汽車電子技術(shù)的新應(yīng)用——車載移動(dòng)通信電話系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).doc

汽車電子技術(shù)的新應(yīng)用車載移動(dòng)通信電話系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 摘要：本文通過對(duì)車載移動(dòng)通信電話系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用描述，開拓了汽車電子領(lǐng)域的新視野，在增加實(shí)用性的同時(shí)降低成本，達(dá)到了方便汽車消費(fèi)者的目的。關(guān)鍵詞：車載電話；汽車電子；語音芯片1.汽車電子的發(fā)展前景 汽車工業(yè)的長足進(jìn)步是以電子技術(shù)（特別是計(jì)算機(jī)、集成電路技術(shù)）為動(dòng)力而實(shí)現(xiàn)的,自世紀(jì)年代以來,汽車電子技術(shù)進(jìn)入了其發(fā)展的第三個(gè)階段,這是對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展最有價(jià)值、最有貢獻(xiàn)的階段,也將是優(yōu)化人汽車環(huán)境的整體關(guān)系最為重要的階段。超微型磁體、超高效電機(jī)及集成電路的微型化,為集中控制汽車提供了基礎(chǔ)（例如制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和懸架的集中控制以及發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的集中控制）;同時(shí),智能化集成傳感器和智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)將付諸應(yīng)用,數(shù)字式信號(hào)處理方式將應(yīng)用于聲音識(shí)別、安全碰撞、適時(shí)診斷和導(dǎo)航系統(tǒng)等。采用電子技術(shù)是解決汽車所面臨的諸多技術(shù)問題的最佳方案。 現(xiàn)代汽車電子產(chǎn)品分為兩大類,一類是車載汽車電子裝置,例如車載電話等,它們和汽車本身的性能無直接關(guān)系,屬于汽車的附加部分;另一類是汽車電子控制系統(tǒng),例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)（）、電子控制懸架系統(tǒng)等,它們直接影響著汽車的性能。 在今后的十幾年內(nèi),推動(dòng)汽車電子產(chǎn)品發(fā)展的動(dòng)力仍將是汽車安全、節(jié)能、環(huán)保等的需要。汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展將主要集中在汽車用局域網(wǎng)系統(tǒng)和處理器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、機(jī)-電接口、和行駛控制、電子控制傳動(dòng)系統(tǒng)、抬頭顯示系統(tǒng)、聲音識(shí)別技術(shù)、行車導(dǎo)駛系統(tǒng)及多媒體技術(shù)和撞擊傳感技術(shù)等方面。汽車電子產(chǎn)品與系統(tǒng)近期的主要發(fā)展趨勢是:車載局域網(wǎng)將逐步替代單獨(dú)控制器;車載計(jì)算機(jī)的處理能力將有顯著提高。多媒體顯示系統(tǒng)將為駕駛者提供更多的相關(guān)信息,包括圖像信息。聲音識(shí)別技術(shù)可望在近幾年內(nèi)有重大突破,并應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。比-存儲(chǔ)量大倍的-將大量用于汽車的導(dǎo)駛系統(tǒng)和多媒體系統(tǒng)。汽車電子系統(tǒng)的成本將進(jìn)一步大幅下降。本文對(duì)一款最新的車載移動(dòng)通信系統(tǒng)作了簡單的介紹。2.車載移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基本方案及主要功能 該車載移動(dòng)通信系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，由主機(jī)與后視鏡兩部分組成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如下：整個(gè)車載電話系統(tǒng)由主機(jī)、天線、麥克風(fēng)、鍵盤及后視鏡、耳機(jī)、喇叭（共用車內(nèi)喇叭）和線束組成，主機(jī)是整套系統(tǒng)的中心，系統(tǒng)的主要功能都依靠它來完成，后視鏡用于顯示撥打和接受電話號(hào)碼，同時(shí)還用于接受無線鍵盤信號(hào)和進(jìn)行溫度控制，麥克風(fēng)用于拾取語音信號(hào)，線束用于把各部分連接起來成整套系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)各單元分析 主機(jī) 主機(jī)主要由GSM模塊、語音合成模塊、單片機(jī)主控制單元模塊、 功率放大模塊、消回音模塊組成。 主機(jī)原理框圖如下：由汽車配電箱產(chǎn)生的12V直流電給后視鏡與主機(jī)供電，由外界溫度的變化（由溫度傳感器通過單片機(jī)控制繼電器的通斷）控制主機(jī)的供電（如果溫度過高將自動(dòng)切斷主機(jī)電源，若溫度降至安全界限內(nèi)則恢復(fù)供電）。12V直流電經(jīng)過變壓電路轉(zhuǎn)換為5V與3.6V ,分別為主機(jī)的GSM模塊、語音合成模塊、單片機(jī)主控制單元模塊供電。單片機(jī)主控制單元控制GSM模塊的開啟、主機(jī)SIM卡與后視鏡SIM卡之間的切換處理，汽車音響與車載電話（主機(jī)免提聲音及耳機(jī)聲音）之間的切換，接聽電話音量的控制，短消息與來電號(hào)碼的緩沖存儲(chǔ)（通過異步串行接口由GSM模塊向單片機(jī)發(fā)送AT指令實(shí)現(xiàn)）及與語音模塊間的串行通信。正常接聽電話時(shí)，首先由GSM模塊通過UART接口向單片機(jī)發(fā)送AT指令，單片機(jī)接到來電號(hào)碼則判斷是不是看門狗芯片中預(yù)存的八個(gè)電話號(hào)碼中的一個(gè)，若是則發(fā)送顯示數(shù)據(jù)到后視鏡顯示來電號(hào)碼與姓名，同時(shí)該數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)加工處理后通過UART接口向語音合成芯片傳送經(jīng)過語音合成后轉(zhuǎn)化為模擬聲音信號(hào)經(jīng)過功放最后由汽車音響放出或由耳機(jī)放出，若振鈴連續(xù)八次無人接聽則自動(dòng)接聽。 另外，單片機(jī)主控制單元還要處理與后視鏡兩塊CPU(一塊單片機(jī)專門控制無線鍵盤紅外數(shù)據(jù)接收，另一塊則負(fù)責(zé)控制驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的顯示)的通信，在接收由無線鍵盤發(fā)出的按鍵信息的同時(shí)發(fā)出顯示數(shù)據(jù)信息驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示管進(jìn)行顯示。 后視鏡（包括溫控部分） 以下為后視鏡框圖部分： 由汽車配電單元提供12V直流電給后視鏡與主機(jī)供電，由外界溫度的變化（由溫度傳感器通過單片機(jī)控制繼電器的通斷）控制主機(jī)的供電（如果溫度過高將自動(dòng)切斷主機(jī)電源，若溫度降至安全界限內(nèi)則恢復(fù)供電）。12V直流電經(jīng)過變壓電路轉(zhuǎn)換為5V與3.6V ,分別為主機(jī)的GSM模塊、語音合成模塊、單片機(jī)主控制單元模塊供電。單片機(jī)主控制單元控制GSM模塊的開啟、主機(jī)SIM卡與后視鏡SIM卡之間的切換處理，汽車音響與車載電話（主機(jī)免提聲音及耳機(jī)聲音）之間的切換，接聽電話音量的控制，短消息與來電號(hào)碼的緩沖存儲(chǔ)（通過異步串行接口由GSM模塊向單片機(jī)發(fā)送AT指令實(shí)現(xiàn)）及與語音模塊間的串行通信。正常接聽電話時(shí)，首先由GSM模塊通過UART接口向單片機(jī)發(fā)送AT指令，單片機(jī)接到來電號(hào)碼則判斷是不是看門狗芯片中預(yù)存的八個(gè)電話號(hào)碼中的一個(gè)，若是則發(fā)送顯示數(shù)據(jù)到后視鏡顯示來電號(hào)碼與姓名，同時(shí)該數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)加工處理后通過UART接口向語音合成芯片傳送經(jīng)過語音合成后轉(zhuǎn)化為模擬聲音信號(hào)經(jīng)過功放最后由汽車音響放出或由耳機(jī)放出，若振鈴連續(xù)八次無人接聽則自動(dòng)接聽。 另外，單片機(jī)主控制單元還要處理與后視鏡兩塊CPU(一塊單片機(jī)專門控制無線鍵盤紅外數(shù)據(jù)接收，另一塊則負(fù)責(zé)控制驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的顯示)的通信，在接收由無線鍵盤發(fā)出的按鍵信息的同時(shí)發(fā)出顯示數(shù)據(jù)信息驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示管進(jìn)行顯示。 后視鏡（包括溫控部分） 以下為后視鏡框圖部分： 由汽車配電單元提供12V經(jīng)由變壓電路產(chǎn)生5V給主控單元供電，由無線鍵盤產(chǎn)生的按鍵信息經(jīng)由主控單元（MCU2）處理后由UART接口產(chǎn)生鍵值信息通過總線接口送入主機(jī)MCU,主機(jī)MCU經(jīng)過處理（采用CRC校驗(yàn)）后通過模擬串口向后視鏡MCU1回傳顯示數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示器顯示。同時(shí)，當(dāng)接到對(duì)方電話時(shí)，主機(jī)將直接將GSM模塊中緩存的電話號(hào)碼轉(zhuǎn)化為一幀顯示數(shù)據(jù)（符合主機(jī)與后視鏡之間的通信協(xié)議）送后視鏡MCU1驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示器顯示。 與此同時(shí)，考慮到汽車內(nèi)的溫度環(huán)境，該部分模塊內(nèi)置過溫保護(hù)開關(guān)在環(huán)境溫度高于69時(shí)自動(dòng)切斷主機(jī)電源，顯示屏上將顯示“ ”（表示目前環(huán)境溫度過高，主機(jī)已停止工作），當(dāng)環(huán)境溫度降至59以下時(shí)，該保護(hù)開關(guān)將自動(dòng)接通主機(jī)的電源。（此工作通過后視鏡上的一個(gè)溫度傳感器來完成）3.車載移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用 本套車載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)極具人性化，充分考慮到汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與司機(jī)的迫切要求，利用車內(nèi)電源為其供電，汽車音響為其輸出語音信號(hào)。只要司機(jī)發(fā)動(dòng)汽車，該系統(tǒng)就可自行啟動(dòng)，并通過GSM模塊享用G網(wǎng)資源，進(jìn)行移動(dòng)通信。 與此同時(shí)，司機(jī)在駕駛汽車的過程中也不用為接聽手機(jī)而分神煩惱，只需通過汽車后視鏡上的顯示屏上的來電顯示判斷是否要接聽電話，如果不想接聽，只需按下無線鍵盤上的掛機(jī)鍵，如果需要接聽，不需進(jìn)行任何操作，只要耐心等待3秒鐘或者按下無線鍵盤上的接聽鍵，就可以通過汽車音響聽到對(duì)方的說話聲音。如果司機(jī)不希望其他乘客聽到對(duì)話的內(nèi)容，還可以使用耳機(jī)接聽電話。本系統(tǒng)還可以自動(dòng)讀出來電號(hào)碼和接收到的中文短信，這全都要?dú)w功于語音芯片的使用，該中文語音芯片通過異步串口接收待合成的文本，直接合成為語音輸出， 為整個(gè)車載系統(tǒng)提供一套完整的物美價(jià)廉的語音解決方案。通過由單片機(jī)控制的數(shù)字電位器的調(diào)節(jié)，由語音芯片輸出的模擬聲音信號(hào)還可以進(jìn)行音量調(diào)節(jié)。當(dāng)司機(jī)不需要撥打或接聽電話時(shí)可以通過靜音開關(guān)自動(dòng)切換回汽車音響狀態(tài),即可自由享受音樂與使用手機(jī)的雙重快樂與便利 。此外，主機(jī)與后視鏡的雙SIM卡設(shè)計(jì)使得用戶可自動(dòng)切換號(hào)碼,外卡（后視鏡SIM卡）優(yōu)先級(jí)最高，且更換方便。如果您的車需要給他人使用，您可以更換后視鏡SIM卡或者向主機(jī)SIM卡發(fā)送一條鎖定短信即可。4.該系統(tǒng)的系統(tǒng)技術(shù)要求如下：適用網(wǎng)絡(luò) SIM卡類型 工作電壓GSM900/GSM1800 3伏小型插入式 DC10V DC15V正常工作溫度 極限工作溫度-30 +60 -40 +655. 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益分析 可以為國家增加大量的銷售收入 通過市場調(diào)研及前景分析，我們相信我司的METE101型車載電話系統(tǒng)將具有很好的銷售前景，這將為我公司、我院創(chuàng)造很好的直接經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)通過推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為國家增加大量的銷售收入。 帶動(dòng)基礎(chǔ)元器件類電子產(chǎn)品發(fā)展 在車載電話系統(tǒng)中采用了大量先進(jìn)的IC器件，如GSM模塊、語音芯片、音頻輸入輸出器件等，這樣就可以帶動(dòng)基礎(chǔ)元器件類電子產(chǎn)品的增長，促進(jìn)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展 我國人均GDP近1000美元，達(dá)到了國際公認(rèn)的轎車消費(fèi)的啟動(dòng)線。但是，我們也要看到，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)汽車安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和適用性都提出了較高要求，汽車行業(yè)迫切需要應(yīng)用信息技術(shù)來改善汽車消費(fèi)環(huán)境，推動(dòng)汽車設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售的信息化水平。電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，已成為汽車設(shè)計(jì)研究部門考慮汽車結(jié)構(gòu)革新的重要手段。對(duì)于廣大汽車廠商，未來的利潤將不再局限于汽車本身和其它傳統(tǒng)消費(fèi)配件，而是將汽車變成有輪子的通信端口，通過以數(shù)字化為核心的無線智能網(wǎng)絡(luò)，為駕車人提供所需的各種各樣信息及個(gè)性化的服務(wù)，這樣產(chǎn)生的利潤才是更持久與可靠的。電子信息應(yīng)用技術(shù)正在成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大動(dòng)力。車載電話系統(tǒng)作為車載智能系統(tǒng)的一部分，可以提高整車的科技含量與競爭力，促進(jìn)我國汽車工業(yè)的發(fā)展。 推動(dòng)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展 車載電話系統(tǒng)作為一種移動(dòng)通信終端，可以使用戶在不違反交通法規(guī)的基礎(chǔ)上自由通信，這自然就可以增加移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量，促進(jìn)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 提高交通安全，為人們生活帶來方便 新出臺(tái)的交通法規(guī)規(guī)定，在駕駛的過程不能使用手機(jī)等通訊工具，這樣有利于促進(jìn)人們的安全駕駛，但同時(shí)也會(huì)給人們的生活帶來不便。車載電話系統(tǒng)可以解決這一矛盾，它采用全聲控免提技術(shù)，最大限度的解放駕駛員的手、眼就可以自由的通話，提高了駕駛的安全性，同時(shí)使人們的生活更方便。 縮小在汽車電子方面與國際先