基于单片机控制的GPS车载监控机系统低功耗方案

摘 要：低功耗是保证GPS车载监控机长期稳定工作的关键技术要求,本文从实际应用出发,介绍一种基于单片机控制的GPS车载监控机系统低功耗方案.

关 键 词：单片机车载监控机低功耗

随着我国交通事业的发展,各级交通部门和运输单位正在积极运用先进的通信、控制等技术对传统运输系统进行改造,并将建成一种信息化、智能化、实时化的新型交通运输模式.物流公司、出租车公司、汽车租赁公司、各种运输车队的数量和规模也在不断扩大,车辆的在线管理和跟踪显得尤为重要.同时,成本低廉的GPS车载监控机在摩托车、电动车防盗追踪领域开始使用,户外特种作业人员、老人、小孩的定位跟踪上也被逐步使用.

一、车载监控系统整体结构

车载监控机可以通过GPRS（通用分组无线业务）将GPS（全球卫星定位系统）定位数据传回监控中心,监控中心可根据回传信息对车辆实时监控、实时控制.在出租汽车、运输车辆上安装GPS车载监控机后,通过网络监控平台可以对车辆实时监控和信息交流,对管理部门提高运输组织水平、提高车队调度效率、监督车辆、监控车辆行踪等方面具有重要的作用.

二、低功耗方案

车辆在未启动状态下车载监控机会消耗汽车电瓶电量,一旦汽车电瓶电量消耗殆尽,车辆将无法正常启动.所以在保证产品性能的前提下,功耗越低越好,并且当车辆进入长期停止后,应让车载机进入低功耗模式.

1.单片机控制车载监控机电源管理的方案

GPS车载监控机行业内目前普遍采用的低功耗方案为通过检测车辆ACC状态判断车辆是否启动,通过控制车辆停止与启动状态下的GPRS数据上传次数,实现车辆静止状态下降低车载监控机功耗的目的.这样功耗可由5W可降低到3W,但是这种低功耗方案还是会造成长期停放车辆及电池容量较小的摩托车等车辆电瓶亏电.

通过对产品电路的设计,同时参考了其它一些车载电子设备的要求,设定了产品的待机功耗不大于10mA的设计目标.针对这样的技术要求,通过对比选择了增加单片机MSP430的形式来实现低功耗模式,MSP430是TI公司推出的一款高性能、低成本单片机,具有丰富的片内资源和外部接口.

电源工作原理：车载监控机接收来自车辆的9V～16V电源,经开关电源芯片转换将其转换成5.0V电压,输出的5.0V电压经锂电池充电芯片BQ24070转化为4.4V为G模块供电,同时为锂电池充电.4.4V电压经LDO1、LDO2降低成2.7V、3.0V为CPU模块、GPS模块供电,4.4V电压经LDO3降压为3.3V为单片机供电.在低功耗模式下只有单片机工作,单片机控制LDO1、LDO2的EN管脚,关闭输出,同时控制Switch,关闭G模块.这样整个车载监控机系统中只有耗电量低的开关电源、BQ24070及单片机在工作,而关闭了耗电量大的G模块、CPU模块和GPS模块.

2.车载监控机由低功耗模式转入正常工作模式的途径

单片机上外接一颗震动传感器,可将物理震动信息转化为脉冲数据,可采用国产BL-600型或者进口SQ-SEN-200I型.当单片机未检测到脉冲数据时开始计时,5分钟内若再无脉冲数据传入,单片机关闭模块供电.当单片机检测到震动信息后,立即打开模块供电,车载监控机进入工作状态.这样车辆在运动状态下车载机正常工作,在停止状态下车载机进入低功耗模式,过红灯等小于5分钟的临时停车状态车载机正常工作.在车辆长期停放过程中,单片机每隔60分钟打开模块供电,车载监控机工作5分钟后关闭,这样可以实现进入低功耗模式的车载监控机定时上传信息到怎么写作器.

3.实际测试情况

单片机程序采用C语言编写,外部32.768KHz晶体提供参考时钟.经测试,这种单片机控制的低功耗模式功率稳定在0.036W,安装在60AH蓄电池上可以连续工作1年以上.

三、总结

基于单片机控制的低功耗GPS车载监控机能更好的保护车辆电瓶,尤其适用于使用频率低的车辆及摩托车的监控.主要元器件单片机MSP430为5.5元、震动传感器BL-600为2元、晶体为1元,相比较成本至少在300元以上的GPS车载监控机整机,在满足技术要求的同时所增加的成本可以接受.