智能化汽车电控系统

作者：南京地之声科技开发有限公司 许立刚

欢迎访问e展厅 展厅 2 汽车电子展厅 车灯, 遥控发射器, 汽车娱乐系统, TPMS胎压监测, 汽车防盗器, ... 在汽车电控系统中使用射频智能卡以形成智能化的汽车电控系统，使汽车电控制系统实现点火、报警及防盗控制，并支持多种设备信息的采集、显示和管理等功能。这是一种创举和革新。 高档的汽车、摩托车的电控系统通常由载有密码的射频智能卡（也称为射频钥匙）和电子控制器组成。射频卡之所以具有智能，主要是软件程序所赋予的，这也是该项技术的关键所在，其运行过程是在核实密码和其他内部信息后，通过一个电子控制器内的微电脑发出各种命令，如产生开锁电信号、接通电源、驱动点火器、撤除报警等。这样不仅使非法复制的钥匙无法起动汽车，而且用撬锁、短路跳接线等方法同样无济于事。 智能化电控系统的功能和特点 1、智能钥匙实现了极高的防盗性能 车主用含有自身身份的智能钥匙（该智能钥匙内嵌智能感应卡，外形与传统车钥匙一致）接近汽车，车内的接收感应器可以测得钥匙内的用户身份，由智能算法进行身份验证，验证通过方能撤消报警，接通电源，准备启动。否则，将无法启动发动机。该部分的高防盗性能在于以下两点： ●智能射频卡感应 车主用智能钥匙进行一次身份验证通过后，用于验证的智能算法即被更新。系统密码如果验证出错超过三次，电控系统即被自动锁定，只有合法的钥匙才能解锁，重新启用电控系统，保证系统的安全性。而其他的所谓智能化电子解码发动防盗系统算法固定，或在有限的几种算法之间循环执行，也有的使用电阻值匹配法，专业的偷车团伙用频谱分析仪就可以很容易破解。据报道，世界最先进的汽车防盗设备于2002年在德国诞生，该设备每用过一次就自动更换密码，所以永远没办法盗窃。因此，我们的智能汽车电控技术是和世界最先进技术同步的。 ●通过软件的智能化实现协议点火 该系统改变了传统的依靠跳线、短接线等方法的点火方式，在汽车对车主通过身份验证后，还需要由微电脑发出点火命令，使用自己设定的特殊通信协议才能点火启动，从而杜绝了偷车者用跳线、短接线等方法进行盗车的可能性。 2、存储技术实现了数据的安全性 该系统可以智能化地实时地保存一些基本参数，诸如温度、里程、油耗、电压和一些特殊数据（只需要在这些部位安装特殊传感器和黑匣子匹配）。作为汽车的“黑匣子”，保存了整个汽车的历史数据，同时这些数据可以由电脑读出。它带来的直接好处是：该“黑匣子”内的数据可以作为汽车购买之后使用过程中的真实历史记录，当发生纠纷时，可以作为处理问题的最具说服力的证据。 3、由微电脑和传感技术实现良好的用户接口 通过先进的传感技术，系统可随时向司机显示该车在运行时的有关状态，如发动机的温度、油耗等。由于微电脑的存在，司机可以在液晶显示器上看到汽车在负载和空载时的油耗区别，车速在40Km、80Km、120Km等不同速度下的实际油耗，还可以知道在限定的一端路程内的实际油耗，在当前的载重和车速下还可以跑多少公里，甚至可以知道油门踩下去消耗了多少油等等。同时，该系统采用的液晶显示屏可显示汉字、图形、数字、英文等多种图形和文字，以图文并茂的方式，解决了以往数码管显示屏单调、显示内容单一的缺点。据了解，宝马汽车目前是按照出厂时的标称油耗来计算并显示剩余公里数，无法实时动态显示最新变化的数据。 另外需要说明的是，本系统的电路采用了中功率三极管担当电磁离合器驱动电路，可以驱动负荷电流在0.8A以内的各种电锁专用电磁离合器、继电器或电机。如果要驱动更大负荷，可以改为继电器驱动方式，将三极管输出接到继电器线圈即可，但这样会增大功耗。 射频模块所匹配的天线线圈的参数必须准确，否则读卡性能将达不到设计要求。制作天线时，必须用仪器测量其参数。该线圈对钥匙型感应体的识别距离最大为80mm，对卡片型感应体的识别距离最大为120mm。 为了最大限度地延长电池的使用寿命，当几秒钟没有操作发生时，电路自动进入低功耗状态，即所谓“睡眠态”，这是通过软件控制和射频模块的工作状态实现的。 控制器的设计 1、控制器的硬件设计 控制电路由单片机（U1）、钥匙存储器（U2）、射频模块（U3）、人机界面部件、电磁离合器驱动电路和射频天线组成，采用自带直流电源或汽车蓄电池供电。 单片机选用Atmel或Philips等公司的C51系列单片机。它的端口数和存储空间可满足本电路的功能要求。单片机的工作频率为11.0592MHz或18.432MHz。如果还要扩展其他功能，例如改用12或16键键盘、增加日历时钟或外扩存储器，可以选用端口数和ROM更大的单片机。 钥匙存储器选用Atmel等公司的24C02,可存储30个钥匙。如果打算存储更多的钥匙，应选用该系列更大容量的型号。 2、控制器的软件设计 硬件需要与高效率的软件相配合，才能实现感应电子锁的各种功能。软件源代码使用C语言编写，最终代码固化于微电脑的Flash ROM内。 正因为拥有了先进的软件配合硬件的设计，所以该系统不仅具有先进的智能化功能，同时具备了世界一流水平。 作者简介:许立刚，1996年毕业于西北工业大学自动化控制和无线电专业，现任南京地之声科技开发有限公司总工程师。曾参与我国自主设计的“飞豹”军用歼击轰炸机上的嵌入式芯片及自动控制系统。1990年代独立完成了全深圳市BUS公司大巴车上安装GPS定位系统的设计与研发。与欧洲PHILIPS公司有着长期的合作关系，一直从事为飞利浦的芯片进行二次开发的工作，研制智能卡应用系统多年，已成功研发了汽车、摩托车的电控系统。 射频卡射频卡（简称RF卡或非接触IC卡）是一种以无线方式传送数据的集成电路卡片，它具有数据处理及安全认证功能等特有的优点。 与接触式IC卡相比较，射频卡具有以下优点： ●可靠性高 卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。例如：由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰尘、油污等导致接触不良而造成的故障； 卡表面无裸露的芯片，无须担心芯片脱落、静电击穿、弯曲损坏等问题； ●操作方便、快捷 由于非接触通讯，读写器在1～10cm范围内就可能对卡片操作，所以不必象IC卡那样进行插拔工作。由于使用时没有方向性，卡片可以任意方向掠过读写器表面，可大大提高每次使用时的速度； ●防冲突 射频卡中有快速防冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰，因此读写器可能“同时”处理多张非接触式射频卡； ●应用范围广 射频卡中有多个分区，每个分区又各自有自己的密码，所以可以将不同的分区用于不同的应用中，实现一卡多用。由于该卡可应用于不同的系统，用户可根据不同的应用设定不同的密码和访问条件； ●加密性能好 射频卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可再更改；射频卡与读写器之间采用双向验证机制，即读写器验证射频卡的合法性，同时射频卡也验证读写器的合法性； 处理前，卡要与读写器进行三次相互认证，而且在通讯过程中所有的数据都加密。此外，卡中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。 目前，射频卡在国内外已经得到了广泛的应用，如汉城、巴西、加拿大、新加坡等国的公交、地铁收费系统。我国上海、南京、珠海、太原等城市也已发行了公交卡。此外公路收费、停车场收费、门禁系统、考勤系统以及购物收费系统也都应用了射频卡。(end)

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