1 系统总体构造设计
汽车试验紧张包括动力性能、燃油经济性、操纵稳定性和排放特性等测试项目，紧张性能参数有速率、加速度、燃油花费量、温度以及操纵稳定性试验中的动态运动参数等，通过传感器得到的这些参数的测试旗子暗记，经由前端处理模块处理(整形、滤波、放大等)后送入C805l-F020微处理器中，在单片机内部进行模数转换和数据处理后通过串口实现与Zigbee终端节点的连接，再由终端节点在WLAN中将数据发出，Zi-gbee中央节点吸收到数据后经串口与上位机进行通讯。中央节点也可将上位机的命令发送给终端节点，掌握终端节点实行。系统总体构造框图如图1所示。
2 系统硬件设计
2．1 前端处理模块
传感器将各种常见的非电量旗子暗记转换为电量旗子暗记，一样平常都较微弱，前端处理模块将这些旗子暗记进行处理后送至单片机的A／D转换端口。本系统共有8路传感器旗子暗记，包括2路压变传感器旗子暗记、2路-5～+5 V电压旗子暗记、2路4～20 mA电流旗子暗记和2路热电偶旗子暗记的前端处理。个中压变传感器旗子暗记和热电偶旗子暗记前端处理硬件电路分别如图2和图3所示。
AD620是一款低本钱、高精度仪表放大器，仅需1个外部电阻设置增益，增益范围为l～10 000。对压变传感器旗子暗记的前端处理采取AD62-0、AD705组成的放大电路，该部分采取单电源供电，AD705是电压跟随器，为AD620供应输出电压的零点。将VREF、AGND送至MCU的8位精度AD-Cl的AINl．0、AINl．1端口，利用软件程序实现该路旗子暗记的参考电压和仿照地的打算。 热电偶传感器用来丈量汽车关键部件温度，其前端处理电路采取OP07的可调增益放大电路。OP07是一种低噪声、非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路，具有非常低的输入失落调电压，低失落调、高开环增益的特性使得OP07特殊适用于高增益的丈量设备和放大传感器的微弱旗子暗记等。在瞄准确度哀求不高的场合，OP07的失落调电压可忽略，该电路中R25和R24用来调度系统放大倍数，在选用不同类别的热电偶时可适当调度两者的阻值。
2．2 C8051F020模块
C805lF020是Cygnal公司的一种稠浊旗子暗记SOC型8位单片机，它是完备集成的稠浊旗子暗记系统级MCU器件，具有64个数字I／O引脚。该单片机采取高速805l微掌握器内核，速率可达25 MI／s，具有8个I／O口，5个通用定时器，5个捕捉／比较模块及专用看门狗定时器，可同时利用SM-Bus，SPI及2个UART串口，内置64 kB高速存储器。仿照外设方面，器件具有1个12位A／D转换器，1个8位A／D转换器，2个12位D／A转换器及2个仿照比较器。器件内部的这些数字和仿照外设使系统的设计更大略，集成度更高。
本模块紧张设计C8051F020的复位电路、外接晶振电路和接地处理，并将所有引脚引出，以便扩展运用。系统须要高速运行才能及时、有效地进行数据采集，以是单片机在一样平常情形下采取内部振荡器作为时钟源。但由于内部时钟的偏差太大，在串口通讯的过程中，要选用外部时钟，通过软件设置可以实现内外时钟的切换。在电源处通过去耦电容接到仿照地上，可以减少滋扰回路的面积，降落电磁滋扰辐射，可以把数字电流引起的滋扰耦合到地，而不在外部电路的地中涌现。为了使电容耦合最小，两者没有交迭，2个独立的地在电源的公共“星”型地处通过瓷珠接到一起，电源处也采取类似处理以防止滋扰。
2．3 Zigbee节点模块
本文研究的汽车测试系统初步采取2个终端节点和1个中央折衷器组成星状网的拓扑构造，3个节点均选用SZ05-ADV型无线收发模块，Zig-bee终端节点和中央节点通过标准串口分别与C8051F020模块和PC设备相连接，实现数据的无线传输。SZ05-ADV是高性能嵌入式无线收发模块，其核心器件是Freescale公司的MCl3213。它是第2代标准ZigBee无线通信平台，在9 mmx9 mmxl mm 7l引脚LGA封装中集成有低功耗的2．4 GHz RF收发器和8位微掌握器，MCl3213器件具有60 kB的闪存，MCl32lx办理方案能在大略的点对点连接到完全的ZigBee网状网络中用作无线连接，小占位面积封装中的无线电收发器和微掌握器的组合使其成为本钱效益的办理方案，MCl321x中的RF收发器事情在2．4 GHzISM频段，和802．15．4标准兼容，收发器包括低噪音放大器，1 mW的RF输出功率，带VCO的功率放大器(PA)，集成的发送／吸收开关，板内的电源稳压器以及完备的扩展频谱的编码和译码，MCl32lx中的微掌握器基于HCS08系列微掌握器单元(MCU)，HCS08 A版本，高达60 kB的闪存和4 kB的RAM。
SZ05-ADV嵌入式无线通信模块集成有符合ZIGBEE协议标准的射频收发器和微处理器，其数据接口包括：TTL电平收发接口、标准串口RS2-32数据接口，可以实现数据的广播办法发送和目标地址发送模式。除可实现一样平常的点对点数据通信功能外，还可实现多点之间的数据通讯。其模块连接电路如图4所示。DATA、RUN、NET、ALARM为SZ05-ADV无线通信模块的4个事情状态指示端口，分别是数据收发、系统运行、网络状态和告警。SLEEP引脚用来掌握系统进入低功耗状态，低电平进入低功耗，高电平或悬空正常运行。
485CTL引脚是485收发掌握，模块485吸收时低电平输出，发送时高电平输出。CENTER、DEVICE引脚是节点功能配置接口，均为低电平有效，或分别与引脚TIao7、TIao8接跳线帽实现，如这2个引脚都为高电平或悬空则为路由节点。CONFIG引脚是配置接口，低电平有效，或加跳线帽，可在超级终端中进入系统配置状态。模块标准事情电压为DC-5V，正常事情电压范围为5～12V。数据接口有RS-232和TTL收发2种接口模式。RS-232串口为TX2、RX2、SGND三线事情模式，TTL为TX1、RXl两线事情模式，TTL电平为3．3V。RESET进入低电平状态3s，系统进入配置状态，高电平或悬空状态则进入事情状态。
无线通信网络节点按功能可分为中央折衷器、路由器和终端节点，中央折衷器是网络的中央节点，卖力网络的发起组织、网络掩护和管理功能；路由器卖力数据的路由中继转发，终端节点只进行本节点数据的发送。在该系统中，可以预先在打算机超级终端中对无线模块进行节点种别、节点名称和地址、无线频点、网络ID、波特率和数据类型的配置，配置精确后在上电时可以自动组成网络。
3 软件设计
系统程序开拓采取C805lF系列单片机的专用集成开拓环境Silicon Laboratories IDE，配置利用Keil C5l的汇编器、链接器和编译器。利用C5l开拓程序有利于系统程序的模块化以及增加其可移植性，并能降落开拓周期。系统软件由主程序和A／D转换、数据处理和通信这3个子程序组成，个中主程序部分包括系统初始化、调用A／D转换、数据处理、串口发送等子程序。初始化部分包括：看门狗模块初始设置、系统时钟及复位源的设置、I／O端口初始化、串行通信接口初始化、A／D转换的初始化及定时器初始化等。ADC0的最高转换速率为。100 ks／-s，其转换时钟来源于系统时钟分频，分频值保持在寄存器ADCOCF的ADCSC位。在该片上系统中须要采集8个通道，将采样频率设置为50 000次／s。选用的ADCO转换启动办法为定时器3溢出(即定时的连续转换)办法。
4 试验
在Silicon Laboratories IDE中将程序通过U-EC2专用编程器烧写入C805117020后，将各个模块连接进行调试，如图5所示。8路传感器旗子暗记(包括2路压变传感器，2路-5～+5 V旗子暗记，2路4～20 mA旗子暗记和2路热电偶旗子暗记)经前端处理后送至MCU，经A／D转换和数据处理后通过串口输出到Zigbee终端节点并在无线网络中按目的地址模式或广播模式发送，Zigbee中央折衷器与上位机通过标准RS232串口连接，可以在超级终端或串口调试器中查看收到的数据。本研究侧重于实验开拓，电源模块可采取将常见的220 V转双9 V变压器，经整流桥后，由LM7805、LM7905稳压输出-5 V和+5 V的构造(3．3 V电压可由AMSlll7模块转换后得到)，实际运用中可设计专门的电源模块以方便利用。试验结果表明，系统可以实现2个终端节点的各自8路传感器数据采样，Zigbee无线网络运行正常，在超级终端中可以看到试验的实时数据。
5 结束语 本文设计的基于C805lF020和Zigbee无线网络的汽车测试系统实现了汽车试验中数据的无线传输，从而简化了试验现场布线，提高了试验效率，一旦试验事件发生，丢失也大大减少，实验证明了该系统取代传统汽车测试系统的可行性，同时系统的扩展也比较随意马虎，可以实现更多功能。本研究侧重于Zigbee无线网络的运用开拓，可为Zigbee技能在传感器网络中的运用供应一定的参考，但局限于软件程序系统和试验的电磁滋扰，该系统的同步机制和抗滋扰性能有待于进一步研究。
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