有关电控悬架及底盘的基础知识.docx

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1、有关电控悬架及底盘的基础学问悬架主要影响汽车的垂直振动。传统的汽车悬架是不行调整的，在行车中车身高度的变化取 决于弹簧的变形。因此就自然存在了一种现象，当汽车空载和满载的时候，车身的离地间隙 是不一样的。尤其是一些轿车接受比拟松软的螺旋弹簧，满载后弹簧的变形行程会比拟大, 导致汽车空载和满载的时候离地间隙相差有几十毫米，使汽车的通过性受到影响。汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求。一般行驶时需要松软一点的悬架以求舒适感，当 急转弯及制动时又需要硬一点的悬架以求稳定性，两者之间有冲突。此外，汽车行驶的不同 环境对车身高度的要求也是不一样的。一成不变的悬架无法满意这种冲突的需求，只能实行 折中的方

2、式去解决。在电子技术进展的带动下，工程师设计出一种可以在肯定范围内调整的 电子掌握悬架来满意这种需求，这种悬架称为电控悬架，目前比拟常见的是电控空气悬架形 式。以前空气悬架多用于大客车上，停车时悬架下降汽车离地间隙削减，便于乘客上下车，开车 时悬架提升便于通行。这种空气悬架系统由空气压缩机、阀门、弹簧、气室（气囊）、减振 器所组成。车辆高度直接靠阀门掌握气室的空气流进流出来调整。现在轿车用的电控悬架引入空气悬架原理和电子掌握技术，将两者结合在一起。典型的电控 悬架由电子掌握元件（ECU）、空气压缩机、车高传感器、转向角度传感器、速度传感器、 制动传感器、空气弹簧元件等组成。空气弹簧元件是由电控

3、减振器、阀门、双气室所组成。电控减振器顶部有一个小型电动机, 可通过它转动一个调整量孔大小的掌握杆将阻尼分成多级，从而实现掌握阻尼的目的。阀门 也充当了一个调整气流的作用，通常双气室是连通的，合起来的总容积起着空气弹簧的作用, 比拟松软；但当关闭双气室之间的阀门时，那么以一个气室的容量来担当空气弹簧的作用，就 会变得硬，因此阀门起到掌握“弹簧”变软变硬的作用。电控悬架工作时，阀门的相互作用掌握通向空气弹簧元件的气流量。传感器检测出汽车的行 驶状态并反应至ECU, ECU综合这些反应信息计算并输出指令掌握空气弹簧元件的电动机和 阀门，从而使电控悬架随行驶及路面状态不同而变化：在一般行驶中，空气弹

4、簧变软、阻尼 变弱，获得舒适的乘坐感；在急转弯或者制动时，那么快速转换成硬的空气弹簧和较强的阻尼, 以提高车身的稳定性。同时，该系统的电控减振器还能调整汽车高度，可以随车速的增加而 降低车身高度（减小离地间隙），削减风阻以节约能源；在车速比拟慢时车身高度又可恢复 正常。汽车收音机通常也是受害部件：MCU可能产生大量的FM波段谐波，严峻降低声音质量。分 布在汽车中的其它模块也可能受到类似的影响，基于MCU的模块产生的放射噪声经由线缆传 播出去，假如MCU产生足够强的噪声对文本和语音进行干扰，那么无绳 和寻呼机也简洁 受到干扰。EMC设计很多EMC设计技术都可以应用到电路板和SoC设计中。最具共性

5、的局部就是传输线效应，以 及布线和电源分布网络上的寄生电阻、电容和电感效应。当然，SoC设计中存在很多与芯片 自身相关的技术，涉及基底材料、器件几何尺寸和封装等。首先了解传输线效应。假如发送器和接收器之间存在阻抗不匹配，信号将产生反射并且导致 电压振铃现象，因而降低噪声容限，增加信号串扰并通过容性耦合对外产生信号放射干扰。 IC上的传输线尺寸通常特别小，因此不会放射噪声或者受到辐射噪声的影响，而电路板上 的传输线尺寸通常比拟大，简洁产生这种问题，最常用的解决方法是使用串联终结器。在SoC设计中，噪声主要通过寄生电阻和电容来传导，而不是以电磁场的方式辐射。CMOS 芯片通过一种外延工艺实现极低电

6、阻基底的方法来增加抗闭锁的力量，而基底的底侧为基底 噪声供应了一种有效的传导路径，使得很难将噪声源同敏感节点在电气上分隔开来。很多并行的p +基底触点(contact)为阻性耦合噪声供应了一个低阻抗路径。在n阱和p沟 道晶体管P基底的侧壁以及底部之间会形成寄生电容，因而产生容性耦合噪声，并 且在n沟道晶体管的基底和源区之间形成pn结(见图1)。单个pn结电容特别小，在一个VLSI的SoC设计中并行的电容总和通常是几个纳法，在连接 到电源网络之前将源区和基底直接连接可以短路掉这个电容。这种技术还消退了进入基底的 瞬时负电流而导致的体效应(body effect) o体效应会增加耗尽区，并导致晶体

7、管的Vt变高。 同样的技术也可以应用于n阱p沟道晶体管，以减小容性耦合噪声。然而，包含层叠晶体管的数字电路或者模拟电路通常都需要隔离源区。在这种状况下，增加 Vss到基底或者Vdd到基底的电容能够降低噪声瞬态值。对模拟电路设计来说，体效应通过 转变偏置电流和信号带宽降低了电路性能，因此需要使用其它解决方法，如阱隔离。对数字 电路，接受单一的阱最抱负，可以降低芯片面积。通过认真的设计可以对体效应进行补偿。基底噪声的另一个来源是碰撞离化(impact-ionization)电流，该噪声跟工艺技术有关，当 NM0S晶体管到达夹断(pinch-off )电压时就会消失这种状况。碰撞离化会在基底产生空穴

8、 电流(正的瞬间电流)。通常，基底噪声的频率范围可能高达1GHz,因此必需考虑趋肤效应。趋肤效应是指导体上 随着深度的增加感应系数增大，在导体的中心位置到达最大值。趋肤效应会导致片上信号的 衰减以及信号在芯片p +基底层的失真。为最大程度减小趋肤效应，要求基底厚度小于150 微米，该尺寸远远小于某些基底允许的最小机械厚度，然而更薄的基底更易碎。噪声源微掌握器内部存在四种主要的噪声源：内部总线和节点同步开关产生的电源和地线上的电 流；输出管脚信号的变换；振荡器工作产生的噪声；开关电容负载产生的片上信号假象。很多设计方法可以降低同步开关噪声(SSN)。穿透电流是SSN的一个主要来源，全部的时钟 驱

9、动器、总线驱动器以及输出管脚驱动器都可能受到这种效应的影响。这种效应发生在互补 类型的反相器中，输出状态发生变化时p沟道晶体管和n沟道晶体管瞬间同时导通。确保 在互补晶体管导通之前关断另一个晶体管就可以实现穿透电流最小，在大电流驱动器的设计 中，这可能要求一个前置驱动器来掌握该节点信号的转换率。切断不需要使用模块的时钟也可以降低SSN。很明显，该技术同具体应用特别相关，应用该 技术可以提高EMC性能。在类似摩托罗拉的MPC555和565这样高度集成的微掌握器芯片中， 全部芯片的外围模块都具有这样的功能。SSN也会产生辐射干扰，瞬间的电源和地电流会通过器件管脚流向外部的去耦电容。假如该 电路(包

10、括邦定线、封装引线以及PCB线)形成的环路足够大，就会产生信号放射。而环路中 的寄生电感会产生电压降，将进一步产生共模辐射干扰。共模辐射电场E的强度由下面等式计算：E = 1.26 x 10-6 Iw f 1/dE = 1.26 x 10-6 Iw f 1/d这里E的单位是伏特/米，Iw的单位是安培，f是单位为赫兹，1是路径长度，d是到该路径 的距离，1和d的单位都是米。简单设计中频率由特定的应用需求来确定，不行能降低， 因此SoC设计工程师必需认真考虑如何通过降低Iw或1来降低电场强度。处理好时钟域也能降低SSN。很多优秀的SoC设计都是同步电路，这样简洁在时钟上下沿处 产生很大的峰值电流。

11、将时钟驱动器分布在整个芯片中，而不是接受一个大的驱动器，这样 可以使瞬态电流分布开。此外一种可能的方法是确保时钟不相互重叠。当然必需留神避开由于时序不匹配而产生竞争。更重要的是，时钟信号应当在远离敏感的I/O规 律信号，特殊是模拟电路。当前的简单嵌入式MCU有很多输出信号，大多数输出信号都必需能够快速地响应电容负载。 这些信号包括时钟、数据、地址和高频串行通信信号。对内部节点来说，穿透电流和容性负 载都会产生噪声。应用同样的技术处理内部节点可以解决输出管脚驱动器电路噪声问题。此 外，管脚上信号的快速变换会产生反射引起的输出信号线上的信号振铃和串扰。将这种类型的噪声源减到最小有很多解决方案。输出

12、驱动器可以设计成驱动强度可以掌握, 并且可以增加信号转换速率掌握电路来限制di/dto由于大多数器件测试设施同最终应用相 比，测试节点电容更高，所以通常更情愿指定一个固定值来实现驱动强度的掌握。例如，假 定MPC5XX系列的MCU微掌握器芯片的CLK0UT满驱动强度是一个90pF的负载，并且是专为 测试目的而设定。除了由于时序而考虑满驱动强度外，最好使用降低的驱动强度。上面介绍的技术对于降低噪声有乐观的作用，由于瞬态电流包络延长，平均的电流实际上会 增加。在芯片上实现一个LVDS物理层也可以减小由于输出管脚上大的瞬态电流产生的噪声, 这种方式依靠差模电流源来驱动低阻抗的外部负载(图2)o电压的

13、摆幅限制在300mV范围 内。支持这种技术所需增加的管脚可以通过削减电源管脚来弥补，由于这种实现方式有效地降低 了片上瞬态电流，因而输出驱动器通过电源基本上维持一个恒定的直流电流，而传统驱动器 中的瞬态电流那么会在电容性负载上产生大的电压摆幅。在振荡器设计中有两个方面会影响到EMC：输入和输出信号波形的外形会产生影响；通过频 率抖动来实现频谱展宽并降低其窄带功率的力量。振荡器从本质上属于模拟电路，因而对工艺、温度、电压和负载效应比SoC中的数字电路更 敏感。使用自动增益掌握(AGC)电路形式的反应来限制振荡器信号幅度可以消退大局部这些 效应。AGC的此外一种替代实现就是双模式振荡器，可以在高电

14、流模式和低电流模式之间切 换。初始状态下，电源接通时使用高电流模式确保较短的启动时间，然后切换到低电流模式 确保最小噪声。在集成了作为振荡器电路一局部的锁相环的SoC设计中，可以采用频率抖动在很小的范围内 转变时钟频率，这样随着频率在一个范围上绽开，可以削减基本能量。整个系统设计必需认 真考虑确保这种转变的比率以及频率范围不会影响最终应用中关键器件的时序。而在类似 CAN、异步SCI和定时的I/O功能等广泛应用于汽车的串行通信中不能实行该方式。芯片上 的开关噪声说明其自身就是期望信号输出的一个阻尼振荡，这是电感与芯片上负载电容串联组合而产生的结果。对一个典型的片上总线来说，负载是一个连接到很多

15、三态缓冲器的长的 PCB布线，该负载的主体是电容，包括栅极，pn结以及互联电容。消退电感或者降低di/dt可以减小或者消退噪声。只有当噪声幅度大到会引起连接节错误开 关时，才需要认真考虑设计中的噪声问题。降低对于外部噪声源的敏感性包括对外部器件以及内部设计的考虑。外部的瞬态电流会引起 管脚上的两种状况：电压变化会导致容性耦合的电流进入器件；超出电源范围的电压最终会 通过电阻路径将电流传导到器件中。汽车电子设计中，通常用外部RC滤波器来限制瞬态电压摆幅和注入电流。必需留神，确保 外部器件值考虑到漏电流效应，尤其是模拟输入时。值得留意的是，MCU和外围IC的I/O 管脚通常多达200个,这种解决方

16、案所需的额外本钱和电路板空间使工程师在系统设计中不 情愿接受。最好的解决方法是实现在芯片上的高度集成。硬件和软件技术可以协同实现EMC性能要求。例如，很多MCU都具有在外部总线上输出内部 访问的力量，通常状况下这些都是不行见的。这种方式对于调试特别有用，但是在一些设计 不当的系统中可能会产生外部的总线竞争，从而使相关噪声增加。在过去的工作中我曾遇到芯片上A/D变换器读取值不正确的类似问题，该问题看上去好像噪 声在某种程度上干扰了测量或者是变换。通过了解系统的硬件结构图，从外表上了解A/D 变换器的输入局部好像一切都很正常，但是我留意到外部的EPROM以某种方式实现解码，而 这种解码方式在某些特

17、别特殊的状况下可能会引起总线竞争，这种竞争不会影响程序的任何 运行，但是会产生足够的噪声，因此会消失A/D变换偶然的错误。通过转变解码规律就快速 解决了这个问题。汽车上的电子掌握单元ECU现代轿车发动机大都用电子燃油喷射系统，其中有一个形似方盒子的掌握元件叫“ECU”， ECU的称谓较多，有人称它为电脑，有人称它为微机，还有人称它为微处理器，那么，它实 际上是个什么东西呢？简洁地说，ECU由微机和外围电路组成。而微机就是在一块芯片上集成了微处理器（CPU）, 存储器和输入/输出接口的单元。ECU的主要局部是微机，而核心件是CPU。ECU将输入信 号转化为数字形式，依据存储的参考数据进行比照加工

18、，计算出输出值，输出信号再经功率 放大去掌握假设干个调整伺服元件，例如继电器和开关等。因此，ECU实际上是一个“电子掌 握单元（ElectronicControlUnit）,它是由输入电路、微机和输出电路等三局部组成。输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成肯定 伏特的输入电平。从传感器送到ECU输入电路的信号既有模拟信号也有数字信号，输入电路 中的模/数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，然后传递给微机。微机将上述已经预处 理过的信号进行运算处理，并将处理数据送至输出电路。输出电路将数字信息的功率放大, 有些还要还原为模拟信号，使其驱动被控的调整伺服元件工

19、作。目前在一些中高级轿车上，不但发动机上应用ECU,在其它很多地方都可觉察ECU的踪影。 例如防抱死制动系统、4轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、平安气囊系统、多 向可调电控座椅等都配置有各自的ECU。随着轿车电子化自动化的提高，ECU将会日益增多, 线路会日益简单。为了简化电路和降低本钱，汽车上多个ECU之间的信息传递就要接受一种 称为多路复用通信网络技术，将整车的ECU形成一个网络系统，也就是CAN数据总线。汽油发动机的传感器介绍在20世纪60年月，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪 表或指示灯连接。进入70年月后，为了治理排放，又增加了一些传感器来关心掌握

20、汽车的 动力系统，由于同期消失的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持肯 定的空燃比以掌握排放。80年月，防抱死制动装置和气囊提高了汽车平安性。今日，传感 器已是无处不大。在动力系统中，有用来测定各种流体温度和压力（如进气温度、气道压力、 冷却水温柔燃油喷射压力等）的传感器；有用来确定各局部速度和位置的传感器（如车速、节 气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀（EGR）的位置等）；还有用于 测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器；确定座椅位置的传感器；在防抱死 制动系统和悬架掌握装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器；保护前排乘员的 气囊，不

21、仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器，还需要乘员位置、体重等传感器来保证 其准时和精确 的工作。面对制造商供应的侧量、顶置式气囊以及更精致的侧置头 部气囊，还要增加传感器。随着争论人员用防撞传感器（测距雷达或其他测距传感器）来推断 利掌握汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩，使制动系统成为汽车稳定性 掌握系统的一个组成局部。总之，。老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的，由于有着明确的最大值或最小值的 限定，其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向进展,它们的输出值将得到更多的相关采用。为此，制造商们正在开发和生产更好的传感器。下面 介绍一些一些这方面

22、的新产品。离子检测系统三菱(Mitsubishi电子公司)正在开发一种车用离子检测系统。这个系统能够通过检 测离子来监控发动机每个气缸的燃烧状况。当可燃混合气持续燃烧时，在燃烧峰面四周就会 发生电离现象。把一个带偏压的测头放入气缸，就可以测出与电离状况相关的离子流。这个能反映发动机各种燃烧状况的信息掌握系统由带测头的火花塞、装有测试附件 的点火线圈及一套处理离子流信号的电子模块构成，它可以判别每个缸的点火、燃烧及爆震 状况。进一步的功能将是对发动机的混合气状况加以监控，即依据离子流所显示的燃烧状况 来掌握每个缸的空燃比。冷车运转时的发动机所排放的CO和HC是最多的，这就要求氧传感器尽快起动进入

23、 闭环掌握状态。NGK火花塞研制出一种新型氧传感器，它能在15s内到达闭环掌握。 通过缩小加热区和降低阻抗，改进了传感器的加热装置。由于接受新材料和新的温控系统, 使加热器的寿命与现有类型相近，改善了低温特性。侧滑传感器博世公司开发一种双向传感器，它是由接受压电晶体的线性加速度计组合而成。这 样的组合更有利于传感器的设置、信号处理和封装。这种传感器有两个经过显微加工的信号 发生器并各自对应着所测加速度方向的基准面，对应于某个基准面的独立信号就能测出相应 的作用力。而很高的品质因数Q值使传感器的封装可以在常压下进行。压电谐振式角速度传感器三菱电子公司开发的这种传感器为玻璃一硅一玻璃结构，其谐振局

24、部是一个用浸蚀 法制成的硅梁。通过外置振荡器激发，其谐振频率约为4KHz。梁的厚度与硅片相同，它的 宽度和长度通过浸蚀加工来打算。硅梁和玻璃支架的连接接受了真空下的阳极焊接工艺，以 确保其固有频率变化很小。角速度的变化可依据硅梁振动频率变化引起的梁两侧玻璃支架上金属电极间的电容 变化值测出。传感器电路由电容电压(CV)转换器和同步解调器构成。CV转换器是一个转换电容的比拟器(ASIC)。当测量范围在200。/s时，非线性为1%。高压传感器Dens。公司开发一种浸入式高压传感器。这些传感器可用来检测机油、液压系统、 汽油以及空调制冷剂的压力，如制动器的液压掌握系统、怠速下的空调机压缩器和动力转向

25、 泵、燃油掌握系统、悬架掌握系统以及自动变速器中的液压换挡系统。这些系统的压力变化 在220Mpa,而传感器可耐压38Mpa。这种传感器使用一种树脂胶而不是通常使用的金属和玻璃来封装，以形成足够大的 油分子通道，实现了外型和元件间封尺寸的优化设计。包括压力感应元件和放大电路在内的 全部元件都集中在一块芯片上。直热式检测装置GM研发中心正在试验使用一种直热式检测系统来抑制后排末成年人座椅(RFIS)处 的侧量气囊绽开。将乘员席外表的温度与驾驶员座椅表现温度加以比照，假设两者不同且与预 定值差异较大，那么气囊的绽开就会受到抑制。乘员席的温度由安置在座椅外表的热敏电阻来 测定，可接受直热式或非直热式

26、热敏电阻。实际上这种抑制系统可接受多种检测方式，当直热式探测器的工作不够牢靠时，可 接受其他方式来提高该系统的牢靠性。曾有人建议配置别的传感器，如测量体重、电容、振 动，使用超声波、微波、光学及红外线等。还有人建议为一个抑制系统配置多种检测装置, 使其工作更加牢靠。机油粘度传感器何时更换机油一般是依据厂家规定的时间或里程来进行。少数厂家接受了更先进的 方式，通过纪录发动机转速和温度来计算换油间隔。Lucas Varity公司正在研制一种压电 振动式粘度传感器，其工作原理与振动式粘度计相近一一振子(球型、片状或棒式)在受到粘 滞阻尼时其振频会发生衰变。因此，依靠不同外形的振子，就可以测出粘度和密

27、度的一些参 数。有一种振动式粘度计的振子是石英棒，它能被激发扭振，通过测量与液体粘度相对应的 振幅和谐振频宽，就可以确定粘度(精确地说应是粘度和密度的综合值)。可见,振动式粘度计是通过测量液体所传递的切变波形来确定粘度的一种装置。然而，由于传感元 件与液体的接触处切变波形会产生畸变而导致测试值与液体的对应关系较差。粘度传感器设置了一种界面来改善传感元件与液体之间的接触关系，其原理与我们 熟知的应用于生物医学和海洋船舶上的超声波换能器相像。传感器的核心是一个压电转换器，在它两侧施加电压时，就会产生切向运动。电极 是用金属蒸发沉积法布置在压电晶体外表，然后整体涂上一层绝缘层。一台扫频仪通过振荡器所

28、产生的交变电压来确定传感元件的谐振频率。由于在谐振 时，传感元件的电阻到达最大值，随着液体粘度的变化，这个蜂值也相应变化，并通过峰值 检测电路转化为电压信号。绝缘层的厚度依据所测粘度的范围来确定，由于从液体界面处反射回来的切变波必 需被绝缘层全部汲取，所以绝缘层的厚度大约是四分之一个波长。磁敏式速度传感器SST技术开发了一种一体化的传感器，它是把高磁阻(GMR)材料与半导体装 置合为一体的磁敏式速度传感器。高磁阻材料的特点是随磁场的变化其电阻值也发生变化。 半导体装置是由制作在同一块BICMOS电路板上的信号处理器和电压调整器所构成。先将高 磁阻材料喷镀在BICMOS板基上，接受光刻腐蚀工艺将

29、其制成电阻，通过铝箔把其连入BICMOS 电路，再周边镀上一层合金以聚集磁力线。这种传感器是双极型结构，通过电平转换输出一个方波形脉冲信号，其输出频率与 软磁信号轮齿的回转频率是相同的，而励磁机构是一块永久磁铁。由于传感器的信号处理电 路是直流耦合式，所以可处理零速状态。而其具有高灵敏度使之在较大气隙下也能工作。接受上述技术的ABS传感器具有零速处理、输出信号在两电平之间变化的双极型结 构，脉冲频率与信号轮齿或磁极的回转频率相同的特点。在允许温度和工作频率范围内，其 频宽比为(5010)%,轮齿模数2. 5时，气隙特性可达3nlm汽车防盗GSM报警系统设计摘要本文首先简洁介绍本公司研发的GSM

30、汽车防防盗报警系统的工作原理和设计过 程。接着具体介绍Freescale半导体公司最新推出的新型加速度传感器的工作原理，并与 汽车防盗GSM报警器的结合的实际应用状况。最终小结本设计使用加速度传感器的状况、 存在的问题以及设计的改进思想。1引言随着中国经济的蓬勃进展，人们的生活水平日益提高，汽车的应用进展快速，各类汽车的拥 有量不断提高。汽车的普及应用为人们的生活带来了便利，但同时汽车的使用也给人们提出 了一大难题一一汽车防盗。汽车防盗成为了有车主们生活中的热门话题，也是汽车制造商关 怀的热点，目前各种汽车防盗方法和产品层出不穷。但是，汽车防盗问题照旧没有完全解决, 可谓道高一尺、魔高一丈。汽

31、车失窃案件还是时有发生，为人们的生活和财产带来很大的损 失。现有的方法有基于物理措施的，如防盗车门，防盗车窗；也有借助电子手段的，如电子 门锁，电子报警器等等。随着科技的进展，汽车是越来越平安了，但是窃车贼的手段也是越来越高超了。防盗车窗还 是能被打破，电子锁照样能被撬开，也就是汽车盗窃的物理途径不能被完全切断。我们可以 想象这样一个窃车的场景：汽车先被拖到一个偏僻的角落(特别移动)，接着车窗或者车门 被强力翻开(特别的振动和震惊)，随后汽车就被盗走了。于是我们想如何在这些特别状况 发生时，能自动的被快速、精确的检测到，同时快速、有效的报警呢？本设计是为了解决传统汽车防盗方式的缺点和缺乏而开发

32、一种崭新的集成传感、掌握和报警 三大功能模块的汽车防盗GSM报警系统，通过安装该报警器在汽车中，当传感器收到汽车 震惊、移动信号时，以GSM网络为信道，把报警信息通过短信/ 通知用户，从而实现精 确、实时的报警效果。2汽车防盗GSM报警器特点现行流行的汽车防盗器可以简洁归纳为三大类，即：机械式防盗器、电子防盗器和网络防盗 器，从盗车者破解的难度看，上述三类防盗器越往后科技含量越高，但价格也基本与科技含 量成正比。(1)机械式防盗器机械式防盗装置是市面上最简洁、最廉价的一种防盗装置，其原理特别简洁，即锁住转向盘、 掌握踏板或挡柄。优点：价格廉价，安装简便，几百元甚至几十元就能搞定。缺点：防盗不彻

33、底，每次拆装比拟麻烦，不用时还得找地方放置。(2)电子防盗器 电子防盗装置电子防盗就是给车锁加上电子识别码，开锁或配钥匙都需要输入十几位密码。 电子防盗的最大卖点在于密码解锁和声讯报警。电子防盗装置的主要功能有以下四种：声讯报警功能、平安提示功能、遥控寻车功能、中心 门锁遥控功能。(3)网络防盗器网络防盗装置即采用现代电子信息技术、航天技术和网络技术，实现汽车与车主的实时信息 反应，以全球卫星定位系统(GPS)为代表。其采用接收卫星放射信号与地面监控设施和GPS 信号接收机组成全球定位系统，卫星星座连续不断发送动态目标一一汽车的三维位置、速度 和时间信息，从接收到的反应信息来获知汽车当时所处的

34、位置。目前的GPS系统具有车辆 定位、反劫报警、网络防盗、遥控熄火、车内监听、抛锚救援、路况信息、人工导航、车辆 查询等多种功能。GPS防盗的缺陷：一是没有建立卫星定位地面监控中心的地区GPS无法工作；二是由于卫 星数量有限，信息扫描掩盖存在肯定“盲区”，从而使监控实际上常常处于间断“丧失”状 态；三是价格一般都在数千元以上，光安装一套不带显示屏的GPS就需要花费六七千元， 而每年还需向服务商交纳近千元的服务费。昂扬的费用让很多车主望而却步。本公司研发的汽车防盗GSM报警系统是集传统车载式防盗报警单元和GSM全球通移动通信 网路掌握为一体的高科技产品。该产品无需设运营中心，依托掩盖率极高的GS

35、M公众网络, 采用GSM无线通讯业务和短消息增值业务，接受人车互动主动防盗模式，对车辆进行远程 监控和定位；具有遥控监听现场语音功能、遥控呼叫语音报警功能、发送和遥控关闭报警短 消息功能、被劫报警按键、振动报警等功能，使车主摆脱了看不到、听不见的被动防盗尴尬 局面；无需设运营中心，解决了 GPS入网本钱高以及一般的车辆防盗报警器监控范围小， 不胜其烦地声响噪音等问题，能让您的汽车随时随地尽在您的把握之中。3本设计工作原理和设计过程本系统的工作原理是：当汽车患病盗窃时，由于车身的特别运动状况被加速度传感器所监测 到，系统CPU依据两个加速度传感器的三路加速度信息，通过系统设定的分析、处理和分 类

36、算法，生成假设干类报警信息；同时，系统CPU掌握GSM模块发出短信报警。本设计汽车防盗GSM报警系统的实现状况：首先，采用加速度传感器检测汽车的是否存在 特别移动、特别振动、特别振动、特别提升和车身特别切斜等等状况。其次，掌握单元依据CAN busCANtransceiverCANtransceiverTwinCANcontrollerCAN transceiverCAN bus图i汽车普遗采用的控制部局域网汽车用总线技术在北美汽车行业，汽车内有两类网络。 第一类是动力与传动系统网络，用来连接 各个动力与传动部件，有时也包括防抱死 制动系统（ABS）。因此，通常接受高速掌 握器局域网（CAN）

37、总线。动力与传动系统的电子装置在很 大程度上受IC供应商的掌握，系统的差异不大。然而，在车身系统电子装置中，那又是此外一种光景。这是汽车制造商充分展现自我 的舞台。例如，考察一下Mercedes或BMW,你会觉察五花八门的车内气象掌握装置、电 话接口以及仪表总汇。对汽车制造商来说，这是树立品牌的一项举措。因此和动力与传动系 统不同，汽车制造商对车体总线和电子装置拥有很大的掌握权。美国CANCAN最初是一种欧洲标准，此后也在美国得到普及（图1）。其潜在的运行速率可达 IMbits/s,通常以半速率工作，以求掌握射频的辐射量。在某些场合，运行的速率甚至更低, 如 125Kbits/so其次类是车身

38、系统电子装置。它包括蓄电池与仪表盘电子装置一类部件。这些装置 通常是用基于J1850标准的网络连接的。J1850总线的问世约有15年的时间。CAN可也用于车身系统，但这是一种容错式总线。依据定义，CAN是一种两线式总线。 总线内置容错功能，要是两条线中有一条短接至地或开路，网络切换至一线方式，连续工作。法律规范要求，从2线过渡至1线期间不能丧失数据位。为此，车身系统的物理层 芯片比动力与传动设施更简单，即便它运行在较低的速率。但是在故障状态下，时序变得不行猜想。接受CAN,要是传输路径不通畅，最初的 发送方会反复地发送消息。由于发送方未能接收到来自接收方的应答信号，所以它知道线路 发生了故障。

39、这就导致不行猜想的时序，当然仅在故障状态下。一个断裂的节点独占总线而 不断发送消息被称为“串扰傻瓜”。即使汽车的某些部件具有“故障一平安”功能，其它部件未必具有这种功能。例如,算法模型分析、确认上述特别状况的发生。最终，GSM模块收到确认的特别状况信号信息、， 便向预先设置的用户发送报警信息，如公安部门、用户及其次级用户。用户接到报警信息后 还可以回拨监听，实现互动。下面给出一个应用示意图（见图1）：图1本系统的应用示意图下面依据系统框图和软件流程图具体介绍本设计的工作原理和设计过程。图2系统功能框图如图2所示，本系统主要由三局部组成；传感模块、掌握模块和报警模块组成。传感模块由两块加速度传感

40、器组成：MMA1260D和MMA6260Q/MA1260D是一块L 5g的z轴 向加速度传感器；MMA6260Q是一块1. 5g的x-y双轴向加速度传感器，两个加速度传感器 搭配、组合，可以得出xyz三个方向上的加速度信息，进而通过软件算法可以得到速度、 位移等信息。掌握模块是一块56F8323,它是Freescale半导体公司集成精彩的、具有DSP运算力量的、 丰富MCU外围的16位CPU,采用它既可以完成从传感器输入的模拟信号的采样工作，又可 以由它通过集成的SCI掌握器掌握GSM模块的工作。GSM模块，由它发送报警信息完成系统的报警工作。图3是本设计系统主程序的运行流程图，主要实现加速度

41、传感器的信号采集、分析和报警 信息的提取、推断以及分类的工作。此外，还有负责掌握GSM模块相应报警信息的接收和 发送工作。图3主程序流程图4加速度传感器原理和应用Freescale新型加速度传感器的性能分析和应用争论是本设计的一个重点和难点，同时，在 本设计的争论工程中总结出了一些基本的规律，对其多种应用方式也进行了初步的尝试。下 面就先简洁介绍一下加速度传感器的基本特性，接着争论其应用的方式和方法。(1)加速度传感器的特性传感器的芯片选型：在X和Y轴向选用2004年的Freescale半导体公司的新品 MMA6260Q芯片，这是个双轴向低G微机电加速度传感器；在Z轴向选用MMA 1260D芯

42、 片，这是一款z轴向敏感的微机电加速度传感器。微机电器件是一类有着很多优点的半导 体器件，用微机电系统做成的加速度传感器也有传统传感器所没有的新特性。传统的加速度 传感器的核心是一个陀螺仪，它是一个精致的但是昂贵的仪器。而Freescale半导体公司 的加速度传感器是一种外表微机电工艺的集成电路传感器，这种器件是由一个外表微机电工 艺的电容传感元胞和一个信号调理ASIC构成的单个集成电路，见图4,其为加速度传感器 简化的功能方框图：图4简化的加速度传感器功能模块框图(2)应用方式和方法 本设计的争论工作主要集中在加速度传感器的算法争论，并取得了阶段性的成果。在建立算 法和实行试验验证的基础上觉

43、察，加速度传感器的应用可以分成两大类，其对应着两大类算 法。加速度传感器的两类应用分别为动态加速度的应用和静态加速度的应用。其中，动态加速度 的应用可以是震惊、振动、移动、定位信息的检测和掌握；静态加速度的应用可以是目标倾 斜和转动信息的检测和掌握。本设计的应用主要是静态加速度的应用。对应于两类不同的应用，加速度传感器的算法可以归结为两大类，即静态加速度补偿算法和 动态加速度补偿算法。前者是针对动态加速度的应用，其目的是要排解静态加速度，即由重 力引起的加速度对检测结果的影响；后者是针对静态加速度的应用，其目的那么是排解动态加 速度的影响。静态加速度补偿算法的实现主要依靠加速度平衡点自校正的方

44、法来实现；而动 态加速度补偿需要借助于高频滤波的方法，可以接受模拟低通滤波器或者数字低通滤波器滤 除加速度对应的电压信号中由于运动（包括平动、振动等等）。5应用状况和改进设想如上所述，本设计主要是加速度传感器的应用。现在就其在本设计中的应用状况作个总结, 并提出一点改进设想。在本设计中实现了加速度传感器的基本应用，也表达了 low-g加速度传感器高灵敏度的特 点。但是在应用中存在很多缺乏，仍须改进。为什么会产生这些问题呢？首先，加速度传感 器有肯定的感应带宽和其变化频率，在设计中接受纯软件，也就是纯数字的设计方法处在缺 陷。数模转换的速度有限，使得快变的加速度信号不能被很好的采集、采用。其次，

45、对于连 续变化的电压模拟量做精度有限的数模数转换必定牺牲模拟量的精度，并且必需考虑数模转 换本身存在的误差使得加速度的定标变得很困难。我们在后续的争论工作中会在一下改进。转变原有的纯软件的实现方法，改为软硬件并用的 方法，把原本的纯软件的积分，也就是数字量的累加改成接受模拟积分器的方法，而且改用 模拟方法的自矫正，增加模拟低通滤波器。6小结本设计着眼于加速度传感器的振动、震惊、倾斜、提升、移动和玻璃破裂等防范信息的数字 信号处理（包括区分、推断、噪音滤除、形态综合分析等等）算法的争论，并结合本公司的 成熟技术一一GSM短信发送和报警技术，构成新的应用一一汽车防盗GSM报警系统，可望 年内向社会

46、推广。网络技术在汽车中的应用摘要：社会进入了信息网络时代，人们对汽车的要求不再满意于一种代步工具，更盼望汽车 是生活及工作范围的一种延长。而随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的飞速进展, 以数字现场总线为代表的现场仪表、设施大量应用，繁琐的现场连线被单一简洁的现场总线 网络所代替，汽车也开头步入网络时代。现在，社会进入了信息网络时代，人们对汽车的要求不再满意于一种代步工具，更 盼望汽车是生活及工作范围的一种延长，在汽车上就像在自己的办公室和家里一样工作和生 活。与此同时，汽车电子化也日益飞速进展，被认为是汽车技术进展进程中的一次革命，汽 车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。随

47、着计算机技术、通讯技术、集成 电路技术的飞速进展，以数字现场总线为代表的现场仪表、设施大量应用，使得传统的现场 掌握技术及现场掌握设施发生了巨大的变化。繁琐的现场连线被单一简洁的现场总线网络所 代替，信号传输质量也大大提高，汽车也开头步入网络时代。依据对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把汽车电子产品归纳为两类：一类是汽 车电子掌握装置，包括发动机、底盘、车身电子掌握。一类是车载汽车电子装置，包括汽车 信息系统、导航系统、汽车音响及电视消遣系统、车载通信系统、上网设施等。 在汽车电子掌握装置方面的应用汽车日益电子化，相关电子设施开头大量应用，这必定将导致汽车布线更长更简单, 而运行牢靠性降低、故

48、障修理难度增大。特殊是电子掌握单元的大量引入，为了提高信号的 采用率，要求大批的数据信息能在不同的电子单元中共享，汽车综合掌握系统中大量的掌握 信号也需要实时交换，传统线路已远远不能满意这种需求。在汽车电子网络中，各电子设施 之间接受了数字式串行通讯，一对总线上有多个设施。这种网络化的设计，简化了布线，削 减了电气节点的数量和导线的用量，使装配工作更为简化，同时也增加了信息传送的牢靠性, 实现了车内的电子设施在分布应用中信息和资源共享，通过数据总线可以访问任何一个电子 掌握装置，读取故障码对其进行故障诊断，使整车修理工作变得更为简洁。目前电子技术进展的方向向集中综合掌握进展：将发动机管理系统和

49、自动变速器掌 握系统，集成为动力传动系统的综合掌握（PCM）；将制动防抱死掌握系统（ABS）、牵引力 掌握系统（TCS）和驱动防滑掌握系统（ASR）综合在一起进行制动掌握；通过中心底盘掌握 器，将制动、悬架、转向、动力传动等掌握系统通过总线进行连接。掌握器通过简单的掌握 运算，对各子系统进行协调，将车辆行驶性能掌握到最正确水平，形成一体化底盘掌握系统 （UCC） o现在汽车已装有上百个传感器，微处理器几十个，某些高端汽车上单台车使用的 CPU个数已到达几十甚至百个。在汽车更加舒适的基础上，如何使汽车更加自动化、智能化、 平安化，使得网络在汽车电子系统中的地位更加突出，通讯线将各种汽车电子装置连接成为 一个网络，通过数据总线发送和接收信息