汽車電子射頻識別技術運用

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摘要：針對現有汽車的安全性以及硬件浪費的問題，結合RFID射頻技術，提出一種RFID的汽車防盜與胎壓監測系統。在該系統中，利用MPXY8300兩種載波頻率的優勢，將胎壓監測系統與汽車防盜系統結合，并通過基站模塊實現不同載波頻率的通信。結果表明，通過該系統，有效實現了汽車防盜和胎壓監測兩方面的功能，也降低了成本，優化了車輛網絡。

關鍵詞：射頻識別；胎壓監測；汽車防盜

引言

伴隨著汽車行業的發展，汽車開始成為千家萬戶的必需品。但是由于車輛盜竊事件，如何加強車輛的防盜，成為當前人們和汽車生產廠商思考的重點[1-3]。因此，開發更具有安全性的汽車防盜與報警系統，是當前確保車輛防盜的重要途徑和方式。同時，在現有的防盜系統開發中，存在射頻模塊利用率不高。與此同時，根據一份數據的不完全統計，我國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160km/h時，因爆胎導致的死亡率接近100%。由此可以看出，除對汽車進行防盜以外，同時對汽車的胎壓進行有效監控，進而避免出現這種類似的爆胎事故，是保障汽車安全的重要途徑。但長期以來，我國汽車防盜系統和胎壓監測系統屬于兩個不同的系統，且使用不同的芯片。這樣造成硬件的浪費，也容易造成系統間的干擾。因此，本研究在傳統的汽車防盜基礎上，將汽車胎壓監測與防盜系統進行整合，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銷，提高系統的集成度。

1RFID射頻技術簡介

射頻識別（RFID，RadioFrequencyIdentification）技術主要是用交變磁場或者是電磁場實現信息通信，從而實現對目標的識別。RFID系統主要由三個部分構成：一是標簽。該部分主要由內置天線構成；二是讀寫器。主要用于對標簽信息的讀取；三是應用系統，主要是對相關的信息進行存儲、處理等。RFID的基本原理是通過發射天線將一定頻率的信號發送，當射頻標簽在進入到發射天線附近時會產生感應電流，此時射頻標簽被激活，并將自身編碼等信息通過發送天線發送出去。系統在接受到信息后，通過天線調節器將信息傳送給閱讀器，并通過閱讀器對信號進行解碼。最后，通過后臺主機對數據的處理，并判斷該卡是否合法，并針對判斷的結果，做出相應的指令。

2系統整體架構設計

系統總體結構包含基站、鑰匙和模塊和輪胎檢測三部分，具體框架見圖1所示。其中基站模塊主要負責RF信號的接收、發送，以及包含人機界面、總體控制部分以及傳送點火、門控命令網絡；在四個輪胎中，分別安裝輪胎監測模塊。通過該監測模塊，可以實時采集輪胎的壓力等參數。在或者壓力等相關參數后，再通過基站的傳輸功能將數據傳輸給后臺。而基站作為傳輸模塊，其主要的作用是對數據進行傳輸。一方面，該模塊傳輸來自輪胎方面的數據信息，一旦壓力出現異常，則觸發報警裝置；另一方面是接收鑰匙模塊的開/閉鎖信息，并驗證鑰匙合法與否。

3系統硬件設計與實現

3.1輪胎模塊電路

在輪胎模塊中，主要負責數據采集、數據發射電路。采用嵌入式傳感器MPXY8300進行設計。該傳感器的優點在于低功耗，512字節和16KB閃存，同時還包含溫度傳感器、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，且可通過編程配置從而使寄存器為幅移鍵控（ASK）或頻移鍵控（FSK）調制方式。同時當電池電力不足時，該傳感器還可以提高發射部分的電壓，進而提高發射強度。

3.2鑰匙模塊選擇

鑰匙模塊的實現采用PCF7961。該芯片為低功耗，器而具有8位MRKII架構的精簡指令集處理器。該處理器可完成射頻的發射和應答器低頻通信的認證，從而被廣泛用于機動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，通過隨機的數字、密鑰和口令，從而使得該模塊可在短時間內鑒別。

3.3基站模塊電路

在基站模塊電路的實現部分，主要包含低頻收發電路、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，通過該芯片完成喜好度解調和解碼，然后將數據傳送給主控芯片MC9S08DZ60，進而執行數據指令。低頻收發器則采用PJF7992，該芯片提供了方便讀寫的應答器，且通過該芯片自帶的LIN串行接口可實現PJF7992和應答器兩者間的通信。主控芯片則選擇上述的MC9S08DZ60，而之所以選擇該芯片，是因為該芯片包含兩路LIN模塊，一路通過LIN總線實現低頻收發控制；另一路LIN則與發動機電控單元連接，執行相關的數據傳送命令。

4系統軟件設計

4.1發射模塊軟件的設計

在發射模塊中，當汽車處在低速或者是靜止的時候，即使其中的胎壓發生變化，那么也不會對汽車的行駛產生威脅，因此在此時則停止數據采集。而當汽車速度超過一定車速時，本文設定為25km/h為臨界值，那么此時上電，初始化配置，并啟動加速度測量，以判斷汽車的狀態。如速度大于設定的臨界值，那么進入數據采集模式，包含胎壓、溫度等。然后經過修改，再次回到加速度測量狀態。

4.2鑰匙模塊流程通過鑰匙模塊上的按鈕開關實現射頻信號的發送，進而用來打開或者是關閉車門。而為了提高車門的安全性，在發送數據的時候，采用滾動碼加密的方式。具體驗證流程如圖3所示。

4.3基站模塊流程

當啟動車輛時，基站主要負責遙控門鎖，并執行相關指令。具體則是監聽鑰匙門控信息，而當鑰匙插入點火鎖并旋轉到啟動位置時，通過鑰匙中的應答器與基站進行匹配驗證，如通過驗證，則啟動車輛啟動裝置。而當車輛在發動后，此時的基站模塊則進入輪胎胎壓等的監測。

5結論

綜上看出，通過以上的設計，本文構建了一個完整的胎壓與車輛防盜系統。該系統不僅可實現輪胎壓力的監測，還可以實現車輛防盜報警，以此大大提高了車輛的安全性，也提高了系統的靈活性，使得該系統具備更為廣泛的擴展性。

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作者：張捷 單位：黃岡職業技術學院