车辆的光纤控制系统 一、技术领域
本发明涉及车辆控制装置，尤其涉及一种车辆的光纤控制系统。
二、背景技术
现有的车辆控制系统，是以金属制成的电气导线作为控制讯号的传导和连接。例如，具有中控计算机设置的汽车，为了精确控制汽车的各个外围组件，如引擎、车灯、车门、车窗、车内空调、车内照明、冷却系统、悬吊系统、防撞安全系统、防锁死系统(ABS)、防盗系统及通讯系统等，需要通过大量金属制成的电气导线与中控计算机以及外围组件的驱动线路进行连接，传送各种不同的电气控制讯号，以使各个外围组件能够正常运作。
现有的这种以电气导线作为中控计算机及外围组件之间的电气控制讯号传输和连接的控制系统，在实际操作中存在以下缺陷：1、金属导线容易产生铜斑或锈蚀，造成控制线路劣化，导致线路的电阻值或阻抗值增大，影响控制讯号的正确传输或连接，且容易造成控制线路短路或者线材发热熔毁而引爆汽油的安全问题。2、导线的面积与讯号安全电流值成正比，使庞大和较粗线径的控制线路占用车体空间，且不易配置安装和整理。3、控制线路的控制讯号频宽低，不易施行无线和高频的通讯设备控制，影响车装通讯设备的控制及讯号连接。4、控制线路容易受高频噪声、突波干扰产生误动作或车辆爆冲意外，使中控计算机或各个外围组件存在受高频或突波干扰损坏及严重危害行车安全的隐患。5、电气控制线路不易绝缘，容易受潮或者由于绝缘不良引发电气讯号短路，从而损坏中控计算机或各个外围组件不能正常工作。6、线材笨重致使组接装配施工困难，需要耗费较多的工时和人力，施工成本高。
三、发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种车辆的光纤控制系统，其包括中央控制模块及至少一对外围控制模块，该中央控制模块与外围控制模块之间以至少一对光纤连接，进行传输控制讯号，可以降低控制线路的重量和施工成本；中央控制模块及外围控制模块中分别设有一光纤讯号收发模块，通过光纤传送光学控制讯号，使控制线路可完全避免电气短路、电磁干扰和线路劣化熔毁的问题；中央控制模块及外围控制模块间以光学控制讯号传输和连接控制讯号，具有较高的讯号频宽，可精确控制车辆通讯系统地讯号传输。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明车辆的光纤控制系统，其包括：一中央控制模块及至少一外围控制模块；该中央控制模块包括一中央控制单元及至少一光纤讯号收发模块，该中央控制单元设有控制车辆外围设备组件、输入信号和输出控制讯号转换、调整、资料储存及资料运算的功能，该光纤讯号收发模块将光学讯号转换成电气讯号送入中央控制单元内处理；该外围控制模块包括一微控制模块、光纤讯号收发模块及驱动模块，光纤讯号收发模块以至少一对光纤与中央控制模块的光纤讯号收发模块连接，以接收中央控制单元传送的车辆外围设备和组件的控制讯号及资料，并将收到的控制讯号和数据送至微控制模块，由微控制模块进行转换、调整以及数据暂存、运算，使微控制模块控制该驱动模块驱动至少一车辆外围组件。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
前述的车辆的光纤控制系统，其中中央控制模块的中央控制单元包括：一微处理器，负责车辆外围设备组件控制及资料运算；至少一信号调整器，与中央控制模块的光纤讯号收发模块对应连接，以转换、调整输入或输出信号；一串行转并列界面电路，将信号调整器处理后的输入信号转换成并列信号及资料；一数据存储器，受微处理器控制，以储存输入或输出的控制信号及资料；一I/O控制器，受微处理器控制，配合微处理器将串行转并列界面电路输入的讯号和资料进行运算，获得相对于受控车辆外围组件的控制资料，并将该资料暂存在资料储存器内；一并列转串行界面电路，供中央控制单元的输出控制命令或资料的转换，即将资料储存器内作为受控车辆外围组件的控制资料及控制讯号由并列资料转换成串行信号输出给信号调整器。
前述的车辆的光纤控制系统，其中中央控制单元的微处理器连接设有一键盘，以输入控制资料和条件，该键盘为触控式面板。
前述的车辆的光纤控制系统，其中外围控制模块的微控制模块包括：一微处理器，承受由中央控制模块传送过来的控制命令或激活命令，进行各对应受控的车辆外围组件的驱动控制功能；一信号调整器，执行微控制模块的输入和输出信号的转换、调整功能，以将光纤讯号收发模块接收的控制命令、讯号或资料进行电压、频率的转换、调整；一输入界面，由微处理器控制，并作为微控制模块的资料输入界面，连接信号调整器，以输入外围组件控制命令、信号；一数据储存器，由微处理器控制，用于提供微控制模块中的输入数据和输出数据暂存；一运算回路，用于提供微控制模块的输入资料运算功能，将由中央控制模块输入的外围组件控制命令、信号配合微处理器进行运算处理；一输出控制回路，由微处理器控制，控制上述经运算回路运算处理后的控制命令或信号的输出；一输出界面，由微处理器控制，作为微控制模块的资料或信号输出的界面，将输出控制回路输出的控制命令、信号经过转换处理后，输出至微控制模块中的驱动模块，使驱动模块驱动各对应受控的车辆外围组件。
前述的车辆的光纤控制系统，其中外围控制模块的微控制模块连接一感测模块，该感测模块对外至少连接一传感器。
前述的车辆的光纤控制系统，其中外围控制模块的驱动模块所驱动的车辆外围组件为引擎系统、车体悬吊刹车系统、车内空调照明安全系统、通讯告警系统、前门、后门、左门、右门。
前述的车辆的光纤控制系统，其中中央控制单元的资料储存器设有一对缓存器，以分别储存输入及输出资料，中央控制单元的I/O控制器包括资料运算处理器及I/O控制界面。
前述的车辆的光纤控制系统，其中外围控制模块的微控制模块中的输入界面连接一感测模块，该感测模块对外至少连接一传感器。
前述的车辆的光纤控制系统，其中感测模块连接的传感器包括一机油压力感测单元、水箱温度感测单元、电力感测单元及油门感测单元；所述感测模块连接的传感器包括前后轮防锁感测单元、前后轮防滑感测单元、前后轮胎压感测单元、前后轮刹车感测单元、前后平衡感测单元及前后避震感测单元；所述感测模块连接的传感器包括车内温度感测单元、照明感测单元及安全气囊感测单元；所述感测模块连接的传感器包括接收天线感测单元、发射天线感测单元、音响感测单元、视频感测单元及防盗感测单元；所述感测模块连接的传感器包括电动窗感测单元、电动椅感测单元、电动门锁感测单元及车门照明感测单元。
四、附图说明
图1是本发明车辆的光纤控制系统的方块电路示意图。
图2是本发明车辆的光纤控制系统中央控制模块的中央控制单元的方块电路示意图。
图3是本发明车辆的光纤控制系统外围控制模块的微控制模块的方块电路示意图。
图4是本发明车辆的光纤控制系统中央控制模块与车内空调系统的外围控制模块连接的实施状态方块示意图。
图5是本发明车辆的光纤控制系统较佳实施例的方块示意图。
图中标号说明：100光纤控制系统、10中央控制模块、11中央控制单元、12光纤讯号收发模块、111微处理器、112信号调整器、113串行转并列界面电路、114数据储存器、114A缓存器、114B缓存器、115I/O控制器、115A资料运算处理器、115BI/O控制界面、116并列转串行界面电路、20外围控制模块、20’外围控制模块、20A外围控制模块、20B外围控制模块、20C外围控制模块、20D外围控制模块、20E外围控制模块、21微控制模块、22光纤讯号收发模块、211微处理器、212信号调整器、213输入界面、214资料储存器、215运算回路、216输出控制回路、217输出界面、23感测模块、24驱动模块、30车辆外围组件、30’车辆外围组件、30A车辆外围组件、30B车辆外围组件、30C车辆外围组件、30D车辆外围组件、30E车辆外围组件、31A变速箱、32A油门、33A机油泵、31B前后轮防锁死系统、31C空调设备、32C车内灯、33C安全气囊、31DGSM通讯系统、32D告警设备、33D车装音响、34D车装视讯显示器、31E电动窗马达、32E电动椅马达、33E电动磁铁锁、34E车门灯、40光纤、1A空调马达、50传感器、50A机油压力感测单元、50B水箱温度感测单元、50C电力感测单元、50D油门感测单元、50E前后轮防锁感测单元、50F前后轮防滑感测单元、50G前后轮胎压感测单元、50H前后轮刹车感测单元、50I前后平衡感测单元、50J前后避震感测单元、50K车内温度感测单元、50L照明感测单元、50M安全气囊感测单元、50N接收天线感测单元、50O发射天线感测单元、50P音响感测单元、50Q视频感测单元、50R防盗感测单元、50S电动窗感测单元、50T电动椅感测单元、50U电动门锁感测单元、50V车门照明感测单元、111A键盘、35D防盗器。
五、具体实施方式
参阅图1所示，本发明车辆的光纤控制系统100，其包括：一中央控制模块10及至少一外围控制模块20；该中央控制模块10包括一中央控制单元11及至少一光纤讯号收发模块12，该中央控制单元11负责车辆的设备及组件的控制功能，具有调整转换控制讯号、储存资料及运算资料的功能，该光纤讯号收发模块12具有将光学讯号转换成电气讯号或将欲输出的电器讯号转换成光学讯号并送入中央控制单元内处理的功能；该外围控制模块20设在车辆外围，以监测和控制驱动至少一车辆外围组件30，该车辆外围组件30的形态不限，在本发明中列举车辆的引擎、车门、车内空调、车体悬吊系统、车装通讯系统等外围组件。外围控制模块20包括一微控制模块21、光纤讯号收发模块22、感测模块23及驱动模块24，微控制模块21连接光纤讯号收发模块22，通过光纤讯号收发模块22以至少一对光纤40与中央控制模块10的光纤讯号收发模块12连接，使微控制模块21与中央控制模块10的中央控制单元11连接，以让微控制模块21可以接收中央控制单元11传送的车辆外围设备和组件的控制讯号及资料，或将外围控制模块20对车辆外围组件30的监测结果反馈(feed back)到中央控制单元11，换言之，是使中央控制模块10与外围控制模块20间完全通过光纤40以光学讯号传输控制命令或反馈监测资料。
上述的外围控制模块20中的感测模块23向外连接至少一传感器50，该传感器50设在各对应受控的车辆外围组件30上，用于感测各对应受控的车辆外围组件30，并将感测讯号送至微控制模块21，由微控制模块21再传送至中央控制单元11；外围控制模块20中的驱动模块24向外连接各受控的车辆外围组件30，由微控制模块21下达控制命令后，驱动各车辆外围组件30。
参阅图2所示，本发明的中央控制模块10的中央控制单元11包括一微处理器111、至少一信号调整器112、串行转并列界面电路113、数据存储器114、I/O控制器115及并列转串行界面电路116，其中信号调整器112负责作输出和输入信号的位准、频率或电压的转换、调整，该信号调整器112向外连接各光纤讯号收发模块12，以将图2所示的各外围控制模块20反馈的监测数据转换、调整后，分别输入至串行转并列界面电路113及微处理器111中，或由并列转串行界面电路116输出控制信号，通过信号调整器112转换、调整后，经光纤收发模块12送至各外围控制模块20进行控制动作。
上述中央控制单元11中，微处理器111为整体的控制中枢，该微处理器111内可烧录控制软件，进行各项车辆外围组件30的控制运算，该控制软件并非本发明的技术范畴，故不再赘述。该微处理器111对外连接一键盘111A，该键盘111A的形式不限，在本发明中列举车内触控式面板为例，供使用者输入和设定所需要的控制条件、命令或激活各项车辆外围组件30的控制功能；串行转并列界面电路113是将信号调整器112输入的串行数字信号转换成并列数值信号，以存入资料储存器114中，该资料储存器114提供中央控制单元11的输入和输出资料的储存，且资料储存器114包括至少一对缓存器114A及114B，该缓存器114A、114B分别储存输入和输出资料，并受微处理器111存取命令控制，将数据经串行转并列界面电路113输入及经并列转串行界面电路116输出；I/O控制器115包括一资料运算处理器115A和I/O控制界面115B，该资料运算处理器115A由微处理器111控制，进行输入数据运算，资料运算处理器115A自缓存器114A中取出输入资料，配合微处理器111进行运算处理，获得相对于受控车辆外围组件30的控制讯号和资料，I/O控制界面115B受控于微处理器111，作数据输入或输出控制，将上述经资料运算处理器115A运算完成的资料或微处理器111直接输出的命令资料，输出至缓存器114B存放；并列转串行界面电路116提供中央控制单元11的输出控制命令或资料的转换，即将缓存器114B输出作为车辆外围组件30控制的并列资料转换成串行信号输出，经由各对应信号调整器112转换、调整后，经由各光纤收发模块12通过光纤40以光学信号传送至各受控的外围控制模块20中。
参阅图3所示，本发明外围控制模块20的微控制模块21包括一微处理器221、信号调整器212、输入界面213、资料储存器214、运算回路215、输出控制回路216及输出界面217，其中，微处理器211内烧录各对应受控的车辆外围组件30的控制程序，以承受由中央控制模块10传送过来的控制命令或激活命令，进行各对应受控的车辆外围组件30的驱动控制功能；信号调整器212执行微控制模块21的输入和输出信号的转换、调整功能，以将光纤讯号收发模块22接收的来自中央控制模块10的控制命令、讯号或资料进行电压、频率的转换、调整，以传送至输入界面213中，另外，信号调整器212也将来自输出界面217输出的反馈信号或资料进行调整、转换，以通过光纤讯号收发模块22转成光学讯号由光纤40传送至中央控制模块10；输入界面213由微处理器211控制，并作为微控制模块21的资料输入界面，分别连接信号调整器212及外围控制模块20中的感测模块23，以输入来自中央控制模块10传送输入的外围组件控制命令、信号及各对应受控车辆外围组件30的反馈感测信号给微处理器211和资料储存器214；资料储存器214由微处理器211控制，用于提供微控制模块21中的输入数据和输出数据暂存；运算回路215用于提供微控制模块21的输入资料运算功能，将由中央控制模块10输入的外围组件控制命令、信号或来自感测模块23的反馈信号配合微处理器211进行运算处理；输出控制回路216由微处理器211控制，将上述经运算回路215运算处理后的控制命令或信号，以及来自各对应受控车辆外围组件30的反馈感测信号，输出至输出界面217；输出界面217由微处理器211控制，作为微控制模块21的资料或信号输出的界面，将输出控制回路216输出的控制命令、信号经过转换处理后，输出至微控制模块20中的驱动模块24，使驱动模块24驱动各对应受控的车辆外围组件30，以及将欲输出给中央控制模块10的感测反馈信号，输出至信号调整器212，再由信号调整器212通过光纤讯号收发模块22经光纤40传送至中央控制模块10。
参阅图4所示，本发明中央控制模块10与外围控制模块20连接的实施例，该外围控制模块20、20’分别对应控制车内空调系统与通讯防盗系统的车辆外围组件30、30’，当使用者在中央控制模块10所连接的键盘111A输入空调激活信号及空调温度条件时，经由中央控制单元11内的微处理器111将该信号及数据暂存在数据储存器114内，再由微处理器111配合I/O控制器115的数据运算处理器115A运算处理后，由I/O控制界面115B将运算后的资料和信号暂存在缓存器115B中，再由并列转串行界面电路116将该信号和资料送入信号调整器112转换、调整后，经光纤讯号收发模块12通过光纤40以光学信号传送至外围控制模块20的光纤讯号收发模块22。外围控制模块20的光纤讯号收发模块22收到中央控制模块10传送的空调激活命令及控制条件的光学信号后，由光纤讯号收发模块22转换成对应的电气讯号并送入微控制模块21的信号调整器212中，由该输入界面213输入至微处理器211，并暂存至资料储存器214中，再由微处理器211配合运算回路215将数据和信号运算处理后，由输出控制回路216输出控制驱动命令和信号给输出界面217，由输出界面217送出空调激活及控制信号给驱动模块24，由驱动模块24驱动空调系统的车辆外围组件30内的空调马达1A，使空调马达1A运转产生车内空调。外围控制模块20中的感测模块23连接的传感器50感测车内温度和空调马达1A的运转状态，并将监测的信号经输入界面213输入微处理器211和资料储存器214，再由运算回路215A和输出控制回路216B处理后，由输出界面217输出，经由信号调整器212和光纤讯号收发模块22通过光纤40，以光学信号传送至中央控制模块10的光纤讯号收发模块12，再经由中央控制单元11的信号调整器112及串行并列界面电路113转换后，输入微处理器111及数据储存器114中，倘若该反馈信号及资料发现空调马达1A的运转状态异常，例如，过载或超载时，依类同上述流程，由中央控制模块10发送中断空调的控制信号，让外围控制模块20切断空调马达1A的运转，同时，中央控制模块10向另一组代表通讯防盗的外围控制模块20，发送告警控制讯号，由该外围控制模块20’的光纤讯号收发模块22接收后，送入微控制模块21中。由微控制模块21发送控制信号发给驱动模块24，由驱动模块24驱动代表声光警报器的车辆外围组件30’发出声光警报提醒使用者。
参阅图5所示，本发明为了区别控制不同的受控车辆外围组件及设备，以编号20A表示车辆引擎系统的外围控制模块；编号20B表示车体悬吊刹车系统的外围控制模块；编号20C表示车内空调照明安全系统的外围控制模块；编号20D表示通讯报警系统的外围控制模块；编号20E表示前、后、左、右车门的外围控制模块；同理，在车辆外围组件方面，编号30A表示受控引擎系统的车辆外围组件；编号30B表示受控的车体悬吊刹车系统的车辆外围组件；编号30C表示受控的车内空调照明安全系统的车辆外围组件；编号30D表示受控通讯报警系统的车辆外围组件；编号30E表示受控前后左右车门的车辆外围组件。
上述的外围控制模块20A的感测模块23连接的传感器50包括一机油压力感测单元50A、水箱温度感测单元50B、电力感测单元50C及油门感测单元50D，以感测关于引擎系统的反馈信号给外围控制模块20A，该外围控制模块20A的驱动模块24向外连接的车辆外围组件30A包括变速箱31A、油门32A及机油泵33A；所述感测模块23连接的传感器50包括前后轮防锁感测单元50E、前后轮防滑感测单元50F、前后轮胎压感测单元50G、前后轮刹车感测单元50H、前后平衡感测单元50I及前后避震感测单元50J，用于感测关于前后轮的悬吊和刹车反馈信号给外围控制模块20B，该外围控制模块20B的驱动模块24向外连接的车辆外围组件30B包括有前后轮防锁死系统31B；所述感测模块23连接的传感器50包括车内温度感测单元50K、照明感测单元50L及安全气囊感测单元50M，用于感测关于车内空调照明安全系统的反馈信号给外围控制模块20C，该外围控制模块20C的驱动模块24向外连接的车辆外围组件30C包括有空调设备31C、车内灯32C及安全气囊33C；所述感测模块23连接的传感器50包括接收天线感测单元50N、发射天线感测单元50O、音响感测单元50P、视频感测单元50Q及防盗感测单元50R，用于感测关于通讯报警系统的反馈信号给外围控制模块20D，该外围控制模块20D的驱动模块24向外连接的车辆外围组件30D包括有一GSM通讯系统31D、告警设备32D、车装音响33D、车装视讯显示器34D及防盗器35D；所述感测模块23连接的传感器50包括电动窗感测单元50S、电动椅感测单元50T、电动门锁感测单元50U及车门照明感测单元50V，用于感测关于前后左右门系统的反馈信号给外围控制模块20E，该外围控制模块20E的驱动模块24向外连接的车辆外围组件30E包括有一电动窗马达31E、电动椅马达32E、电动磁铁锁33E及车门灯34E。
图5所示的各个外围控制模块20A、20B、20C、20D、20E与中央控制模块10间以光纤40连接传送控制讯号、资料及反馈讯号的模式和动作原理，可参照图4所示的实施例推得相关的动作及功能，故不再赘述其原理及动作。
本发明的优点是，以最轻便、最便于安装铺设的光纤系统作为车辆内的控制线路系统，在控制操作各项车辆外围设备及组件时，具有防潮、防锈蚀、防干扰及低成本配置安装的产业利用价值，可完全杜绝现有金属导线控制线路及系统存在的高成本、高风险、高失控率的缺点，使用效果理想。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。