CN2862221Y - 用于汽车网络系统的遥控防盗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用先进的Keeloq跳码技术予以实现的用于汽车网络系统的遥控防盗装置，包括微控制器、电源管理及CAN通讯模块、震动传感器和报警扬声器驱动模块，跳码遥控模块、无线接收模块、跳码解码模块、温度传感器、温度信号调理电路；所述微控制器通过SPI与电源管理及CAN通讯模块连接，所述微控制器通过A/D接口与所述温度信号调理电路连接；所述温度传感器经过分压后与信号调制电路连接，所述微控制器通过I/O口与震动传感器连接；所述无线接收模块与所述跳码解码模块是通过串行数据线通讯；所述微控制器与所述跳码解码模块通过I/O口连接；所述微控制器通过I/O引脚与扬声器驱动模块连接。

Description

用于汽车网络系统的遥控防盗装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车网络系统中的控制装置，尤其是涉及到一种用于汽车网络中的防盗控制装置。

背景技术

在目前市面上的大多数汽车中都有各自的防盗系统，各种各样的防盗器也层出不穷。其功能通常包括两个，一个是遥控车锁，在多数汽车防盗器的遥控都是应用简单的射频电路，通过对固定信息的调制与解调来实现对汽车的中控锁的控制。另一个是防盗报警，即车辆在防盗状态，如果防盗器的传感器被触发，通过蜂鸣器等设备对外报警。现有技术中的这些防盗器都存在着的许多共性的问题。首先，是遥控器的安全问题，大多数的防盗器密码应用的固定码技术，防盗器的密码是一组由不同方式组合的数据，是防盗器的一把钥匙；所述密码一方面记载着防盗器的身份资料(身份码)，区别各个防盗器的不同；另一方面又内含着防盗的功能指令资料(资料码或指令码)，负责开启或关闭防盗器，控制完成防盗器的一切功能。换句话说，有了这组密码，也就掌握了开启防盗器的钥匙。

对于一个防盗器使用已成熟的市场而言，固定码技术方式就显得既不可靠又不安全，其原因是：1、密码量少，容易出现重复码，即发生一个遥控器控制多部车辆的现象；2、遥控器丢失后，若单独更换遥控器极不安全，除非连同主机一起更换，但费用过高；3、最大的危险即安全性差，密码易被复印或盗取，从而使车辆被盗。鉴于现有技术中所采用的通信的调制解调的方法，因此普通防盗器一般都是采用超再生的接收机，缺点很明显，那就是频率受温度漂移大，抗干扰能力差。对于普通防盗器的防盗报警功能，其缺点也是显而易见的。因为，普通防盗器在设计之初，对报警后的防盗工作，大多数都是在修改原车的线路结构的基础上完成的。这样直接就造成了车辆安全的下降。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种用于汽车网络系统的遥控防盗装置，其遥控部分是采用先进的Keeloq跳码技术予以实现的，接收信号模块采用的是基于RX3400的超外差接收电路，而整个防盗装置的最大特点是其为汽车总线系统上的一个独立的节点，它通过车身CAN总线网络，配合其他各部分模块完成车辆的防盗功能，并具有车身内外温度检测功能。

为了解决上述技术问题，本实用新型用于汽车网络系统的遥控防盗装置，包括微控制器、电源管理及CAN通讯模块、震动传感器和报警扬声器驱动模块，还包括跳码遥控模块、无线接收模块、跳码解码模块、温度传感器、温度信号调理电路；所述微控制器通过SPI与电源管理及CAN通讯模块连接，所述微控制器通过A/D接口与所述温度信号调理电路连接；所述温度传感器经过分压后与信号调制电路连接，所述微控制器通过I/O口与震动传感器连接；所述无线接收模块与所述跳码解码模块是通过串行数据线相连；所述微控制器与所述跳码解码模块通过I/O口连接；所述微控制器通过I/O引脚与扬声器驱动模块连接；所述温度信号调理电路包括放大运算器U1和U2和热敏电阻组成。

本实用新型用于汽车网络系统的遥控防盗装置，其中，所述微控制器采用Freescale公司生产的微控制器MC68HC908GZ16。所述电源管理模块采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889；所述CAN通信模块微控制器中的MSCAN08控制器和CAN总线收发器。所述温度信号调理电路接收来自于所述温度传感器的信号，通过电阻分压后，经过两个不同放大比的运算放大器U1和U2进行放大后，再通过微控制器的A/D接口转换成数字量进行处理。所述温度信号调理电路中的电阻采用的是在25℃状态下阻值为10k的负温度系数的热敏电阻。所述无线接收模块采用灵敏度为106DB的超外差RX3400接收模块。所述遥控模块采用HCS301-Keeloq跳码编码器。所述跳码解码模块采用HCS512-Keeloq跳码解码器，其输出状态为高低电平，可直接被所述微控制器检测。所述报警扬声器驱动模块中采用BTS724芯片为扬声器的驱动核心。

与现有技术相比，本实用新型于汽车网络系统的遥控防盗装置具有以下有益效果：

(1)大大减少汽车线束；

(2)使用了Keeloq跳码技术使车辆的安全性大大提高；

(3)超外差的接收方式，使通信的稳定性提高；

(4)具有温度采集功能，并且定时通过总线向外发送；

(5)与其它网络节点共同工作，可实现一系列智能控制功能。

附图说明

图1是本实用新型于汽车网络系统的遥控防盗装置的结构框图；

图2是本实用新型中温度信号调理电路的电路图。

下面是本实用新型说明书附图中附图标记的说明。

1——微控制器                 2——电源管理及CAN通讯模块

3——温度信号调理电路         4——无线接收模块

5——跳码解码模块             6——遥控模块

7——报警扬声器驱动模块       8——震动传感器

9——温度传感器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型用于汽车网络系统的遥控防盗装置，包括微控制器1、电源管理及CAN通讯模块2、震动传感器8、报警扬声器驱动模块7、无线接收模块4、跳码解码模块5、温度传感器9、温度信号调理电路3和跳码遥控模块6。

所述微控制器1采用Freescale公司生产的微控制器MC68HC908GZ16芯片；所述电源管理及CAN通讯模块采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889，其中所述CAN通信模块微控制器中包括MSCAN08控制器和CAN总线收发器；所述报警扬声器驱动模块7采用BTS724芯片为扬声器驱动核心；所述无线接收模块4采用灵敏度为106DB的超外差RX3400接收模块；所述遥控模块6采用HCS301-Keeloq跳码编码器；所述跳码解码模块5采用HCS512-Keeloq跳码解码器，其输出状态为高低电平，可直接被所述微控制器1检测。所述温度信号调理电路3包括放大运算器U1和U2和热敏电阻组成。所述温度信号调理电路3接收来自于所述温度传感器9的信号，通过电阻分压后，经过两个不同放大比的运算放大器U1和U2进行放大后，再通过微控制器1的A/D接口转换成数字量进行处理。所述温度信号调理电路9中的电阻采用的是在25℃状态下阻值为10k的负温度系数的热敏电阻。

所述微控制器1通过SPI与电源管理及CAN通讯模块2连接，所述微控制器1通过A/D接口与所述温度信号调理电路3连接；所述温度传感器9经过分压后与温度信号调制电路3连接，所述微控制器1通过I/O口与震动传感器8连接；所述无线接收模块4与所述跳码解码模块5是通过串行数据线连接；所述微控制器1与所述跳码解码模块5以I/O口连接；所述微控制器1通过I/O口与扬声器驱动模块7连接。

下面结合本实用新型具体实施例对各相关模块的选型和功能进一步详细描述。

所述MCU微控制器1，它是一个系统中的最主要部件，该部件的选择对于整个硬件电路的设计起到关键作用。为了简化设计和增加系统的可靠性，可以选择集成CAN控制器的单片机，在众多的型号中，综合考虑控制器工作的环境及单片机的功能，最好采用Freescal公司生产的微控制器MC68HC908GZ16。该单片机专为汽车应用环境设计，其功能强大，具有一个通用定时器、输入捕捉、输出比较和PWM输出功能的定时器，8通道10位AD转换，MSCAN08通信控制器，外部中断控制，SCI、SPI扩展通讯，具有内部锁相环，可将外部32KHz的频率通过内部锁相环升至8.4MHz总线频率，60K带保护功能的Flash，2K RAM，等。由于MC68HC908GZ1单片机具有CAN控制器模块，不仅不需要设计单片机和CAN控制器之间的连线电路，而且提高了可靠性，此外由于汽车空间较为紧张，选择这样的单片机为该控制单元的小型化提供了可能。

所述电源管理及CAN通讯模块2：通常汽车使用的电源系统是12V系统，蓄电池的电压范围一般为9～15V。而一般单片机的输入电压和各个管脚的最大输入电压为5V。因此，在中央控制单元中需要一个电源管理模块满足电源电压的转换。所述CAN通信控制模块主要包括MC68HC908GZ16中的MSCAN08控制器和CAN总线收发器。MSCAN08控制器是Freescale公司专为其8位和16位系列单片机定制的CAN控制器，该控制器支持CAN2.0B。本车身网络中CAN网络属于低速CAN，位数率设为125kbps。综合上述要求并考虑到节省成本，可以采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889。其内置低速可容错的CAN总线收发器，符合ISO 11519规范，而且其电气性能与MC33388相匹配。所述电源管理芯片MC33889具有以下功能：工作电压9V-27V，可抗最大40V的尖峰电压；两种供电模式可供选择，在扩展方式下，最小200mA的驱动能力；四种操作模式：标准、等待、停止、睡眠以及较为方便的调试模式；外部开关唤醒功能(提供150mA的驱动电流)；低电压、过温检测及保护，内置看门狗；具有外部复位及异常情况时的中断请求；与MCU通过SPI方式通讯，节省I/O口资源；其封装形式为SO-28。

当所述电源管理芯片MC33889与MCU微控制器通过SPI方式通讯时，其中，单片机应选为主机模式，而MC33889默认为从机模式；当开始传送数据时，应先使CSB变低，并且在一次数据(一个字节)传送过程中始终保持CSB信号为低，当数据传送完成后再使CSB信号变高，此后再重复上述过程传送下一个数据，而拉低CSB信号的时间要根据主机SCLK所设的频率而定；在上电后要首先对MC33889芯片进行初始化，否则扩展电源V2无法正常工作。

温度传感器9和温度信号调理电路3：一般情况下，车辆中使用的温度传感器大多都是热敏电阻，在本实用新型中的温度传感器9采用的是摄氏25状态下阻值为10k的负温度系数的热敏电阻，其热敏电阻信号采集调理电路如图2所示，温度传感器的信号通过电阻分压之后，经过两个不同放大比的放大器进行放大后，再通过MCU微控制器的A/D接口转换成数字量进行处理。

无线接收模块4，采用超外差RX3400接收模块，其性能很高，主要是灵敏度更高，可达到-106DB。其相关指标是工作电压：DC5±0.25V；工作频率：315Mhz；输出数据电平：TTL电平；本振方式：锁相式稳频(PLL)；最大速率：20KHZ；工作电流：2.5mA；接收灵敏度：-103dBm；工作温度：-40℃～+80℃。其特点是抗干扰性强、灵敏度高。RX3400超外差接收模块采用晶体稳频，接收频率稳定，芯片内含射频放大器，混频器，PLL，晶体振荡器，中频放大器，滤波器及限幅比较器，输出为数据TTL电平信号，可直接至标准解码器或CPU解码，频率为315M/433.92M。该接收模块的高性能保证了整个遥控工作的安全性。

跳码解码模块5，主要是应用了HCS512-Keeloq跳码解码器，其输出状态为高低电平，可直接被MCU检测。从而决定动作。它的工作特点如下：(1)保密性：厂商代码加密存储，加密密码的加密存储，可支持4个钥匙，KeeLoq跳码技术，可支持标准和安全学习模式；(2)工作特性：工作电压4.0-6.0V，4MHz外部RC振荡器，LRNOUT口学习指示，自动位速率检测，省电休眠模式；(3)单解码芯片，片载EEPROM存储数据，4位二进制功能输出，可支持到15个功能，18P DIP/SOIC封装；(4)可支持的编码器：所有的KeeLoq编码器和收发器，需要配置如下设置：PWM调制模式(1/3-2/3)，TE在100Us和400Us之间，头时间为10个TE，28位序列号，16位同步计数值，描述码是序列号的低8位，传输数据是66到69位。

遥控模块6，该模块采用了HCS301-Keeloq跳码编码器实现工作。Keeloq技术是一种复杂的非线性加密算法，经它加密后的码称为滚动码，它的特点是保密性好、难以破译。Microchip公司以Keeloq技术为基础开发了滚动编码系列芯片，HCS301只是其中一款。

传统的固定编码芯片是基于单向传输的安全系统。只能提供有限的保护，因为这种系统的保密性是靠提高代码的长度来实现的，而代码的长度是有限的，因而只能得到有限的代码组合，用空中捕捉和扫描跟踪的办法就很容易得到代码，这样就被非法用户擅自使用。而如果采用Keeloq滚动码技术，由于在传输代码之前用滚动码加密算法对原始代码进行非线性加密，从而产生高度保密的滚动码，使得每次传输的代码都是唯一的，绝不重复，从而使捕捉和扫描跟踪的手段都难以凑效。

所述HCS301-Keeloq跳码编码器内部有一个192位(共16Bit×12Word)的E2PROM，在使用之前必须对它进行编程，192位的数据主要包括了：64Bit的加密钥匙，28Bit的系列码，16Bit的同步码，用户可通过简单的串行I2C接口对E2PROM编程。为保密，只有在写E2PROM之后的限定时间内才能读回数据进行校验。

在所述的HCS301-Keeloq跳码编码器使用之前，必须先产生一个唯一对应的加密钥匙，其产生过程如下：厂家代码和系统码一起经加密钥匙产生算法形成唯一的加密钥匙，然后写入E2PROM。厂家代码为64位，可称为系统码或超级用户码，对于整个Keeloq系统它的码是唯一的。系列码为28位，对应于每一个编码器，可当作一般用户码。加密钥匙的重复概率为1/(264×28)，几乎是不可能重复。

所述HCS301-Keeloq跳码编码器的编码过程如下：原始代码、加密钥匙及同步码经Keeloq算法加密后，产生32Bit高度保密的滚动码，由于Keeloq算法的复杂性及16Bit同步码每次传输时都更新，故每次传输的代码完全不同。在传输216次后传输代码才有可能重复，我们以每天传输10次代码来算，这段时间间隔为18年。

所述HCS301-Keeloq跳码编码器的工作过程有以下特点：(1)内带有省电模式，由按键唤醒；(2)能保持传输代码的完整性，即在传输过程中直到按键释放，代码传输才结束；(3)若在传输代码期间按键已改变，则中止传输，而开始新的代码传输；(4)当按键超过25s，自动结束，回到省电状态。

报警扬声器驱动模块7

在一般的防盗器中，扬声器的驱动都是直接采用继电器，控制报警扬声器的工作。继电器有很多缺点：首先是容易引入干扰，在继电器的通断过程中会有火花产生，这样引入的干扰会直接影响其他电路元件工作的稳定性。其次是继电器的寿命有限，其工作原理主要是靠机械的开关，这样的器件的工作的可靠性是没有保证的。

在本实用新型防盗装置中，利用了BTS724作为扬声器的驱动核心，它是电源MOSFET高位开关(漏极与电源相连)，带电荷泵、输入的参考地与CMOS兼容以及诊断反馈。负载可以是阻性负载、感性负载或容性负载，最适用于带高浪涌电流的负载，如灯等，从而取代了传统的继电器、熔断器和离散电路的传统汽车灯光控制方法，避免了采用太多的分立元件，减小了模块体积，同时提高了模块的EMC特性。该模块具有短路保护、过载保护、电流限制、过温关断、过压保护、电源反接保护、掉地与欠压保护和静电保护等保护功能。

当MCU采集到震动传感器的触发信号后，就把于扬声器驱动电路相连接的信号线置高，扬声器驱动电路的输入为+5V高电平时，其能够输出+12V，最大为3A的电流使得扬声器工作，发出报警的声音。

本实用新型防盗装置的工作过程是：微控制器MCU工作状态包括有防盗与非防盗两种状态。其中，在防盗状态下，可以实时检测震动传感器8有否被触发，若所述震动传感器8是在正常的工作状态下，则输出的信号为高电平，一旦被触发后输出信号为低电平。所述微控制器1，即单片机循环检测所述震动传感器8的信号，一旦发现震动传感器8被触发，就把控制扬声器的I/O口置高，高电平信号通过扬声器驱动模块7后变为12V，驱动扬声器向外报警，汽车网络系统中的防盗器同时通过总线向外发送命令使得车的转向灯闪烁。报警在30秒之内没有被遥控器终止的话，则停止报警，并再次进入防盗状态。

本实用新型中的温度传感器9为热敏电阻结构，它的信号为电压信号，测量的温度范围为-30～+50度。主要测量对象为车箱和和外界环境。电压信号经过放大后，送到MCU的A/D口，MCU每60ms采集一次电压信号，经过50次采集后取平均值，通过查表的办法判断温度，再通过CAN总线把测量倒的温度传递出去。温度的采集功能只有在非防盗状态下才工作。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种用于汽车网络系统的遥控防盗装置，包括微控制器、电源管理及CAN通讯模块、震动传感器和报警扬声器驱动模块，其特征在于，还包括跳码遥控模块、无线接收模块、跳码解码模块、温度传感器、温度信号调理电路；所述微控制器通过SPI与电源管理及CAN通讯模块连接，所述微控制器通过A/D接口与所述温度信号调理电路连接；所述温度传感器经过分压后与信号调制电路连接，所述微控制器通过I/O口与震动传感器连接；所述无线接收模块与所述跳码解码模块是通过串行数据线通讯；所述微控制器与所述跳码解码模块通过I/O口连接；所述微控制器通过I/O引脚与扬声器驱动模块连接；所述温度信号调理电路包括放大运算器U1和U2和热敏电阻组成。

2.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的遥控防盗装置，其中，所述微控制器采用Freescale公司生产的微控制器MC68HC908GZ16。

3.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的遥控防盗装置，其中，所述电源管理模块采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889；所述CAN通信模块微控制器包括MSCAN08控制器和CAN总线收发器。

4.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的遥控防盗装置，其中，所述温度信号调理电路接收来自于所述温度传感器的信号，通过电阻分压后，经过两个不同放大比的运算放大器U1和U2进行放大后，再通过微控制器的A/D接口转换成数字量进行处理。

5.根据权利要求1或4所述的用于汽车网络系统的遥控防盗装置，其中，所述温度信号调理电路中的电阻采用的是在25℃状态下阻值为10k的负温度系数的热敏电阻。

6.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的遥控防盗装置，其中，所述无线接收模块采用灵敏度为106DB的超外差RX3400接收模块。

7.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的遥控防盗装置，其中，所述遥控模块采用HCS301-Keeloq跳码编码器。

8.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的遥控防盗装置，其中，所述跳码解码模块采用HCS512-Keeloq跳码解码器，其输出状态为高低电平，可直接被所述微控制器检测。

9.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的遥控防盗装置，其中，所述报警扬声器驱动模块中采用BTS724芯片为扬声器的驱动核心。

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