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汽车门禁与胎压监测系统的设计与实现

作　者: 滕峻林
导　师: 龙永红
学　校: 湖南工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 射频通信 遥控无钥匙进入 胎压监测 发动机防盗 网络优化
分类号: U463.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着汽车产业的飞速发展,越来越多的电子系统在整车上得到了广泛的应用,目前,系统存在硬件冗余、空间体积大、成本高、故障率相对较高等问题。因此,优化汽车电子系统、提高网络集成度已成为国内外研究重点。目前,遥控进入汽车门禁系统和直接式胎压监测系统得到广泛应用,针对二者具有相同的射频通信的特点,本文通过对二者在车内基站接收器的射频链接资源共享,并改进遥控进入系统的射频通讯协议,设计了一种基于系统集成技术的汽车门禁与胎压监测系统的解决方案。根据系统总体方案,进行了轮胎模块、钥匙模块和基站模块的软硬件设计。针对系统中轮胎模块的射频天线要求全方向、高增益特点,设计一种小尺寸气门嘴式全方向、高增益天线,既是轮胎模块的天线,同时又能替代原有气门嘴进行充、放气等功能,还能完全消除轮辋屏蔽作用的影响。针对系统中钥匙空间小,功耗要求低的问题,采用集成了IMMO和RKE的单芯片方案(CombiChip)PCF7961为核心,实现发动机防盗的低频通信认证和车门开关的命令遥控。针对轮胎模块是一个对功耗非常敏感的设备,通过采用定时唤醒和加速度传感器相结合的方式,以及减少耗电量大的射频发送次数的方法,实现其低功耗。由于硬件Keeloq技术存在成本高、功能少、扩展性差等问题,在Microchip公司的Keeloq加解密算法硬件实现机制分析的基础上,通过引入随机数,采用软件的方式实现Keeloq加密算法,减少了硬件开销,增加了系统的灵活性。最后,利用本课题研制的产品样机进行了实际装车测试,实验结果表明所研制的产品样机在成本、功耗、通信距离及安全性方面均达到系统设计目标,同时也为汽车电子系统优化提供一种实用的、值得借鉴的方法。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 选题背景、目的及意义  9-10
  1.2 国内外相关技术研究现状  10-13
    1.2.1 汽车轮胎压力监测技术的研究现状  10-12
    1.2.2 汽车防盗技术的研究现状  12-13
  1.3 汽车电子的发展趋势  13-14
  1.4 本文研究内容及结构安排  14-16
第二章 系统方案的总体设计  16-24
  2.1 系统总体要求  16-17
  2.2 现有的遥控进入系统和直接式TPMS 系统  17-20
    2.2.1 遥控进入系统  17-18
    2.2.2 直接式TPMS 系统  18
    2.2.3 两个系统的比较分析  18-20
  2.3 本系统设计方案  20-23
    2.3.1 系统总体结构  20-22
    2.3.2 系统工作过程  22
    2.3.3 系统的钥匙认证流程  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 系统的硬件设计  24-48
  3.1 轮胎模块硬件设计  24-31
    3.1.1 传感发射电路设计  26-29
    3.1.2 天线及匹配网络  29-31
  3.2 钥匙模块硬件设计  31-36
  3.3 基站模块硬件设计  36-41
  3.4 印制电路板PCB 设计  41-42
  3.5 实验结果及分析  42-47
    3.5.1 射频发射端测试  42-43
    3.5.2 射频接收端测试  43-46
    3.5.3 125KHz 低频测试  46-47
  3.6 本章小结  47-48
第四章 系统的软件设计  48-67
  4.1 轮胎模块软件设计  48-52
    4.1.1 数据采集与处理程序流程  49-50
    4.1.2 数据发射程序流程  50-52
  4.2 钥匙模块软件设计  52-53
  4.3 基站模块软件设计  53-61
    4.3.1 基站模块主程序流程  53-55
    4.3.2 SPI 中断服务处理流程  55-56
    4.3.3 胎压显示报警流程  56-57
    4.3.4 CAN 通信子程序设计  57-58
    4.3.5 显示界面设计  58-61
  4.4 Keeloq 滚码加密  61-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章 系统测试  67-70
  5.1 上车试验  67-68
    5.1.1 胎压监测功能模块测试  67
    5.1.2 发动机防盗认证测试  67-68
  5.2 系统功耗的实验数据分析  68-69
    5.2.1 轮胎模块功耗分析  68-69
    5.2.2 钥匙模块功耗分析  69
  5.3 本章小结  69-70
第六章 结论与展望  70-71
  6.1 总结  70
  6.2 展望  70-71
参考文献  71-73
附录  73-74
攻读学位期间主要成果  74-75
致谢  75

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 电气设备及附件
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