)電路。
7.如權(quán)利要求5所述的駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)單元采用達(dá)林頓晶體管陣列驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003。
8.如權(quán)利要求1所述的駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源電路包括有防反接二極管、一級(jí)濾波電路、降壓芯片、二級(jí)濾波電路、電壓轉(zhuǎn)換芯片，輸入電源串接防反接二極管，一級(jí)濾波電路與防反接二極管串聯(lián)，防反接二極管的負(fù)極連接降壓芯片的輸入端，降壓芯片的輸出端通過二級(jí)濾波電路輸出5V電源，所述5V電源連接電壓轉(zhuǎn)換芯片的輸入端，電壓轉(zhuǎn)換芯片的輸出端輸出3.3V電源，所述的電壓轉(zhuǎn)換芯片的輸出端還連接有指示電路。
9.如權(quán)利要求2所述的駕考考試場(chǎng)地信號(hào)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的中央處理單元還連接有RS232接口。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK204178180SQ201420530640
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】高攀, 高超陽 申請(qǐng)人:鄭州市加滋杰交通科技股份有限公司