汽車電子射頻識(shí)別技術(shù)運(yùn)用

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摘要：針對(duì)現(xiàn)有汽車的安全性以及硬件浪費(fèi)的問(wèn)題，結(jié)合RFID射頻技術(shù)，提出一種RFID的汽車防盜與胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，利用MPXY8300兩種載波頻率的優(yōu)勢(shì)，將胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與汽車防盜系統(tǒng)結(jié)合，并通過(guò)基站模塊實(shí)現(xiàn)不同載波頻率的通信。結(jié)果表明，通過(guò)該系統(tǒng)，有效實(shí)現(xiàn)了汽車防盜和胎壓監(jiān)測(cè)兩方面的功能，也降低了成本，優(yōu)化了車輛網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別；胎壓監(jiān)測(cè)；汽車防盜

引言

伴隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車開(kāi)始成為千家萬(wàn)戶的必需品。但是由于車輛盜竊事件，如何加強(qiáng)車輛的防盜，成為當(dāng)前人們和汽車生產(chǎn)廠商思考的重點(diǎn)[1-3]。因此，開(kāi)發(fā)更具有安全性的汽車防盜與報(bào)警系統(tǒng)，是當(dāng)前確保車輛防盜的重要途徑和方式。同時(shí)，在現(xiàn)有的防盜系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，存在射頻模塊利用率不高。與此同時(shí)，根據(jù)一份數(shù)據(jù)的不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年交通安全事故中，有30%的事故是由爆胎引起，且速度超過(guò)160km/h時(shí)，因爆胎導(dǎo)致的死亡率接近100%。由此可以看出，除對(duì)汽車進(jìn)行防盜以外，同時(shí)對(duì)汽車的胎壓進(jìn)行有效監(jiān)控，進(jìn)而避免出現(xiàn)這種類似的爆胎事故，是保障汽車安全的重要途徑。但長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)汽車防盜系統(tǒng)和胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屬于兩個(gè)不同的系統(tǒng)，且使用不同的芯片。這樣造成硬件的浪費(fèi)，也容易造成系統(tǒng)間的干擾。因此，本研究在傳統(tǒng)的汽車防盜基礎(chǔ)上，將汽車胎壓監(jiān)測(cè)與防盜系統(tǒng)進(jìn)行整合，以此在保障汽車防盜和安全的前提下，也減少射頻模塊的硬件開(kāi)銷，提高系統(tǒng)的集成度。

1RFID射頻技術(shù)簡(jiǎn)介

射頻識(shí)別（RFID，RadioFrequencyIdentification）技術(shù)主要是用交變磁場(chǎng)或者是電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信息通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別。RFID系統(tǒng)主要由三個(gè)部分構(gòu)成：一是標(biāo)簽。該部分主要由內(nèi)置天線構(gòu)成；二是讀寫(xiě)器。主要用于對(duì)標(biāo)簽信息的讀取；三是應(yīng)用系統(tǒng)，主要是對(duì)相關(guān)的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理等。RFID的基本原理是通過(guò)發(fā)射天線將一定頻率的信號(hào)發(fā)送，當(dāng)射頻標(biāo)簽在進(jìn)入到發(fā)射天線附近時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，此時(shí)射頻標(biāo)簽被激活，并將自身編碼等信息通過(guò)發(fā)送天線發(fā)送出去。系統(tǒng)在接受到信息后，通過(guò)天線調(diào)節(jié)器將信息傳送給閱讀器，并通過(guò)閱讀器對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼。最后，通過(guò)后臺(tái)主機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，并判斷該卡是否合法，并針對(duì)判斷的結(jié)果，做出相應(yīng)的指令。

2系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包含基站、鑰匙和模塊和輪胎檢測(cè)三部分，具體框架見(jiàn)圖1所示。其中基站模塊主要負(fù)責(zé)RF信號(hào)的接收、發(fā)送，以及包含人機(jī)界面、總體控制部分以及傳送點(diǎn)火、門(mén)控命令網(wǎng)絡(luò)；在四個(gè)輪胎中，分別安裝輪胎監(jiān)測(cè)模塊。通過(guò)該監(jiān)測(cè)模塊，可以實(shí)時(shí)采集輪胎的壓力等參數(shù)。在或者壓力等相關(guān)參數(shù)后，再通過(guò)基站的傳輸功能將數(shù)據(jù)傳輸給后臺(tái)。而基站作為傳輸模塊，其主要的作用是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。一方面，該模塊傳輸來(lái)自輪胎方面的數(shù)據(jù)信息，一旦壓力出現(xiàn)異常，則觸發(fā)報(bào)警裝置；另一方面是接收鑰匙模塊的開(kāi)/閉鎖信息，并驗(yàn)證鑰匙合法與否。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1輪胎模塊電路

在輪胎模塊中，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)射電路。采用嵌入式傳感器MPXY8300進(jìn)行設(shè)計(jì)。該傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于低功耗，512字節(jié)和16KB閃存，同時(shí)還包含溫度傳感器、電容式壓力傳感器的接口。該傳感器的發(fā)射原理如圖2所示。該傳感器支持兩種不同載波頻率，且可通過(guò)編程配置從而使寄存器為幅移鍵控（ASK）或頻移鍵控（FSK）調(diào)制方式。同時(shí)當(dāng)電池電力不足時(shí)，該傳感器還可以提高發(fā)射部分的電壓，進(jìn)而提高發(fā)射強(qiáng)度。

3.2鑰匙模塊選擇

鑰匙模塊的實(shí)現(xiàn)采用PCF7961。該芯片為低功耗，器而具有8位MRKII架構(gòu)的精簡(jiǎn)指令集處理器。該處理器可完成射頻的發(fā)射和應(yīng)答器低頻通信的認(rèn)證，從而被廣泛用于機(jī)動(dòng)車輛遙控防盜的裝置中。另外，該芯片還采用了快速鑒別算法，通過(guò)隨機(jī)的數(shù)字、密鑰和口令，從而使得該模塊可在短時(shí)間內(nèi)鑒別。

3.3基站模塊電路

在基站模塊電路的實(shí)現(xiàn)部分，主要包含低頻收發(fā)電路、射頻接收電路、MCU主控模塊等部分組成。其中射頻接收電路采用MC33596芯片，通過(guò)該芯片完成喜好度解調(diào)和解碼，然后將數(shù)據(jù)傳送給主控芯片MC9S08DZ60，進(jìn)而執(zhí)行數(shù)據(jù)指令。低頻收發(fā)器則采用PJF7992，該芯片提供了方便讀寫(xiě)的應(yīng)答器，且通過(guò)該芯片自帶的LIN串行接口可實(shí)現(xiàn)PJF7992和應(yīng)答器兩者間的通信。主控芯片則選擇上述的MC9S08DZ60，而之所以選擇該芯片，是因?yàn)樵撔酒瑑陕稬IN模塊，一路通過(guò)LIN總線實(shí)現(xiàn)低頻收發(fā)控制；另一路LIN則與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元連接，執(zhí)行相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送命令。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1發(fā)射模塊軟件的設(shè)計(jì)

在發(fā)射模塊中，當(dāng)汽車處在低速或者是靜止的時(shí)候，即使其中的胎壓發(fā)生變化，那么也不會(huì)對(duì)汽車的行駛產(chǎn)生威脅，因此在此時(shí)則停止數(shù)據(jù)采集。而當(dāng)汽車速度超過(guò)一定車速時(shí)，本文設(shè)定為25km/h為臨界值，那么此時(shí)上電，初始化配置，并啟動(dòng)加速度測(cè)量，以判斷汽車的狀態(tài)。如速度大于設(shè)定的臨界值，那么進(jìn)入數(shù)據(jù)采集模式，包含胎壓、溫度等。然后經(jīng)過(guò)修改，再次回到加速度測(cè)量狀態(tài)。

4.2鑰匙模塊流程通過(guò)鑰匙模塊上的按鈕開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的發(fā)送，進(jìn)而用來(lái)打開(kāi)或者是關(guān)閉車門(mén)。而為了提高車門(mén)的安全性，在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，采用滾動(dòng)碼加密的方式。具體驗(yàn)證流程如圖3所示。

4.3基站模塊流程

當(dāng)啟動(dòng)車輛時(shí)，基站主要負(fù)責(zé)遙控門(mén)鎖，并執(zhí)行相關(guān)指令。具體則是監(jiān)聽(tīng)鑰匙門(mén)控信息，而當(dāng)鑰匙插入點(diǎn)火鎖并旋轉(zhuǎn)到啟動(dòng)位置時(shí)，通過(guò)鑰匙中的應(yīng)答器與基站進(jìn)行匹配驗(yàn)證，如通過(guò)驗(yàn)證，則啟動(dòng)車輛啟動(dòng)裝置。而當(dāng)車輛在發(fā)動(dòng)后，此時(shí)的基站模塊則進(jìn)入輪胎胎壓等的監(jiān)測(cè)。

5結(jié)論

綜上看出，通過(guò)以上的設(shè)計(jì)，本文構(gòu)建了一個(gè)完整的胎壓與車輛防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可實(shí)現(xiàn)輪胎壓力的監(jiān)測(cè)，還可以實(shí)現(xiàn)車輛防盜報(bào)警，以此大大提高了車輛的安全性，也提高了系統(tǒng)的靈活性，使得該系統(tǒng)具備更為廣泛的擴(kuò)展性。

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作者：張捷 單位：黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院