單紹柱,李曉會(huì)
(北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所,北京 100120)
無(wú)線倒車?yán)走_(dá)與TPMS的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
單紹柱,李曉會(huì)
(北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所,北京 100120)
隨著汽車保有量的增加,現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展的主要方向是安全、環(huán)保與節(jié)能。從市場(chǎng)分析情況看,現(xiàn)在各個(gè)國(guó)家對(duì)汽車安全要求越來(lái)越高,TPMS作為汽車主動(dòng)安全系統(tǒng),技術(shù)逐漸成熟,對(duì)保障汽車行駛安全有重要作用。
倒車?yán)走_(dá),又稱泊車輔助系統(tǒng),或稱倒車電腦警示系統(tǒng)。它是汽車泊車或者倒車時(shí)的安全輔助裝置,由超聲波傳感器(俗稱探頭)、控制器和顯示器(或蜂鳴器)等部分組成。它能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況,解除了駕駛員泊車、倒車和啟動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾,并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷,提高駕駛的安全性。
早期的倒車?yán)走_(dá)以臺(tái)灣產(chǎn)品為主,但隨著這方面技術(shù)的逐漸透明化,內(nèi)地生產(chǎn)倒車?yán)走_(dá)的廠家越來(lái)越多,可選擇的品牌也日趨豐富。但是,這些品牌都是單一功能的倒車?yán)走_(dá);倒車?yán)走_(dá)主機(jī)安裝在汽車尾部,顯示部分安裝在儀表盤(pán)附近,布線麻煩,需要拆裝汽車內(nèi)飾。
在《汽車電子的未來(lái)發(fā)展》一書(shū)中把倒車?yán)走_(dá)作為汽車的安全保障加以強(qiáng)調(diào),而作為事前安保型的TPMS也是汽車安全的重要部分,如果將倒車?yán)走_(dá)的接收、顯示和TPMS的接收器合二為一 ,成為一種多功能的產(chǎn)品,就可以避免安裝兩套接收系統(tǒng)的繁瑣,減少了一個(gè)顯示器,節(jié)約了汽車電能,節(jié)省了汽車空間,減少了開(kāi)車時(shí)的視覺(jué)污染。
鑒于TPMS的市場(chǎng)現(xiàn)狀和倒車?yán)走_(dá)的技術(shù)穩(wěn)定,人們對(duì)汽車安全的追求,無(wú)線倒車?yán)走_(dá)與TPMS的二合一系統(tǒng)設(shè)計(jì)被提到了日程,顯現(xiàn)出了更多的優(yōu)點(diǎn):安裝方便、信號(hào)可靠、節(jié)約成本。
系統(tǒng)由一臺(tái)安裝在駕駛室儀表盤(pán)附近的接收顯示器、四個(gè)安裝在輪胎內(nèi)的無(wú)線發(fā)射器、四個(gè)安裝在汽車尾部的探頭、一臺(tái)安裝在汽車后備箱的無(wú)線倒車?yán)走_(dá)主機(jī)組成,其框圖如下:
當(dāng)汽車行駛時(shí),實(shí)現(xiàn)輪胎壓力監(jiān)測(cè)功能,輪胎內(nèi)的發(fā)射器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎的壓力、溫度,通過(guò)射頻信號(hào)送到駕駛室內(nèi)的接收顯示器,接收顯示器處理壓力、溫度信息,并在壓力溫度出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行聲、光、數(shù)字顯示報(bào)警。
駕駛者在倒車時(shí),將汽車的擋位推到R擋,啟動(dòng)倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),安裝在汽車尾部保險(xiǎn)杠上超聲波探頭發(fā)射超聲波信號(hào),當(dāng)遇到障礙物時(shí),產(chǎn)生回波信號(hào),探頭接收到回波信號(hào)后經(jīng)倒車?yán)走_(dá)主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,利用超聲波測(cè)距原理,判斷出障礙物的位置,然后由倒車?yán)走_(dá)主機(jī)的發(fā)射電路將信號(hào)通過(guò)無(wú)線方式傳輸給接收器,接收器的顯示屏顯示距離并發(fā)出不同頻率的警示信號(hào),從而使駕駛者倒車時(shí)做到心中有“數(shù)”,使倒車變得更輕松。
接收器由高頻信號(hào)接收電路、單片機(jī)、顯示器、指示燈、蜂鳴器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路等構(gòu)成。接收器的工作頻率為433.92MH,用來(lái)接收射頻數(shù)據(jù)。接收器工作電源為直流12V~24V,直接使用汽車的電源。
高頻信號(hào)接收電路采用MC33594,單片機(jī)采用MC68HC908GT16,此款單片機(jī)與MC33594接收電路通過(guò)FSK方式進(jìn)行通訊,利用SPI協(xié)議完成數(shù)據(jù)的傳遞,MC33594與MC68HC908GT8之間的數(shù)據(jù)傳輸速率是9600波特率。
實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路采用SD2000,該電路內(nèi)部有電池,可維持時(shí)鐘5-10年,時(shí)間出廠時(shí)校準(zhǔn),年誤差小于2.5分鐘,2K存儲(chǔ)器可供故障信息存儲(chǔ),顯示器采用點(diǎn)陣式液晶。
發(fā)射器主要由具有壓力、溫度、加速度、電壓檢測(cè)功能的傳感器SP12、微處理器+RF發(fā)射芯片MC68HC908RF2、晶振、鋰電池組成。
傳感器SP12是針對(duì)TPMS應(yīng)用設(shè)計(jì)的,具有壓力、溫度、加速度、電壓檢測(cè)的智能傳感器。硅壓阻式壓力傳感器采用高精密半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測(cè)量電路,具有較高的測(cè)量精度、較低的功耗。SP12還包含了加速度計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè),傳感器模塊可按汽車的運(yùn)動(dòng)速度自動(dòng)智能確定檢測(cè)周期,節(jié)省電能。
單片機(jī)采用M C 6 8 H C 9 0 8 R F 2,MC68HC908RF2由兩部分功能塊組成,包括帶有2KB Flash的HC08 單片機(jī)和用于射頻傳輸?shù)目刂菩酒琈C33493,集成度高,功耗低,性能可靠。MC68HC908RF2射頻傳輸部分的工作頻率為433.92MHz,該頻率位于為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療應(yīng)用而保留的ISM頻段內(nèi)。
電池采用鋰亞電池,該電池空載電壓3.6V,負(fù)載電壓3.4V,放電平穩(wěn),自放電極低,高低溫特性較好,是針對(duì)TPMS應(yīng)用生產(chǎn)的一款電池,目前在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。
電路采用專門(mén)的倒車?yán)走_(dá)模塊-T8224,它外圍元件少,性能優(yōu)異,工作非常穩(wěn)定,與探頭匹配極好。此模塊集成了單片機(jī)部分、超聲波電路部分和控制部分。4個(gè)探頭探測(cè)到的各自距離數(shù)據(jù)以串行方式送出(單線輸出,數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼,數(shù)據(jù)包中加入最近距離方位指示)、由最近距離數(shù)據(jù)所控制的變頻蜂鳴音驅(qū)動(dòng)、由最近距離所控制的3色LED驅(qū)動(dòng)。
其無(wú)線發(fā)射部分采用系統(tǒng)中發(fā)射器的工作原理,將模塊T8224接收處理的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送到系統(tǒng)接收器。
超聲波探頭是實(shí)現(xiàn)聲、電轉(zhuǎn)換的裝置,又稱超聲換能器或傳感器。它能發(fā)射超聲波和接收超聲回波,并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。由超聲波傳感器、硅膠減震器、塑膠外殼三部分組成。
1)超壓報(bào)警:輪胎氣壓超過(guò)超壓設(shè)定值時(shí)報(bào)警
2)欠壓報(bào)警:輪胎氣壓低于欠壓設(shè)定值時(shí)報(bào)警
3)超溫報(bào)警:輪胎溫度超過(guò)超溫設(shè)定值時(shí)報(bào)警
4)快速報(bào)警:輪胎快速漏氣時(shí)報(bào)警
5)查閱功能:閱讀當(dāng)前的輪胎壓力、溫度值、報(bào)警記錄
6)存儲(chǔ)功能:存儲(chǔ)最近的200條報(bào)警記錄
7)設(shè)置功能:設(shè)置壓力、溫度報(bào)警值及壓力、溫度單位
8)時(shí)鐘功能:免調(diào)整的實(shí)時(shí)時(shí)鐘
9)電池電量和壓力顯示:以圖形方式顯示發(fā)射器中電池電量和輪胎壓力值
1)大屏幕液晶數(shù)字顯示車后最近障礙物的距離和方位
2)信號(hào)無(wú)線傳輸,避免拆裝汽車內(nèi)飾
3)嵌入式安裝探頭,多種顏色選擇,猶如原裝配置,美觀牢固
4)五級(jí)漸變報(bào)警聲音提示
5)漸進(jìn)線條顯示車后障礙物距離,直觀、清晰
6)紅、綠雙色燈提示
7)雙角度探頭探測(cè),減小倒車時(shí)的盲區(qū)
無(wú)線倒車?yán)走_(dá)與TPMS二合一的系統(tǒng)設(shè)計(jì),為其它汽車電子應(yīng)用提供了較好的集成方案。給多功能、單顯示的汽車電子產(chǎn)品提供了更進(jìn)一步的啟發(fā),包括:GPS功能、汽車后視鏡功能、汽車VCD功能、汽車行駛記錄儀功能等。無(wú)線倒車?yán)走_(dá)與TPMS二合一的系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)銷售,此款產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用,使汽車電子在汽車安全方面得到了更廣泛的應(yīng)用。產(chǎn)品在銷售應(yīng)用過(guò)程中,得到了終端用戶的好評(píng)。
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A systematical designation of wieless reverse radar and tpms
SHAN Shao-zhu, LI Xiao-hui
本文介紹了汽車電子產(chǎn)品無(wú)線倒車?yán)走_(dá)與TPMS二合一系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì),詳細(xì)描述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要構(gòu)成框圖、硬件選型指南、軟件流程框圖、系統(tǒng)主要功能等。
無(wú)線倒車?yán)走_(dá);TPMS、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
10.3969/j.issn.1009-0134.2010.06.57
2009-09-24
單紹柱(1951-),男,高級(jí)工程師,研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)。
TP391
B
1009-0134(2010)06-0176-03