CN110031692A - 一种辅助车载设备准确识别acc状态的方法与电路 - Google Patents

一种辅助车载设备准确识别acc状态的方法与电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种辅助车载设备准确识别ACC状态的方法与电路，利用稳压管的稳压特性、电阻的分压特性，采用AD采集方式，来实现ACC状态的检测，并对ACC在不同状态下进行处理，实现设备正常启动和关闭，电路简单，成本低廉，状态检测精度高；消除外界因数导致ACC门限值较难精确设置的不足，提高了设置ACC门限值的精确性，可控性强，稳定性高，电路具有通用性。本发明运用串口通信、SPI通信实现数据交互，实时控制设备开关状态以及实时状态报警，提高***稳定性以及设备智能性。而且设备安装过程可以快速发现ACC状态是否异常，并进行语音报警，同时设备照常关机，保证设备在ACC OFF的异常状态下，可以正常关机，防止对车上电池不必要的耗电。

Description

一种辅助车载设备准确识别ACC状态的方法与电路
技术领域
本发明涉及车载控制技术，更具体地说，涉及一种辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，以及一种辅助车载设备准确识别ACC状态的电路。
背景技术
随着汽车时代的发展，车载电子产品在车上的运用越来越广泛，这样也使得车上的电子布线越来越复杂。车体本身是一个复杂的浮地，如果车内的电子设备接地不够良好，或则设备间的串电等问题，会导致车上ACC OFF状态下，ACC对地存在一定大小的电压。
而在车载多媒体娱乐***产品的运用中，一般都是通过车上的点火开关ACC，来触发启动和关闭的。对于ACC状态的判断，以及检测ACC高、低电平的有效门限值的设置以及处理，显得至关重要。
如果在ACC OFF状态下，ACC对地还存在异常电压时，设备对检测ACC的低电平门限值设置太低，将会导致设备无法关机；如果在ACC ON状态下，如电池电压偏低，但属于正常波动范围内，检测ACC的高电平门限值设置的太高，将会导致设备无法开机。
现有技术的ACC状态的检测电路，一种是使用光耦组成的检测电路，另一种是采用多个三极管组合的检测电路。这两种检测电路的工作原理都是将检测结果转化成CPU的I/O口高、低状态变化，进而判断ACC状态为ACC ON或者ACC OFF。
但由于理论值和实践值往往相差比较大，上述的两种检测电路的判断方式，对于ACC门限值的设定都会存在一定的不确定性。
如光耦组合电路中，将受光耦电流传输比(同一个光耦在不同环境下，电流传输比是不一样的)以及CPU的I/O口本身的高、低电平门限值范围(不同的CPU，其I/O口的高、低的门限值会有差异)的影响。如果在设备运用中，有多个CPU需要进行ACC状态的检测时，则影响更明显，ACC的门限值将更不好控制。
又如三级管组合电路中，需要控制电流使得三极管在开关状态，同时也受I/O口本身高、低电平门限值范围的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电路成本低，通用性强，状态检测智能化，快速判断ACC状态，对ACC在不同状态下进行处理，实现设备正常启动和关闭的辅助车载设备准确识别ACC状态的方法与电路。
本发明的技术方案如下：
一种辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，步骤包括：
1)对车用电源ACC输入电压进行稳压，并设置检测节点，当ACC处于ON状态，检测节点稳压于正常开机电压VT，VT为在预设的误差值之间波动的范围值；当ACC处于OFF状态，检测节点存在正常关机电压范围0～VF；
2)基于检测节点的电压V1控制车载设备的开机与关机：当ACC处于ON状态，V1＝VT，车载设备开机，否则判定电压异常，保持关机；当ACC处于OFF状态，V1符合0～VF，判定电压正常，车载设备关机，否则判定电压异常，车载设备关机。
作为优选，车载设备的开机与关机通过其对ACC的高电平门限值与低电平门限值决定；当ACC处于ON状态，ACC输入电压范围VM～VN，当ACC处于OFF状态，ACC的对地电压为0至最大允许电压VP；
当ACC处于ON状态，且车载设备对ACC的高电平门限值的最小值大于VN，车载设备仍然进行开机；当ACC处于OFF状态，且车载设备对ACC的低电平门限值的最大值小于VP，车载设备仍然进行关机。
作为优选，设置稳压电路，当ACC处于ON状态，稳压电路处于稳压状态，稳压电路上的检测节点的电压V1稳压于正常开机电压VT；当ACC处于OFF状态，稳压电路不在稳压状态，检测节点的电压V1小于正常关机电压范围0～VF的最大允许异常电压VF。
作为优选，当检测节点的电压V1控制车载设备的开机时，控制电源模块为车载设备供电，且发送开机命令至车载设备；当检测节点的电压V1控制车载设备的关机时，控制电源模块停止为车载设备供电，且发送关机命令至车载设备。
作为优选，设置辅助CPU，采集检测节点的电压V1，当ACC处于ON状态，V1＝VT，辅助CPU控制电源模块打开使能引脚，电源模块为车载设备供电，否则保持电源模块的使能引脚不打开；当ACC处于OFF状态，V1无论是否符合0～VF，辅助CPU均控制电源模块的使能引脚不打开，电源模块停止为车载设备供电。
作为优选，将VT与VF储存于辅助CPU中，采集V1后，在辅助CPU内进行比较运算。
作为优选，判定电压异常时，进行报警提醒。
一种辅助车载设备准确识别ACC状态的电路，包括稳压电路、辅助CPU，ACC输入电压加载于稳压电路，辅助CPU的输入引脚连接稳压电路上设置的检测节点；辅助CPU的GPIO引脚与汽车的电源模块的使能引脚连接，辅助CPU与车载设备通过串口进行数据交互。
作为优选，ACC输入路线上连接有滤波电路，消除ACC点火产生的噪声。
作为优选，包括分压网络，分压网络的限流电阻经过分压，提供加载于稳压电路的电压、检测节点的电压。
作为优选，分压网络包括限流电压R1、R2、R3、R4，稳压电路采用稳压管ZD，滤波电路包括滤波电容C1、C2、限流电压R1，ACC输入端ACC IN与限流电压R1、R2、接地GND串联，稳压管ZD与限流电压R2并联，限流电压R3、R4的串联电路与稳压管ZD并联，辅助CPU的输入引脚连接于限流电压R3、R4的连接点，滤波电容C1、C2与限流电压R2并联。
作为优选，限流电压R2并联有静电保护管。
作为优选，辅助CPU的SPI引脚与报警模块连接。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的方法与电路，利用稳压管的稳压特性、电阻的分压特性，采用AD采集方式，来实现ACC状态的检测，并对ACC在不同状态下进行处理，实现设备正常启动和关闭，电路简单，成本低廉，状态检测精度高；消除外界因数导致ACC门限值较难精确设置的不足，提高了设置ACC门限值的精确性，可控性强，稳定性高，电路具有通用性。
本发明运用串口通信、SPI通信实现数据交互，实时控制设备开关状态以及实时状态报警，提高***稳定性以及设备智能性。而且设备安装过程可以快速发现ACC状态是否异常，并进行语音报警，告知安装人员是否存在接地不良或则串电问题，从而进行车上布线排查，及时处理异常问题，同时设备照常关机，保证设备在ACC OFF的异常状态下，可以正常关机，防止对车上电池不必要的耗电。
附图说明
图1是辅助车载设备准确识别ACC状态的电路的原理框图；
图2是辅助车载设备准确识别ACC状态的方法的流程示意图；
图中，虚线框内为本发明的电路，虚线框外为***电路；V0表示ACC的当前状态，代表了ACC处于ON状态或OFF状态时的所有电压状态。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明为了解决现有技术存在的ACC接地不良对车载设备正常开关机的影响，以及车载设备较高准确地设定ACC门限值等不足，提供一种辅助车载设备准确识别ACC状态的方法与电路，稳压与分压的特性，通过检测节点的电压来实现ACC状态的检测，并在不同的ACC状态下进行电压判定，实现在较大电压起伏的范围内，车载设备正常开关机，消除了外界因数导致车载设备对ACC门限值较难精确设置的不足，提高了设置ACC门限值的精确性，电路具有通用性。
本发明所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，步骤主要包括建立标准与判断处理两个步骤：
1)建立标准：对车用电源ACC输入电压进行稳压，并设置检测节点，当ACC处于ON状态，检测节点稳压于正常开机电压VT，VT为在预设的误差值之间波动的范围值；当ACC处于OFF状态，检测节点存在正常关机电压范围0～VF。
2)判断处理：基于检测节点的电压V1控制车载设备的开机与关机：当ACC处于ON状态，V1＝VT，车载设备开机，否则判定电压异常，保持关机；当ACC处于OFF状态，V1符合0～VF，判定电压正常，车载设备关机，否则判定电压异常，车载设备关机。
如背景技术所述，通常情况下，即使车用电源的工况正常，不管ACC处于ON状态或OFF状态，ACC输入电压都存在一定的起伏范围，而并不代表故障。由于车载设备的开机与关机通过其对ACC的高电平门限值与低电平门限值决定；如果只简单地扩大门限值，以使门限值能够覆盖出现的电压起伏，则有可能出现车载设备对ACC的高电平门限值与低电平门限值发生重叠，才能够覆盖ACC处于ON状态或OFF状态分别出现的电压起伏范围。则车载设备就会对所述的重叠范围作出错误处理，如无法关机。
假设在工况正常的情况下，当ACC处于ON状态，ACC输入电压范围VM～VN，当ACC处于OFF状态，ACC的对地电压为0至最大允许电压VP；本发明对车载设备开关机的控制结合了检测节点的电压判定与ACC所处的状态，即当ACC处于ON状态，即使车载设备对ACC的高电平门限值的最小值大于VN，只要V1＝VT，车载设备仍然进行开机；当ACC处于OFF状态，即使车载设备对ACC的低电平门限值的最大值小于VP，只要V1符合0～VF，车载设备仍然进行关机。
本实施例通过设置稳压电路对车用电源ACC输入电压进行稳压，当ACC处于ON状态，稳压电路处于稳压状态，稳压电路上的检测节点的电压V1稳压于正常开机电压VT；当ACC处于OFF状态，稳压电路不在稳压状态，检测节点的电压V1小于正常关机电压范围0～VF的最大允许异常电压VF。
本发明结合检测节点的电压判定与ACC所处的状态控制车载设备开关机，当检测节点的电压V1控制车载设备的开机时，控制电源模块为车载设备供电，且发送开机命令至车载设备；当检测节点的电压V1控制车载设备的关机时，控制电源模块停止为车载设备供电，且发送关机命令至车载设备。
本实施例中，设置辅助CPU，以A/D方式采集检测节点的电压V1，当ACC处于ON状态，V1＝VT，辅助CPU控制电源模块打开使能引脚，电源模块为车载设备供电，否则保持电源模块的使能引脚不打开；当ACC处于OFF状态，V1无论是否符合0～VF，辅助CPU均控制电源模块的使能引脚不打开，电源模块停止为车载设备供电。
基于所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，本发明还提供一种辅助车载设备准确识别ACC状态的电路，如图1所示，包括稳压电路、辅助CPU，ACC输入电压加载于稳压电路，辅助CPU的输入引脚连接稳压电路上设置的检测节点；辅助CPU的GPIO引脚与汽车的电源模块的使能引脚连接，辅助CPU与车载设备通过串口进行数据交互。
为了更快速地进行电压判定，本发明将VT与VF储存于辅助CPU中，采集V1后，在辅助CPU内进行比较运算。
而当电压异常时，需要进行维修或故障排查提醒，以保证车况正常，则判定电压异常时，进行报警提醒。
为了更准确地对正常范围内的电压范围进行识别与处理，ACC输入路线上连接有滤波电路，消除ACC点火产生的噪声，防止噪声干扰VT与VF的结果。
本发明还加入了电阻分压特性，与稳压电路的稳压特性结构，则本实施例中，还包括分压网络，分压网络的限流电阻经过分压，提供加载于稳压电路的电压、检测节点的电压。
为了消除静电，保护后级电路，限流电压R2并联有静电保护管D1，位于稳压管ZD与限流电阻R2之间。辅助CPU的SPI引脚与报警模块连接，以实现报警报醒的功能。
具体地，分压网络包括限流电压R1、R2、R3、R4(采用精密电阻)，限流电压R1、R2的连接点电压为V2，限流电压R3、R4的连接点为检测节点，电压为V1；稳压电路采用稳压管ZD，稳定电压为VZ；滤波电路包括滤波电容C1、C2、限流电压R1；ACC输入端ACC IN与限流电压R1、R2、接地GND串联，稳压管ZD与限流电压R2并联，限流电压R3、R4的串联电路与稳压管ZD并联，辅助CPU的输入引脚连接于限流电压R3、R4的连接点(即检测节点)，滤波电容C1、C2与限流电压R2并联。
当ACC处于ON状态，辅助CPU由车上电池供电，当ACC处于OFF状态，由内部电池供电。辅助CPU的串口(TXD、RXD)连接车载设备的串口(RXD、TXD)，实现数据交互；辅助CPU的GPIO0控制电源模块的使能；辅助CPU的SPI接口与报警模块的SPI接口相连，实现数据交互。辅助CPU的A/D采集输入口连接检测节点，此点电压值为V2。
其中，电源模块(内包含DCDC等电路)，给车载设备供电，电源模块的IN脚接车上电池输出的BATT，GND脚接车上电池的地，VOUT脚为电源输出脚，和车载设备的电源输入脚VIN相连，EN脚为电源模块的使能脚，和辅助CPU的GPIO0相连，受辅助CPU控制。
车载设备内包含了实现多媒体娱乐功能的所有子功能模块，和辅助CPU通过串口(TXD、RXD)进行通信，实现数据交互。
本实施例中，报警模块是含有语音录放IC以及语音播放功能的电路，与辅助CPU通过SPI通信协议，实现报警器模块的语音播放。
限流电阻R1的ACC IN端连接到车上的ACC，车上电压因电池的老化或在汽车启动后，会有一定波动的，在此设定ACC处于ON状态时，车上电源正常的电压范围VM～VN(12V的车和24的车电压范围是不一样的)，则ACC处于ON状态时，正常的最小值电压为VM。ACC处于OFF状态时，ACC对地电压范围为0～VP；则ACC处于OFF状态时，ACC对地可允许的最大允许电压值为VP。
本发明所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的电路工作原理如下：
根据稳压管ZD的稳压特性和电阻的分压特性，当ACC处于ON状态时ACC输入的电压为最小有效值VM输入，通过限流电阻的分压，刚好使得稳压管ZD处于稳压状态，使得辅助CPU的A/D采集输入口检测到电压值V1＝[VZ/(R3+R4)]*R4；把该键值，用VT表示，设定一定误差范围后预存在辅助CPU的内存中。
当ACC处于ON状态时，如果ACC输入的电压是最大有效值VN，因为稳压管ZD稳压作用，辅助CPU的A/D采集输入口检测的电压值会稳定在V1＝[VZ/(R3+R4)]*R4；辅助CPU采集到的电压不会随ACC电压的波动而变化。即ACC处于ON状态时，如果辅助CPU的A/D采集输入口采集到的键值，在设定的键值VT范围之内，表示ACC正常，车载设备正常启动；如果A/D采集输入口采集到的键值，不在设定的键值VT范围之内，表示ACC为低压状态，设备不启动。
当ACC处于OFF状态时，ACC对地残留在可允许的最大允许电压为VP，此时，稳压管ZD不在稳压状态，辅助CPU采集到的电压值V1＝(VP*R2*R4)/[(R1+R2)*(R3+R4)]，这个键值用VF表示，设定成最大允许异常电压VF，当ACC处于OFF状态时，A/D采集检测到大于最大允许异常电压VF，表示ACC处于OFF状态的异常电压已经超过范围，判断为故障，需要检测车上布线情况。
ACC状态检测后处理步骤，如图2所示，具体如下：
步骤一、ACC处于ON状态时，辅助CPU的A/D采集输入口采集到的电压V1，判断是否在VT的范围之内。如果是，则辅助CPU控制GPIO0输出高电平，把电源模块的使能脚打开，使得电源模块给车载设备供电，并通过辅助CPU的串口发出开机命令，使得车载设备正常工作，同时辅助CPU将通过SPI接口和报警模块通信，播放语音提示正常打火；如果不是，则表示ACC电压值太低，辅助CPU控制GPIO0输出低电平，电源模块的使能脚不打开，车载设备无法上电，不开机，同时辅助CPU将通过SPI接口和报警模块通信，播放语音提示电压偏低，需要检查电池电压。
步骤二、ACC处于OFF状态时，辅助CPU采集电压V1＝(V0*R2*R4)/[(R1+R2)*(R3+R4)]。当V1>VF时，表示ACC处于OFF状态时，ACC的异常电压超过规定值VF，则辅助CPU通过SPI接口和报警模块通信，使得报警模块播放异常报警信息，告知安装人员，需要检测车上线路，同时辅助CPU通过串口向车载设备发出关机命令，车载设备保存数据后，进入关机状态。随后，辅助CPU控制GPIO0输出低电平，切断车载设备的供电电源，保证ACC处于OFF状态下，设备都处于关机状态。
当V2<VF时，表示ACC处于OFF状态下，ACC的电压为0或为可接收的范围电压之内，为正常状态，则辅助CPU通过SPI接口和报警模块通信，使得报警模块播放正常的语音信息，告知安装人员正常关机，同时辅助CPU通过串口向车载设备发出关机命令，车载设备保存数据完，进入关机状态。随后，辅助CPU控制GPIO0输出低电平，切断车载设备的供电电源，保证设备正常关机。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，其特征在于，步骤包括：
1)对车用电源ACC输入电压进行稳压，并设置检测节点，当ACC处于ON状态，检测节点稳压于正常开机电压VT，VT为在预设的误差值之间波动的范围值；当ACC处于OFF状态，检测节点存在正常关机电压范围0～VF；
2)基于检测节点的电压V1控制车载设备的开机与关机：当ACC处于ON状态，V1＝VT，车载设备开机，否则判定电压异常，保持关机；当ACC处于OFF状态，V1符合0～VF，判定电压正常，车载设备关机，否则判定电压异常，车载设备关机。
2.根据权利要求1所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，其特征在于，车载设备的开机与关机通过其对ACC的高电平门限值与低电平门限值决定；当ACC处于ON状态，ACC输入电压范围VM～VN，当ACC处于OFF状态，ACC的对地电压为0至最大允许电压VP；
当ACC处于ON状态，且车载设备对ACC的高电平门限值的最小值大于VN，车载设备仍然进行开机；当ACC处于OFF状态，且车载设备对ACC的低电平门限值的最大值小于VP，车载设备仍然进行关机。
3.根据权利要求1或2所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，其特征在于，设置稳压电路，当ACC处于ON状态，稳压电路处于稳压状态，稳压电路上的检测节点的电压V1稳压于正常开机电压VT；当ACC处于OFF状态，稳压电路不在稳压状态，检测节点的电压V1小于正常关机电压范围0～VF的最大允许异常电压VF。
4.根据权利要求3所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，其特征在于，当检测节点的电压V1控制车载设备的开机时，控制电源模块为车载设备供电，且发送开机命令至车载设备；当检测节点的电压V1控制车载设备的关机时，控制电源模块停止为车载设备供电，且发送关机命令至车载设备。
5.根据权利要求4所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，其特征在于，设置辅助CPU，采集检测节点的电压V1，当ACC处于ON状态，V1＝VT，辅助CPU控制电源模块打开使能引脚，电源模块为车载设备供电，否则保持电源模块的使能引脚不打开；当ACC处于OFF状态，V1无论是否符合0～VF，辅助CPU均控制电源模块的使能引脚不打开，电源模块停止为车载设备供电。
6.根据权利要求5所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，其特征在于，将VT与VF储存于辅助CPU中，采集V1后，在辅助CPU内进行比较运算。
7.根据权利要求1或5所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的方法，其特征在于，判定电压异常时，进行报警提醒。
8.一种辅助车载设备准确识别ACC状态的电路，其特征在于，包括稳压电路、辅助CPU，ACC输入电压加载于稳压电路，辅助CPU的输入引脚连接稳压电路上设置的检测节点；辅助CPU的GPIO引脚与汽车的电源模块的使能引脚连接，辅助CPU与车载设备通过串口进行数据交互。
9.根据权利要求8所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的电路，其特征在于，ACC输入路线上连接有滤波电路，消除ACC点火产生的噪声。
10.根据权利要求8或9所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的电路，其特征在于，包括分压网络，分压网络的限流电阻经过分压，提供加载于稳压电路的电压、检测节点的电压。
11.根据权利要求10所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的电路，其特征在于，分压网络包括限流电压R1、R2、R3、R4，稳压电路采用稳压管ZD，滤波电路包括滤波电容C1、C2、限流电压R1，ACC输入端ACC IN与限流电压R1、R2、接地GND串联，稳压管ZD与限流电压R2并联，限流电压R3、R4的串联电路与稳压管ZD并联，辅助CPU的输入引脚连接于限流电压R3、R4的连接点，滤波电容C1、C2与限流电压R2并联。
12.根据权利要求11所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的电路，其特征在于，限流电压R2并联有静电保护管。
13.根据权利要求8所述的辅助车载设备准确识别ACC状态的电路，其特征在于，辅助CPU的SPI引脚与报警模块连接。
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