资源描述：
《汽车轮胎压力监测系统中轮胎模块的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、汽车轮胎压力监测系统中轮胎模块的设计第2O卷第2期2007年6月宁波大学(理工版)JOURNALOFNINGBOUNIVERSITY(NSEE),,01_2ONo.2June2007文章编号:1001.5132(2007)02.0179.05汽车轮胎压力监测系统中轮胎模块的设计李军,俞建定(宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211)摘要:设计了一种汽车轮胎压力监测系统的轮胎模块,设计中采用Motorola芯片完成数据的采集,超高频无线发射和系统的控制,并给出了模块的硬件电路图和相应的软件设计流程.测
2、试结果表明:该模块能适应直接式TPMS系统的功能要求,并具有体积小,功耗低等特点.关键词:轮胎压力监测系统;传感器;超高频无线发射中图分类号:TP2l6文献标识码:A随着我国人民生活水平的提高,私家车的拥有量也在逐年提高,汽车在高速行驶过程中,轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的,怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题.汽车轮胎压力监测系统(TirePressureMonitoringSystem,TPMS)主要用在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气和低气压进行报警,以保障行车安全【J
3、'2j.TPMS主要分为基于车轮速度的间接式TPMS和基于压力传感器的直接式TPMS【3J,直接式TPMS在功能和性能上均优于间接式TPMS,因此在汽车电子领域得到更广泛的应用.它利用安装在每个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压,并通过无线调制发送到安装在驾驶台的监视器上.监视器随时显示各轮胎气压,驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压状况,当轮胎气压或温度异常时,系统就会自动报警.目前国内有广州泰博科技和北京时代光华电子研发TPMS系统,但其主要芯片和模块都依靠进口J.本文研究一种基于短距离无线高频发射技
4、术的直接式TPMS系统,主要完成TPMS系统的下位机部分即轮胎模块的设计和实现.1系统组成和各部分功能本文所研究的直接式TPMS轮胎模块主要由压力一温度传感器,带有超高频(UltraHighFre.quency,UHF)~射器和单片机的控制器组成.采用传感器MotorolaMPXY8020A对轮胎的气压和温度采样,通过串行口将数据传送到控制器MotorolaMC68HC908RF2中的单片机,再通过控制器中的UHF发射器将数据无线发送.1.1传感监测轮胎在高速运转中,其内部的压力和离心力非常大,温度也非常高
5、,环境相当恶劣,足以使其中的传感器件不能正常工作,所以对放入其中的传感器件有相当高的要求.首先,它的质量要非常轻;其次,要能够在恶劣的环境中稳定工作;再次,轮收稿日期:2006—11-18.宁波大学(理工版)网址:http://3xb.nbu.edu.cn基金项目:浙江省自然科学基金(Y105619)作者简介:李军(1978一),女,湖北黄冈人,硕士/讲师,主要研究方向:信号与信息处理及DSP技术.E-mail:lijun@nbueducnl80宁波大学(理工版)2007胎中没有供电设备,所以要求其功耗很低
6、.本方案采用MotoloraMPXY8020A电容型MEMS压力传感器,它是一款单体压力和温度传感器,专用于满足TPMS在温度和媒介兼容方面的要求,并具备电源管理和数字输出功能.套件内的媒介保护过滤器可以使其硅片免受环境影响l5].其内部A/D转换电路能完成压力一温度数据的采集并传送给控制器,可以和发送控制器MotoloraMC68HC908RF2很好地结合.,1.2发射模块由于本方案所设计的轮胎模块放置在汽车轮胎中,难以通过有线连接传送数据,只能通过无线传送数据,所以发射模块采用短距离无线高频发射技术发送
7、数据.控制器MC68HC908RF2是在一个32针QFP封装中结合8位Flash单片机M68HC08和UHF发射器的器件l6],主要完成数据采集的控制,数据的分析和处理以及数据的无线发射.单片机连接传感器能定期检查气压和温度数据,为降低功耗,单片机可在完成发送信号后,马上进入休眠状态,由外部的中断源将其唤醒,而MPXY8020A每3秒发1个数据脉冲为单片机提供外部中断源.单片机连接uHF发射器,利用单片机中的锁相环(PLL)将较低频率转换为较高频率,实现短距离高频无线发射.通过对单片机进行设置来选择无线发射
8、调制方式和发送带宽.MC68HC908RF2有3种无线发射调制方式,分别是OOK,ASK和FSK,本方案采用的是FSK调制.FSK在高频发射时,频率较高,传输效果更好.发射带宽本方案则选用434MHz的频率无线发送数据.2轮胎模块的硬件设计2.1传感监测电路MotoloraMPXY8020A传感器内部的A/D转换电路能完成压力一温度数据的采集,并传送给控制器,其主要有4种操作模式:待机模式(耗电600mA),测定
