無線倒車?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）

無線倒車?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）

0 引言

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。從市場分析情況看，現(xiàn)在各個(gè)國家對(duì)汽車安全要求越來越高，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附近，布線麻煩，需要拆裝汽車內(nèi)飾。

在《汽車電子的未來發(fā)展》一書中把倒車?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，減少了開車時(shí)的視覺污染。

鑒于TPMS的市場現(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。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由一臺(tái)安裝在駕駛室儀表盤附近的接收顯示器、四個(gè)安裝在輪胎內(nèi)的無線發(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線倒車?yán)走_(dá)主機(jī)組成，其框圖如下：

1.2 工作原理

當(dāng)汽車行駛時(shí)，實(shí)現(xiàn)輪胎壓力監(jiān)測功能，輪胎內(nèi)的發(fā)射器實(shí)時(shí)監(jiān)測輪胎的壓力、溫度，通過射頻信號(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)通過無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。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 接收器

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。

2.2 發(fā)射器

發(fā)射器主要由具有壓力、溫度、加速度、電壓檢測功能的傳感器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量電路，具有較高的測量精度、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，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，目前在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

2.3 無線倒車?yán)走_(dá)主機(jī)

電路采用專門的倒車?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)通過無線方式發(fā)送到系統(tǒng)接收器。

2.4 倒車?yán)走_(dá)探頭：

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。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 發(fā)射器軟件流程（如下圖所示）

3.2 接收器軟件流程（如下圖所示）

4 系統(tǒng)功能

4.1 TPMS功能

1）超壓報(bào)警：輪胎氣壓超過超壓設(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

4.2 無線倒車?yán)走_(dá)功能

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，減小倒車時(shí)的盲區(qū)

5 結(jié)束語

無線倒車?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。無線倒車?yán)走_(dá)與TPMS二合一的系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)開始轉(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)用過程中，得到了終端用戶的好評(píng)。

[1]王宜懷.單片機(jī)原理及其嵌入式應(yīng)用教程[M].北京希望電子出版社.

[2]劉慧根,程建平,龔光華,王云飛,許慶豐.Motorola微控制器MC68HC08原理及其嵌入式應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社.

[3]英飛凌.傳感器SP12參數(shù)說明書.

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