无线倒车雷达与TPMS的系统设计

单绍柱，李晓会

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

无线倒车雷达与TPMS的系统设计

单绍柱，李晓会

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

随着汽车保有量的增加，现代汽车技术发展的主要方向是安全、环保与节能。从市场分析情况看，现在各个国家对汽车安全要求越来越高，TPMS作为汽车主动安全系统，技术逐渐成熟，对保障汽车行驶安全有重要作用。

倒车雷达，又称泊车辅助系统，或称倒车电脑警示系统。它是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器(或蜂鸣器)等部分组成。它能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和启动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。

早期的倒车雷达以台湾产品为主，但随着这方面技术的逐渐透明化，内地生产倒车雷达的厂家越来越多，可选择的品牌也日趋丰富。但是，这些品牌都是单一功能的倒车雷达；倒车雷达主机安装在汽车尾部，显示部分安装在仪表盘附近，布线麻烦，需要拆装汽车内饰。

在《汽车电子的未来发展》一书中把倒车雷达作为汽车的安全保障加以强调，而作为事前安保型的TPMS也是汽车安全的重要部分，如果将倒车雷达的接收、显示和TPMS的接收器合二为一 ，成为一种多功能的产品，就可以避免安装两套接收系统的繁琐，减少了一个显示器，节约了汽车电能，节省了汽车空间，减少了开车时的视觉污染。

鉴于TPMS的市场现状和倒车雷达的技术稳定，人们对汽车安全的追求，无线倒车雷达与TPMS的二合一系统设计被提到了日程，显现出了更多的优点：安装方便、信号可靠、节约成本。

1 系统设计

1.1 系统构成

系统由一台安装在驾驶室仪表盘附近的接收显示器、四个安装在轮胎内的无线发射器、四个安装在汽车尾部的探头、一台安装在汽车后备箱的无线倒车雷达主机组成，其框图如下：

1.2 工作原理

当汽车行驶时，实现轮胎压力监测功能，轮胎内的发射器实时监测轮胎的压力、温度，通过射频信号送到驾驶室内的接收显示器，接收显示器处理压力、温度信息，并在压力温度出现异常时进行声、光、数字显示报警。

驾驶者在倒车时，将汽车的挡位推到R挡，启动倒车雷达系统，安装在汽车尾部保险杠上超声波探头发射超声波信号，当遇到障碍物时，产生回波信号，探头接收到回波信号后经倒车雷达主机进行数据处理，利用超声波测距原理，判断出障碍物的位置，然后由倒车雷达主机的发射电路将信号通过无线方式传输给接收器，接收器的显示屏显示距离并发出不同频率的警示信号，从而使驾驶者倒车时做到心中有“数”，使倒车变得更轻松。

2 系统硬件设计

2.1 接收器

接收器由高频信号接收电路、单片机、显示器、指示灯、蜂鸣器、实时时钟电路等构成。接收器的工作频率为433.92MH，用来接收射频数据。接收器工作电源为直流12V～24V，直接使用汽车的电源。

高频信号接收电路采用MC33594，单片机采用MC68HC908GT16，此款单片机与MC33594接收电路通过FSK方式进行通讯，利用SPI协议完成数据的传递，MC33594与MC68HC908GT8之间的数据传输速率是9600波特率。

实时时钟电路采用SD2000，该电路内部有电池，可维持时钟5-10年，时间出厂时校准，年误差小于2.5分钟，2K存储器可供故障信息存储，显示器采用点阵式液晶。

2.2 发射器

发射器主要由具有压力、温度、加速度、电压检测功能的传感器SP12、微处理器+RF发射芯片MC68HC908RF2、晶振、锂电池组成。

传感器SP12是针对TPMS应用设计的，具有压力、温度、加速度、电压检测的智能传感器。硅压阻式压力传感器采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路，具有较高的测量精度、较低的功耗。SP12还包含了加速度计，实现了对汽车运行状态的检测，传感器模块可按汽车的运动速度自动智能确定检测周期，节省电能。

单片机采用M C 6 8 H C 9 0 8 R F 2，MC68HC908RF2由两部分功能块组成，包括带有2KB Flash的HC08 单片机和用于射频传输的控制芯片MC33493，集成度高，功耗低，性能可靠。MC68HC908RF2射频传输部分的工作频率为433.92MHz，该频率位于为工业、科学和医疗应用而保留的ISM频段内。

电池采用锂亚电池，该电池空载电压3.6V，负载电压3.4V，放电平稳，自放电极低，高低温特性较好，是针对TPMS应用生产的一款电池，目前在国内处于领先水平。

2.3 无线倒车雷达主机

电路采用专门的倒车雷达模块－T8224，它外围元件少，性能优异，工作非常稳定，与探头匹配极好。此模块集成了单片机部分、超声波电路部分和控制部分。4个探头探测到的各自距离数据以串行方式送出（单线输出，数据经过编码，数据包中加入最近距离方位指示）、由最近距离数据所控制的变频蜂鸣音驱动、由最近距离所控制的3色LED驱动。

其无线发射部分采用系统中发射器的工作原理，将模块T8224接收处理的数据通过无线方式发送到系统接收器。

2.4 倒车雷达探头：

超声波探头是实现声、电转换的装置，又称超声换能器或传感器。它能发射超声波和接收超声回波，并转换成相应的电信号。由超声波传感器、硅胶减震器、塑胶外壳三部分组成。

3 系统软件设计

3.1 发射器软件流程（如下图所示）

3.2 接收器软件流程（如下图所示）

4 系统功能

4.1 TPMS功能

1）超压报警：轮胎气压超过超压设定值时报警

2）欠压报警：轮胎气压低于欠压设定值时报警

3）超温报警：轮胎温度超过超温设定值时报警

4）快速报警：轮胎快速漏气时报警

5）查阅功能：阅读当前的轮胎压力、温度值、报警记录

6）存储功能：存储最近的200条报警记录

7）设置功能：设置压力、温度报警值及压力、温度单位

8）时钟功能：免调整的实时时钟

9）电池电量和压力显示：以图形方式显示发射器中电池电量和轮胎压力值

4.2 无线倒车雷达功能

1）大屏幕液晶数字显示车后最近障碍物的距离和方位

2）信号无线传输，避免拆装汽车内饰

3）嵌入式安装探头，多种颜色选择，犹如原装配置，美观牢固

4）五级渐变报警声音提示

5）渐进线条显示车后障碍物距离，直观、清晰

6）红、绿双色灯提示

7）双角度探头探测，减小倒车时的盲区

5 结束语

无线倒车雷达与TPMS二合一的系统设计，为其它汽车电子应用提供了较好的集成方案。给多功能、单显示的汽车电子产品提供了更进一步的启发，包括：GPS功能、汽车后视镜功能、汽车VCD功能、汽车行驶记录仪功能等。无线倒车雷达与TPMS二合一的系统设计已经开始转变为产品进行生产销售，此款产品的生产应用，使汽车电子在汽车安全方面得到了更广泛的应用。产品在销售应用过程中，得到了终端用户的好评。

[1]王宜怀.单片机原理及其嵌入式应用教程[M].北京希望电子出版社.

[2]刘慧根,程建平,龚光华,王云飞,许庆丰.Motorola微控制器MC68HC08原理及其嵌入式应用[M].清华大学出版社.

[3]英飞凌.传感器SP12参数说明书.

A systematical designation of wieless reverse radar and tpms

SHAN Shao-zhu, LI Xiao-hui

本文介绍了汽车电子产品无线倒车雷达与TPMS二合一系统的方案设计，详细描述了系统设计的主要构成框图、硬件选型指南、软件流程框图、系统主要功能等。

无线倒车雷达；TPMS、系统设计

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.06.57

2009-09-24

单绍柱（1951－），男，高级工程师，研究方向为嵌入式系统。

TP391

B

1009-0134(2010)06-0176-03