專利名稱：汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車輪胎壓力監(jiān)測技術(shù)，具體涉及一種汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)定儀。
(二)
背景技術(shù)：
目前，汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器標(biāo)定，主要采用以下2種方法
1. 針對(duì)使用的車型和標(biāo)準(zhǔn)出廠即一次性設(shè)置完成，后期不再更改也無法更改。
2. 在系統(tǒng)中加入低頻喚醒通道，如圖1所示。這種標(biāo)定方法需要專用的控制模塊，需要 標(biāo)定時(shí)，由控制模塊通過低頻喚醒線圈向輪胎傳感器發(fā)送命令和數(shù)據(jù)，輪胎傳感器收到標(biāo)定 命令后進(jìn)行相應(yīng)處理，處理結(jié)束后通過射頻通道將標(biāo)定的結(jié)果返回給控制模塊，由此完成標(biāo) 定任務(wù)。
3. 將輪胎傳感器和控制模塊的射頻通信方式由單工通信方式(只由傳感器向控制模塊發(fā)
送數(shù)據(jù))改為雙工通信方式。需要標(biāo)定時(shí)，由控制模塊將標(biāo)定數(shù)據(jù)通過低頻通信方送到輪胎 傳感器，輪胎傳感器處理完成后再通過射頻通道將結(jié)果發(fā)送回中控模塊。
這些標(biāo)定方法存在的主要問題為
1. 若通過出廠設(shè)置，則難以滿足不同車型對(duì)輪胎壓力監(jiān)測的要求。
2. 需要將標(biāo)定數(shù)據(jù)預(yù)先輸入到控制模塊中。其輸入方式或通過車輛診斷接口，或設(shè)計(jì)專 門的輸入按鍵和顯示界面，這將增加汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本。如果采用 車載總線方式，還需制定診斷規(guī)范和診斷儀開發(fā)時(shí)設(shè)置此項(xiàng)功能。
3. 系統(tǒng)中需要安裝低頻喚醒線圈或?qū)⑸漕l通道改為雙向通信方式。對(duì)于車輛出廠后再安 裝汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的情況，安裝低頻喚醒線圈難度較大，不易實(shí)現(xiàn)。
4. 當(dāng)控制模塊向輪胎壓力傳感器發(fā)送標(biāo)定命令時(shí)，可能對(duì)附近存放的其它車輛產(chǎn)生影
響。導(dǎo)致錯(cuò)誤處理和響應(yīng)。
(三) 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種可簡單的實(shí)現(xiàn)輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)傳感器的診斷和標(biāo)定， 適用于任意配置的車型，且不受其它車輛上的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的干擾，也不影響其它車輛 的汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)定儀。
本實(shí)用新型的系統(tǒng)標(biāo)定儀是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括兩部分， 一為輪胎壓力傳感器，二為診
斷標(biāo)定設(shè)備，輪胎傳感器包括中央控制模塊2、傳感器l、射頻發(fā)射電路和低頻接收電路，輪 胎傳感器連接低頻接收電路和中央控制模塊2，中央控制模塊2連接射頻發(fā)射電路和傳感器1 ，
標(biāo)定儀器包括單片機(jī)、低頻發(fā)射電路、射頻接收電路、人機(jī)界面和通信接口組成，單片機(jī)連接低頻發(fā)射電路，輪胎傳感器連接射頻接收電路，射頻接收電路連接單片機(jī)，單片機(jī)連接人 機(jī)界面和通信接口。
本實(shí)用新型的系統(tǒng)標(biāo)定儀還包括這樣一些技術(shù)特征
1、 所述的低頻接收電路包括電感L1、電阻R1、電容C1組成的并聯(lián)諧振電路和比較器
Ul;
2、 所述的低頻發(fā)射電路包括電感L2、電阻R2、電容C2組成串聯(lián)諧振電路和反向緩沖 放大器U2;
3、 所述的人機(jī)界面采用4x4鍵盤陣列和點(diǎn)陣式液晶顯示器。
本實(shí)用新型中單片機(jī)采用I/O掃描方式對(duì)鍵盤陣列的狀態(tài)進(jìn)行掃描以識(shí)別所按下的按 鍵。啟動(dòng)標(biāo)定過程時(shí)，單片機(jī)根據(jù)車輛型號(hào)對(duì)應(yīng)的編碼調(diào)用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)用于標(biāo)定輪胎壓力 監(jiān)測數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括輪胎壓力報(bào)警閾值、輪胎溫度報(bào)警閾值、輪胎傳感器電池電壓報(bào)警閾 值以及傳感器報(bào)警頻率、最大報(bào)警次數(shù)等參數(shù)。選中標(biāo)定數(shù)據(jù)后，標(biāo)定儀器自動(dòng)啟動(dòng)標(biāo)定通 信過程，將選中的標(biāo)定數(shù)據(jù)、軟件隨機(jī)碼及校驗(yàn)信息通過低頻通信方式發(fā)送至輪胎傳感器。
由圖2可見，輪胎傳感器和標(biāo)定儀器之間采用兩種方式進(jìn)行通信，分別是低頻磁通信方 式(簡稱低頻通信)與射頻電磁波通信方式(簡稱射頻通信)，其中低頻通信用于標(biāo)定儀器向 輪胎傳感器發(fā)送標(biāo)定數(shù)據(jù)和命令，射頻通信用于輪胎傳感器向標(biāo)定儀器發(fā)送響應(yīng)信息。通過 兩種單向通信方式的合成，形成輪胎傳感器與標(biāo)定儀器的半雙工通信。
輪胎傳感器和標(biāo)定儀器之間的通信利用了低頻通信的近場效應(yīng)，用于保證標(biāo)定儀器發(fā)出 的標(biāo)定命令和數(shù)據(jù)不被其它輪胎模塊接收。通過加入軟件隨機(jī)碼，為輪胎傳感器射頻輸出附 加標(biāo)識(shí)特征，可防止其它輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的信號(hào)干擾。
在標(biāo)定儀器中建立了車型信息庫?？筛鶕?jù)車型，自動(dòng)標(biāo)定其輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)傳感器的 設(shè)定參數(shù)。
本實(shí)用新型對(duì)車輛輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定的方法過程如下
1. 通過人機(jī)界面將待標(biāo)定的數(shù)據(jù)信息輸入到標(biāo)定儀器中；
2. 在標(biāo)定的輪胎附近設(shè)置標(biāo)定儀器；
3. 啟動(dòng)標(biāo)定通信過程；
4. 標(biāo)定儀器通過低頻發(fā)射電路向輪胎傳感器發(fā)送標(biāo)定命令和數(shù)據(jù)；
5.輪胎傳感器收到標(biāo)定命令和數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，并將標(biāo)定結(jié)果通過射頻發(fā)射電路發(fā) 送給標(biāo)定儀器；
6.標(biāo)定儀器收到響應(yīng)后將其顯示在人機(jī)界面中，如果用于車輛下線標(biāo)定，則下線診斷設(shè)備將標(biāo)定數(shù)據(jù)由通信接口輸入至標(biāo)定儀器中，標(biāo) 定儀器按照相同的方法對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定后通過通信接口將結(jié)果返回給下線診斷設(shè)備。 本實(shí)用新型的有益效果有
1. 不增加額外的低頻喚醒線圈，即可實(shí)現(xiàn)胎壓系統(tǒng)的在線診斷和標(biāo)定，便于車輛售后安 裝胎壓系統(tǒng)時(shí)的參數(shù)標(biāo)定。
2. 診斷和標(biāo)定過程不受其它車輛上的胎壓系統(tǒng)干擾，也不對(duì)其它車輛的胎壓系統(tǒng)產(chǎn)生影響。
3. 診斷標(biāo)定設(shè)備小型，可手持，不受環(huán)境和地點(diǎn)的限制。
4. 標(biāo)定設(shè)備耗電量低，可由電池供電，無需外部供電。
5. 根據(jù)車型的設(shè)計(jì)要求，可簡單的實(shí)現(xiàn)輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)傳感器的診斷和標(biāo)定。
6. 滿足主機(jī)車生產(chǎn)下線檢測和車輛售后對(duì)輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的診斷和標(biāo)定要求。
7. 無低頻喚醒線圈安裝和更改通信方式問題，適用于任意配置的車型。


圖l為通過低頻喚醒通道實(shí)現(xiàn)輪胎傳感器標(biāo)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3為本實(shí)用新型輪胎傳感器低頻接收電路示意圖； 圖4為本實(shí)用新型診斷儀器框圖； 圖5為通信層次劃分示意圖6-圖7為信號(hào)編碼格式示意圖，其中圖6為報(bào)文頭的固定編碼格式，圖7為數(shù)據(jù)的 Manchester編石馬格式。
圖8為輪胎傳感器在標(biāo)定過程中的軟件流程圖。 圖9為標(biāo)定儀在標(biāo)定過程中的軟件流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明-
結(jié)合圖1-圖2，本實(shí)施例包括兩部分， 一為輪胎壓力傳感器；二為診斷標(biāo)定設(shè)備。其結(jié) 構(gòu)圖見圖2。輪胎傳感器包括中央控制模塊2、傳感器l、射頻發(fā)射電路和低頻接收電路。輪 胎傳感器通過低頻接收電路收到診斷標(biāo)定命令時(shí)，將其發(fā)送至中央控制模塊，中央控制模塊 對(duì)命令進(jìn)行解析，根據(jù)命令內(nèi)容改變內(nèi)部存儲(chǔ)器中變量的值，處理完成后通過射頻發(fā)射電路 將結(jié)果發(fā)送出去。如果診斷命令為讀取輪胎參數(shù)，則通過傳感器l將當(dāng)前輪胎的壓力、溫度、 模塊電池電壓等數(shù)值得到后，通過射頻電路發(fā)射出去。標(biāo)定儀器包括單片機(jī)、低頻發(fā)射電路、 射頻接收電路、人機(jī)界面和通信接口組成。在進(jìn)行診斷標(biāo)定時(shí)使用人員通過人機(jī)接口或通信接口選擇待標(biāo)定的車型和輪胎位置，單片機(jī)組織好標(biāo)定命令和參數(shù)后通過低頻發(fā)射電路將其 發(fā)射出去。輪胎傳感器給出射頻響應(yīng)，標(biāo)定儀器通過射頻接收電路收到該響應(yīng)后將其發(fā)送給 單片機(jī)，單片機(jī)將其顯示在人機(jī)界面上或通過通信接口發(fā)送出來。
其中，低頻接收電路的具體結(jié)構(gòu)見圖3，低頻發(fā)射電路的具體結(jié)構(gòu)見圖4。圖3中的電感 Ll、電阻R1和電容C1組合成并聯(lián)諧振電路，諧振頻點(diǎn)為125kHz，圖4中的電感L2、電阻 R2和電容C2組成串聯(lián)諧振電路，諧振頻點(diǎn)也為125kHz。
本實(shí)施例中，標(biāo)定儀器的原理框圖如圖4所示，圖中人機(jī)界面采用4x4鍵盤陣列U3和點(diǎn) 陣式液晶顯示器U4實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)U5采用I/O掃描方式對(duì)鍵盤陣列的狀態(tài)進(jìn)行掃描以識(shí)別所 按下的按鍵。啟動(dòng)標(biāo)定過程時(shí)，單片機(jī)根據(jù)車輛型號(hào)對(duì)應(yīng)的編碼調(diào)用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)用于標(biāo)定 輪胎壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括輪胎壓力報(bào)警閾值、輪胎溫度報(bào)警閾值、輪胎傳感器電池電 壓報(bào)警閾值以及傳感器報(bào)警頻率、最大報(bào)警次數(shù)等參數(shù)。選中標(biāo)定數(shù)據(jù)后，標(biāo)定儀器自動(dòng)啟 動(dòng)標(biāo)定通信過程，將選中的標(biāo)定數(shù)據(jù)、軟件隨機(jī)碼及校驗(yàn)信息通過低頻通信方式發(fā)送至輪胎 傳感器。
軟件隨機(jī)碼用于保證通話會(huì)話的可靠性。在實(shí)施中，采用16比特長度，由標(biāo)定設(shè)備的系 統(tǒng)時(shí)間計(jì)算得出。輪胎傳感器對(duì)標(biāo)定命令進(jìn)行響應(yīng)時(shí)返回該數(shù)據(jù)，這樣標(biāo)定儀器就能夠通過 該數(shù)據(jù)識(shí)別出輪胎傳感器響應(yīng)的有效性。
標(biāo)定數(shù)據(jù)量采用校驗(yàn)字長為8比特的Checksum校驗(yàn)和方式，或CRC-16校驗(yàn)方式實(shí)現(xiàn)。 輪胎傳感器收到標(biāo)定數(shù)據(jù)后，首先通過Checksum算法或CRC-16算法對(duì)數(shù)據(jù)的有效性進(jìn) 行檢查，如果數(shù)據(jù)有效，則將標(biāo)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，并通過射頻通信接口發(fā)送標(biāo)定 成功應(yīng)答；如果數(shù)據(jù)無效，則丟棄所收到的數(shù)據(jù)，并通過射頻接口發(fā)送標(biāo)定失敗應(yīng)答。如前 文所述，輪胎傳感器在進(jìn)行應(yīng)帶的時(shí)候，除了標(biāo)定狀態(tài)信息外，數(shù)據(jù)幀中還包含收到的軟件 隨即碼和校驗(yàn)字。
標(biāo)定儀器發(fā)送標(biāo)定命令之后，準(zhǔn)備接收輪胎傳感器的標(biāo)定應(yīng)答。當(dāng)收到輪胎傳感器通過 射頻通信發(fā)送的應(yīng)答后，標(biāo)定儀器首先對(duì)數(shù)據(jù)有效性進(jìn)行檢査，檢查的內(nèi)容包括校驗(yàn)字的檢 查和軟件隨機(jī)碼的檢查，如果檢查失敗則丟棄該幀數(shù)據(jù)并繼續(xù)等待應(yīng)答。在本實(shí)施方法中， 輪胎傳感器接收到標(biāo)定命令到做出應(yīng)答的時(shí)間不超過100ms，因此標(biāo)定儀器如果等待達(dá)到 100ms仍然無法收到有效的應(yīng)答則認(rèn)為接收超時(shí)，標(biāo)定失敗，完成該次標(biāo)定過程。標(biāo)定過程 結(jié)束后，標(biāo)定儀器將標(biāo)定的結(jié)果顯示在液晶顯示器上。
系統(tǒng)中為實(shí)現(xiàn)輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的標(biāo)定功能，設(shè)計(jì)了低頻通信和射頻通信兩種通信方式， 其中，射頻通信方式采用輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)正常應(yīng)用中所采用的射頻模塊實(shí)現(xiàn)，額外增加的 只有低頻通信部分。低頻通信的發(fā)送端采用RLC串行諧振的方式實(shí)現(xiàn)，低頻通信的接收端采用RLC并行諧振 方式感應(yīng)空間磁場。低頻通信的實(shí)現(xiàn)分作四層，分別為物理層、鏈路層、通信層和應(yīng)用層(如 圖5所示)。
1.物理層
低頻通信采用125kHz的載波頻率，即串行RLC發(fā)射電路和并行RLC接收電路都應(yīng)在125kHz 諧振。并且為了使低頻通信的通信距離限定在一定范圍內(nèi)，保證標(biāo)定時(shí)標(biāo)定儀器發(fā)出的信號(hào) 不被其他輪胎壓力傳感器接收到，發(fā)射電路應(yīng)采用比較小的輸出功率，通過控制電阻R2的值 可以控制輸出功率。在進(jìn)行方案實(shí)施時(shí)，采用如下電氣參數(shù)
表l實(shí)施方案的電氣參數(shù)
元件號(hào)值/型號(hào)單位
UlLM356---
U2PCF7991---
Cl560pF
C24700pF
Rl56kQ
R250Q
Ll7.2mH
345mH
按照表1中所示的參數(shù)進(jìn)行實(shí)施，無論是串行諧振發(fā)射，還是并行諧振接收電路，諧振
點(diǎn)都在125kHz，通過圖4中U2輸出頻率為125kHz、占空比50%的方波信號(hào)，即可在空間中 形成相同頻率的磁場，圖5所示的接收端感應(yīng)到空間磁場后在比較起U1兩個(gè)輸入端形成感應(yīng) 電動(dòng)式，通過U1后輸出高電平。接收線圈L1和發(fā)射線圈L2都采用了 l維線圈方式，這就要 求在通信時(shí)兩個(gè)線圈軸心線盡量平行，夾角不應(yīng)大于3(T 。另一較佳的應(yīng)用實(shí)例是接收線圈 L2采用2維或3維纏繞方式，這樣就避免了通信的方向性，使用更加方便。但是，采用2維 或3維線圈也會(huì)增加輪胎傳感器的尺寸。 2.鏈路層
通信采用ASK調(diào)制，即由有125kHz諧振信號(hào)輸出和無諧振信號(hào)輸出分別代表邏輯'1' 和邏輯'0'。
編碼方式采用兩種，對(duì)于報(bào)文頭，采用固定編碼格式；對(duì)于通信數(shù)據(jù)，采用Manchester 編碼，即由信號(hào)的上升沿表示數(shù)據(jù)'1'，下降沿表示數(shù)據(jù)'0'(如圖6-圖7)。3. 通信層
通信層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的成幀管理，數(shù)據(jù)幀內(nèi)容包括報(bào)文頭，數(shù)據(jù)以及校驗(yàn)字，報(bào)文頭為固定 格式，如圖7-l所示。在一個(gè)較好的實(shí)施方式中，校驗(yàn)可采用Checksum校驗(yàn)和的方式，如果 對(duì)數(shù)據(jù)通信可靠性的要求較高，也可采用CRC16校驗(yàn)的實(shí)施方式。
在通信層加入軟件隨機(jī)碼，每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)都隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)16比特長度的隨機(jī)碼并一同 發(fā)送，輪胎傳感器進(jìn)行射頻輸出時(shí)返回該隨即碼，這樣標(biāo)定就可以通過其辨別數(shù)據(jù)的有效性， 可防止其它輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的信號(hào)干擾。隨即碼的產(chǎn)生可采用診斷儀器的系統(tǒng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)。
4. 應(yīng)用層
應(yīng)用層數(shù)據(jù)由軟件的不同應(yīng)用具體定義，在標(biāo)定系統(tǒng)中，可以由標(biāo)定的內(nèi)容定義，其包 括輪胎壓力報(bào)警閾值、輪胎溫度報(bào)警閾值、傳感器的工作周期，數(shù)據(jù)幀的發(fā)送次數(shù)以及軟 件隨即碼等等。
權(quán)利要求1、一種汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)定儀，它包括兩部分，一為輪胎壓力傳感器，二為診斷標(biāo)定設(shè)備，其特征在于輪胎傳感器包括中央控制模塊(2)、傳感器(1)、射頻發(fā)射電路和低頻接收電路，輪胎傳感器連接低頻接收電路和中央控制模塊(2)，中央控制模塊(2)連接射頻發(fā)射電路和傳感器(1)，標(biāo)定儀器包括單片機(jī)、低頻發(fā)射電路、射頻接收電路、人機(jī)界面和通信接口組成，單片機(jī)連接低頻發(fā)射電路，輪胎傳感器連接射頻接收電路，射頻接收電路連接單片機(jī)，單片機(jī)連接人機(jī)界面和通信接口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)定儀，其特征在于所述的低頻接收電路包 括電感L1、電阻R1、電容C1組成的并聯(lián)諧振電路和比較器U1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)定儀，其特征在于所述的低頻發(fā)射電路包 括電感L2、電阻R2、電容C2組成串聯(lián)諧振電路和反向緩沖放大器U2。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)定儀，其特征在于所述的人機(jī)界面采用 4x4鍵盤陣列和點(diǎn)陣式液晶顯示器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)定儀。它包括兩部分，一為輪胎壓力傳感器，二為診斷標(biāo)定設(shè)備，輪胎傳感器包括中央控制模塊2、傳感器1、射頻發(fā)射電路和低頻接收電路，輪胎傳感器連接低頻接收電路和中央控制模塊2，中央控制模塊2連接射頻發(fā)射電路和傳感器1，標(biāo)定儀器包括單片機(jī)、低頻發(fā)射電路、射頻接收電路、人機(jī)界面和通信接口組成，單片機(jī)連接低頻發(fā)射電路，輪胎傳感器連接射頻接收電路，射頻接收電路連接單片機(jī)，單片機(jī)連接人機(jī)界面和通信接口。本實(shí)用新型可簡單的實(shí)現(xiàn)輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)傳感器的診斷和標(biāo)定，適用于任意配置的車型，且不受其它車輛上的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的干擾，也不影響其它車輛。
文檔編號(hào)B60C23/04GK201161534SQ200820089300
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者劉志遠(yuǎn), 浩 孫, 碩 楊, 王寶金 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)