汽车轮胎压力监测系统应用设计
■重庆大学刘正荣凌睿刘文才
汽车轮胎压力监测系统（ＴＰＭＳ）能实现对轮胎压力和温度的实时监视，从而提高汽车驾驶的安全性。本摘要文综合考虑轮胎模块功耗、通信可靠性、成本和实现的方便性，提出一种单向通信的ＴＰＭＳ设计方案，介绍系统特点、器件选型、电路组成和软件结构。
关键词ＴＰＭＳ轮胎模块监视器模块ＭＰＸＹ８０２０ＡＭＣ３３５９４ＭＣ６８ＨＣ９０８Ｇ２１６
引言
１?１轮胎模块
随着汽车越来越多地进入家庭，汽车行驶的安全问题也成为人们越来越关注的话题。汽车轮胎压力监测系统（ＴＰＭＳ）由此应运而生，它是继ＡＢＳ、安全气囊后第３个重要的汽车安全电子产品，主要用于在汽车行驶过程中对轮胎气压、温度进行实时自动监测，并对出现的异常情况进行实时报警，是驾车者和乘车人员的生命安全保障预警系统。
目前ＴＰＭＳ的实现形式主要有两种：基于车轮转速的ＴＰＭＳ（Ｗｈｅｅｌ—ＳｐｅｅｄＢａｓｅｄＴＰＭＳ），又叫“间接式ＴＰＭＳ”；基于压力传感器的ＴＰＭＳ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ—ＳｅｎｓｏｒＢａｓｅｄＴＰＭＳ），又叫“直接式ＴＰＭＳ”。间接式ＴＰＭＳ是通过汽车ＡＢＳ系统的轮速传感器比较车轮之间的转速差别，来确定轮胎压力的变化，这种方式现在用得不多。直接式ＴＰＭＳ是在每个轮胎内使用压力传感器和温度传感器，然后把采集到的压力和温度信号通过有线或无线的方式传送到汽车驾驶室内的主控制器进行处理，目前大多数ＴＰＭＳ采用无线的方式进行压力和温度数据的传送。现在直接式ＴＰＭＳ用得比较广泛。在这种方式中，轮胎内轮胎模块一旦装上，电池就不断地工作，因此轮胎模块低功耗和车轮高速转动时射频接收灵敏度以及噪声抑制就成为系统设计的关键问题。在此原则之下，本文提出了一种新的ＴＰＭＳ设计方法。实验结果表明：所开发的系统工作可靠，能够达到安全预警的目的。
１总体设计及主要元器件选择
轮胎压力监测系统（ＴＰＭＳ）的工作是通过射频收发来实现的，由轮胎模块和监视器模块组成。图１为其系统结构框图。
轮胎模块由传感器、微处理器、发射芯片、电池和天线组成。因为此模块要嵌入到轮胎内，所以模块的超小型和节电设计是最关键的问题。
１．１．１传感器
传感器选择Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司的压力／温度传感器ＭＰＸＹ８０２０Ａ。它是一种表面微机械型电容性微机电系统（ＭＳＭＳ）压力传感器。其特点有：专门的ＴＰＭＳ气压和温度传感器、ＣＭＯＳ工艺、低功耗、３Ｖ工作电压、带有ＭＣＵ唤醒功能的集成低频振荡器、８位数字输出；全部功能集成在单一芯片上，降低了功耗，适合条件要求苛刻的电池供电系统；测压范围为一４０℃～＋１２５℃，测温范围为０～６３７ｋＰａ；它具有４种工作模式，即待机／复位、压力测量、温度测量和数据输出。用户可以通过设置ｓｏ和Ｓ１引脚选择相应的模式，如表１所列。由表ｌ可以发现，ＭＰＸＹ８０２０Ａ在不同的工作模式下，需要的工作电路不同，从而达到降低功耗的目的。
１．１．２微处理器
微处理器选择Ｍｉｃｒｏ－
ｃｈｉｐ公司的ＰＩＣｌ６Ｆ６３６。
其主要特点有；
①高性能ＲＩＳＣ技
术。仅需学习３５条指
令，这给程序的编写、调
试、修改带来极大的便
利，便于软件模拟ＳＰＩ串
口及开漏极引脚。
图１ＴＰＭＳ系统结构框圈
ｐａｐｅｒ＠ｍｅｓｎｅｔ．ｅｏｍ．ｃｎ（投稿专用）Ｍｉｃｒｏｅｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ＆Ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓ
５１ 万方数据