拖車尾燈無(wú)線通信與控制系統(tǒng)

李哲++張洋++高立均++周翔++何亞偉++李陽(yáng)

摘 要：拖車的應(yīng)用已經(jīng)非常的廣泛，但拖車尾燈控制線路與供電線路過(guò)長(zhǎng)存在諸多的弊端：降低在裝卸貨物時(shí)的便利性；使用時(shí)的可靠性；影響拖車的美觀性。因此無(wú)線電能傳輸應(yīng)用于拖車尾燈具有很強(qiáng)的可行性。該文主要設(shè)計(jì)了zigbee無(wú)線通信收發(fā)模塊，軟、硬件控制系統(tǒng)。最后以實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)無(wú)線拖車尾燈的控制，為無(wú)線傳能的應(yīng)用提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：拖車尾燈 無(wú)線傳能 zigbee

中圖分類號(hào)：TN8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（c）-0059-02

目前拖車尾燈線路繁瑣，大大降低了整車的美觀性和可靠性。無(wú)線傳輸則可以很好的解決上述問(wèn)題，簡(jiǎn)化流程，提高穩(wěn)定性。無(wú)線傳輸擺脫了傳統(tǒng)有線連接的束縛[1-4]，實(shí)現(xiàn)電能與信號(hào)的無(wú)線傳輸與接入是革命性的進(jìn)步，也是人類追求科技進(jìn)步的美好追求[5]。

該文基于2.4GHz的zigbee無(wú)線傳輸技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)以及信號(hào)的遠(yuǎn)距離輸送[6]，并通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)zigbee的收發(fā)裝置進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)不同拖車尾燈進(jìn)行控制[7]。

1 總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)用控制面板發(fā)送命令到控制系統(tǒng)，然后發(fā)射端控制系統(tǒng)再將控制命令傳送到無(wú)線發(fā)射模塊。接收模塊接收到命令后，反饋給接收端控制系統(tǒng)，之后開(kāi)通相應(yīng)的拖車尾燈。總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

控制系統(tǒng)直接控制信號(hào)發(fā)射模塊進(jìn)行信號(hào)無(wú)線傳輸，信號(hào)接收模塊接收無(wú)線信號(hào)并傳遞給尾燈控制系統(tǒng)進(jìn)行分辨并做出動(dòng)作。其中所有的控制模塊需要外接電源供電，內(nèi)部不同器件由換壓電路分別供電。

2 硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)整體可分為四大部分：控制單元，無(wú)線通信單元，電源單元以及檢測(cè)單元。采用zigbee模塊進(jìn)行無(wú)線通信，采用兩個(gè)51單片機(jī)作為控制核心。

當(dāng)上位機(jī)接收外界指令，發(fā)出電信號(hào)到主zigbee，其發(fā)無(wú)線指令到從zigbee，再對(duì)指令進(jìn)行分辨后以電信號(hào)的形式傳遞給下位機(jī)，下位機(jī)根據(jù)不同的指令點(diǎn)亮相對(duì)應(yīng)的尾燈。當(dāng)指令跑飛時(shí)可按下復(fù)位電路進(jìn)行重置。尾燈的電源系統(tǒng)由一對(duì)電池組組成，下位機(jī)的檢測(cè)電路對(duì)電源系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)一塊電池沒(méi)電時(shí)，檢測(cè)電路會(huì)傳遞信號(hào)到下位機(jī)進(jìn)而通過(guò)zigbee傳回上位機(jī)，進(jìn)行對(duì)DDS模塊的控制，使其對(duì)電池充電。

如圖2所示，該驅(qū)動(dòng)電路針對(duì)控制電路的信號(hào)進(jìn)行放大，使繼電器能夠控制拖車尾燈的開(kāi)斷，其前端需要光耦進(jìn)行隔離，使一次電路和ELV電路進(jìn)行絕緣。

實(shí)用配置軟件，將某個(gè)節(jié)點(diǎn)改為主節(jié)點(diǎn)（Coordinator）；設(shè)置無(wú)線電頻道；設(shè)置PAN ID，設(shè)置波特率。從節(jié)點(diǎn)（Router）的設(shè)置也是一樣。最后需要重新啟動(dòng)使上述設(shè)置生效。通電組網(wǎng)。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要是針對(duì)主程序模塊，其中包括：主程序要完成初始化，設(shè)置中斷向量，檢查有無(wú)按鍵按下或按下按鍵的功能，分辨接受信號(hào)的類別等。如圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)設(shè)計(jì)由于采用C51單片機(jī)作為控制的核心元件，以及zigbee低功耗的無(wú)線通信模塊，整套系統(tǒng)功耗低，電路較為簡(jiǎn)單，對(duì)拖車尾燈的控制較為靈敏，能滿足一般情況下的使用，達(dá)到了簡(jiǎn)化控制電路和供電電路的要求，提高了傳輸?shù)姆€(wěn)定性。但是在調(diào)試過(guò)程中也是發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，如：各種器件的額定電壓不同造成電源的設(shè)計(jì)較為繁瑣；zigbee工作的頻段為2.4 GHz，周圍如果有強(qiáng)磁場(chǎng)或相近頻率的磁場(chǎng)，其信號(hào)傳輸會(huì)受到一定程度的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣建輝.Zigbee網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].蘇州大學(xué)，2006.

[2] Eaaer A，SKudelny H C.A new approach to power supplies for robots [J].IEEE Transactions on Industry Applications，1991，27（5）：871-875.

[3] Manolatou C，Khan M J，F(xiàn)an Shanhui，et al.Coupling of modes analysis of resonant channel add-drop filters[J].IEEE Journal of quantum Electronics，1999，35（9）：1322-1331.

[4] Hirai J J，Kim T W，Kawamura A. Wireless transmission of power and information for cables linear motor drive [J]. IEEE Transantions on Power Electronics，2000，15（1）：21-27.

[5] Aristeidis Karalis，Joannopoulos J D，Marin Soljacic.Wireless non-radiative energy transfer [C]//The AIP Industrial Physics Forum[C].2006.

[6] 王然.Zigbee無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].吉林大學(xué)，2005-2006.

[7] 羅巍.基于Zigbee技術(shù)的無(wú)線照明系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].武漢科技大學(xué)，2012.endprint