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胎压监测系统的设计)胎压监测系统（TPMS）是一种车载安全系统，用于监测和报告车辆轮胎的实时胎压信息。
该系统通过传感器在车辆的每个轮胎上安装，并通过无线通信将胎压数据传输到车辆中央处理单元（ECU）或驾驶舱的仪表板上的显示屏上。
胎压监测系统的设计旨在提高驾驶员和乘员的安全性、减少车辆维修和保养成本，并提高燃油效率。
1.传感器选择：选用高质量、高精度的胎压传感器。
这些传感器应能在各种温度和地形条件下工作，并能精确测量每个轮胎的胎压。
2.传感器安装位置：传感器应安装在每个轮胎的气门上，并与轮胎的空气腔相连。
传感器的安装位置应在车辆结构和无线通信方面具有良好的稳定性和可行性。
3.数据传输：胎压传感器通过无线通信将数据传输到车辆的中央处理单元或仪表板上的显示屏。
这需要选择适当的无线通信技术并设计合适的通信协议。
传输的数据应具有较高的可靠性和实时性。
4.数据处理和分析：车辆中央处理单元或仪表板上的显示屏应具备处理和分析胎压数据的功能。
这将涉及到设计合适的算法和逻辑，用于判断胎压是否达到警戒线，并提供相应的警示。
5.用户界面：胎压监测系统应具备友好的用户界面，以便驾驶员或乘员能够方便地查看和理解胎压数据。
这可能包括数字显示、指示灯、声音警报等反馈机制。
6.警报和报警：系统应当能够根据实时胎压数据发出警报和报警。
这可以通过仪表板上的显示屏、声音警报、风格振动等方式实现，以提醒驾驶员注意胎压问题。
7.可靠性和安全性：胎压监测系统的设计应具备高可靠性和安全性。
这包括传感器的稳定性、数据传输的可靠性、系统的抗干扰能力以及反面攻击的安全性保障等。
8.故障检测和维护：系统应能检测传感器的故障情况，并提示用户进行维护和更换。
这可以通过系统的自检功能、传感器故障检测算法等手段实现。
9.系统集成和兼容性：胎压监测系统的设计应能与车辆的其他系统进行良好的集成，并具有良好的兼容性。
系统设计应考虑到不同车辆的需求和要求，以便可以广泛适用于不同类型的车辆和市场。
车辆轮胎胎压监测系统设计与实现一、引言车辆行驶过程中，轮胎胎压的稳定性是保障行车安全的重要因素之一。
对于有经验的车主而言，可以通过听声、观察外观等方法来判断轮胎的胎压是否正常。
但对于一些不太熟悉车辆轮胎的人来说，这一操作非常困难。
更为严重的是，如果轮胎胎压不齐，就容易导致轮胎磨损不均、行车不稳，甚至是发生交通事故。
基于这种情况，提出一种车辆轮胎胎压监测系统，以提高车辆行驶的安全性。
二、相关技术车辆轮胎胎压监测技术目前主要分为两种，分别为直接测量与间接测量。
直接测量是通过将胎压传感器嵌入轮胎内部，通过无线通讯将传感器的信息传输至车载接收器，进而反馈给车主。
这种方法具有高精度、可靠性高的优点，但缺点在于成本较高，且维护困难。
间接测量是通过车载系统来监测轮胎内部的监测方法，一般是采用轮速传感器和ABS系统配合，利用单个轮胎的轮速变化来判断胎压是否正常。
这种方法成本低，操作简便，但精度有限。
三、技术实现针对间接测量方法的实现，此处介绍一种基于Arduino的轮胎胎压监测系统。
该系统使用了Arduino Uno开发板进行开发，通过与6个轮速传感器、1个OLED显示屏、1个无线模块的结合，实现了对四个轮胎胎压及车速的实时监测。
在系统的实现过程中，首先需要制作底盘。
底盘可以采用硬质纸板或塑料板，将各个硬件组件进行布局并固定在板子上。
接着，对于每个轮子，需要安装一个轮速传感器，使其与ABS系统进行同步，即可实现监测单个轮子的旋转速度变化。
通过对传感器的采样后，可以轻松计算出车辆的速度和各个轮子的运动状态。
同时，在传感器的基础上，通过利用嵌入式计算机进行计算，即可判断出车辆是否存在轮胎胎压异常的情况。
在将数据上传至显示器和监控中心之前，还需要充分考虑传输安全问题。
因此，采用了无线模块，通过蓝牙或者Wi-Fi等连接方式，将监测的数据上传至显示器或基站，完成数据传输与处理。
同时，结合车联网技术，该系统还可以实现远程监测和数据传输。
1 引言汽车在高速行驶中,轮胎故障是所有驾驶者最为担忧和最难预防的,也是突发性交通事故发生的重要缘故。
中国正进入家庭汽车的高速增加期，轮胎安满是汽车平安性能评判的重要指标，轮胎爆胎由于其不可预测性和不可操纵而成为突发性交通事故发生的重要缘故，造成庞大的经济损失和人员伤亡，极大地要挟着汽车的行驶平安。
适当的轮胎充气压力是保证汽车平安、平稳行驶的关键因素。
及时准确地对超过或低于轮胎压力标准范围的异样状态进行报警，是减少由轮胎爆胎引发的交通事故的有效途径。
于是汽车轮胎气压监测系统TPMS(Tire Pressure Monitoring System)开始取得开发与利用。
1．1 课题的背景据交警部门统计，轮胎爆胎、疲劳驾驶和超速行驶是造成高速公路交通事故的三个重要缘故，其中轮胎爆胎由于其不可预测性和不可操纵性而成为首要因素，在中国高速公路上发生的交通事故更有70%是由轮胎爆胎引发的。
据统计，在高速公路上发生的交通事故有70%-80%是由于爆胎引发的。
如何避免爆胎已成为平安驾驶的一个重要课题。
中国国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析，维持标准的轮胎气压行驶和及时发觉轮胎漏气是避免爆胎的关键。
而汽车胎压监视系统（TPMS：Tire Pressure Monitoring System）毫无疑问将是理想的工具。
凡世通（Firestone）轮胎的质量问题，造成了超过千人的伤亡，此事引发了业界和美国政府的高度关注，普利斯通/凡世通公司曾被迫一次收回650万只轮胎。
据美国汽车工程师学会最近的调查，美国每一年有26万交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的，另外，每一年75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引发的。
由于每一年造成的经济损失庞大，美国政府要求汽车制造商加速进展TPMS 系统，以求减少轮胎事故的发生。
针对这一问题，2001年7月，美国国家公路交通平安治理局（NHTSA）出台相应法案规定，法案要求到2007年，所有在美国销售的汽车都必需安装轮胎压力监视系统。
基于单片机的胎压监测系统的设计1. 引言胎压监测系统是一种用于实时监测车辆胎压的装置，它可以提供准确的胎压数据，帮助驾驶员及时发现胎压异常情况，提高行车安全性。
本文将基于单片机设计一种胎压监测系统，通过对系统的硬件设计和软件编程进行深入研究，实现对车辆胎压的实时监测和报警功能。
2. 背景随着汽车行业的快速发展和人们对行车安全性的要求不断提高，胎压监测系统逐渐成为汽车安全装置中不可或缺的一部分。
传统的胎压监测系统主要通过传感器感知轮胎内部气体压力，并将数据传输到处理器进行处理。
然而，这种系统存在成本高、体积大、安装复杂等问题。
基于单片机设计的胎压监测系统具有体积小、成本低、可靠性高等优势，在汽车行业中得到了广泛应用。
3. 系统硬件设计3.1 传感器选择选择合适的传感器是确保系统准确性和可靠性的关键。
在本文中，我们选择了压电式传感器作为胎压传感器，它能够将胎压转换为电信号输出，并具有体积小、响应速度快、精度高等优点。
3.2 信号采集与处理胎压传感器输出的电信号需要经过采集和处理才能得到准确的胎压数据。
我们使用模拟转数模（ADC）将模拟信号转换为数字信号，并通过单片机进行处理和分析。
通过合理的数据处理算法，可以准确地计算出车辆各个轮胎的胎压。
3.3 通信模块为了实现实时监测和报警功能，我们在系统中添加了无线通信模块。
通过与车辆内部通讯系统进行连接，可以将实时监测到的胎压数据传输给驾驶员，并在出现异常情况时发出警报。
4. 系统软件设计4.1 系统架构设计基于单片机设计的胎压监测系统需要合理地组织软件结构，确保系统稳定运行并具备良好的扩展性。
我们采用分层结构设计，将硬件驱动层、数据处理层和应用层分离开来，便于各个功能模块的开发和维护。
4.2 数据处理算法胎压监测系统需要对传感器采集到的数据进行处理和分析，以得到准确的胎压数据。
我们采用了一种基于统计学的算法，通过对一段时间内的数据进行统计和分析，可以准确地判断出胎压是否异常，并及时发出警报。
车辆轮胎胎压监测系统设计及实现随着社会的进步，人们对于汽车安全性能的要求越来越高。
作为汽车的重要组成部分，轮胎的性能对于汽车的安全和稳定性至关重要。
而胎压不足或过高是容易导致轮胎老化、损坏等问题的主要原因之一，因此开发一套车辆轮胎胎压监测系统具有重要的现实意义。
本文将介绍车辆轮胎胎压监测系统的设计及实现。
首先，我们将介绍系统的基本原理和功能要求；接着，我们将详细分析系统的硬件和软件设计；最后，我们将进行实验验证，证明系统的可行性和有效性。
一、系统的基本原理和功能要求车辆轮胎胎压监测系统是一种电子监测系统，主要用于监测车辆轮胎的胎压情况，并及时向驾驶员发出警示。
其基本原理是利用传感器监测车轮的胎压，并将数据传输至中央处理器进行处理。
当胎压低于或高于正常范围时，系统会自动发出警报信号，提醒驾驶员需要检查胎压。
车辆轮胎胎压监测系统具有如下要求：1.精度高：系统需要具备高精度的传感器，能够准确地监测车轮的胎压。
2.实时性强：系统需要能够实时监测车轮的胎压，并及时发出警报信号。
3.操作简便：系统需要具备简单易用的操作界面，使驾驶员能够方便地使用系统。
二、系统的硬件设计车辆轮胎胎压监测系统的硬件主要由传感器、中央处理器、显示器等部分组成。
其中，传感器是系统的核心部分，用于监测车轮胎压。
传感器要求精度高、功耗低、体积小，以保证系统的高效性、可靠性和便携性。
中央处理器是系统的控制中心，用于处理传感器采集到的数据，判断车轮是否出现胎压异常，并触发警报信号。
中央处理器需要具备高性能、低功耗、稳定性高等特点。
显示器是系统的界面部分，用于显示车轮胎压情况和系统状态。
显示器要求清晰度高、稳定性好，能够适应不同驾驶环境下的使用。
在硬件设计上，我们首先选择精度高、功耗低、体积小的压力传感器作为系统的核心。
利用传感器采集到的数据，我们设计了一套基于STM32单片机的中央处理器。
该处理器具备高性能、低功耗、稳定性高等特点，能够实现实时监测、胎压异常判断和警报触发。
大学电子信息工程学院毕业设计论文汽车轮胎压力监测报警系统摘要随着汽车工业的发展和道路交通网络的扩大，由此而引起的安全问题在人们的生活中也是曰益严重，引发的交通事故也在不断增多。
其中由轮胎气压引起的事故比例非常之高，使得人们对的轮胎气压的关注日益密切。
汽车轮胎压力监测技术是一种能切实有效的防止和减少由于轮胎引起的交通事故的方法。
本设计介绍轮胎压力监测系统（TPMS）的电路设计和相关技术问题。
TPMS 系统由压力传感器模块和中央接收机组成。
压力传感器SP12、微控制器和433 MHz 收发一体射频IC(nRF401)组成了压力传感器模块，负责轮胎压力的采集和发射。
然后接收机接收压力信息，并进行处理。
该系统可随时测定每个轮胎内部的实际温度、压力值,及时报警,有效避免事故的发生。
关键词：TPMS；轮胎压力监测；射频；压力传感器；微控制器IABSTRACTAlong with the development of the automobile industry and the extension of the road transportation network, the resulting security problems in people's lives is also became serious day by day,and the amount of traffic accidents has increased.The accidents caused by tire pressure takes a large percent of total amount, so that people have to concentrate on tire pressure.Tire pressure monitoring technique is a possible way to decrease the amount of traffic accidents caused by tire pressure.Introduced emphatically realize tire pressure monitoring system (TPMS) circuit design and related technical problems. TPMS system is consists of pressure sensor module and central receiver module. Pressure sensor module which is used to collect tire pressure and send it out is consists of pressure sensor SP12, micro controller and 433 MHz send and receive an IC (nRF401 of rf). Receiver module receive pressure information and work on it.The module can catch each tire's pressure and the real temperature inside the tires in any time and give out alarm in time , it helps drivers avoid accidents effectively .Keywords: TPMS ; tire pressure monitoring ; RF ; pressure sensor ; MCUII目录第1章绪论- 1 -1.1 课题研究的背景和意义 .................................... - 1 -1.2 本课题研究的热点及发展现状 .............................. - 1 -1.2.1国外研究和发展概况................................. - 2 -1.2.2中国研究和发展的概况............................... - 2 -第2章系统设计 ................................................ - 5 -2.1 方案论证 ............................................... - 5 -2.1.1汽车轮胎压力监测报警系统的基本工作原理............. - 5 -2.1.2设计方案........................................... - 5 -2.1.3.方案比较 .......................................... - 7 -2.1.4结论............................................... - 8 -2.2系统硬件电路设计......................................... - 8 -2.2.1 单片机控制模块 .................................... - 8 -2.2.2射频电路.......................................... - 11 -2.2.3螺旋天线的结构.................................... - 15 -2.2.4传感器电路........................................ - 16 -2.2.5 LCD显示.......................................... - 18 -2.2.6系统功耗.......................................... - 23 -第3章汽车轮胎压力监测系统的软件设计 .......................... - 25 -3. 1 采样端的软件设计 ...................................... - 25 -3.1.1需要注意的问题.................................... - 25 -3.1.2采样端工作流程介绍................................ - 26 -3.1.3采样端的软件流程设计.............................. - 27 -III3.1.4软件异步串行通讯.................................. - 28 -3.2接收端软件设计.......................................... - 30 -3.2.1接收端的通信流程介绍.............................. - 31 -3.2.2接收端的软件流程设计.............................. - 32 -3.3 PROTEUS 仿真 ........................................... - 34 -第四章结论................................................... - 37 -第5章社会效益和经济效益 ...................................... - 39 -致谢 ........................................................... - 41 -参考文献 ....................................................... - 43 -附录1 系统硬件原理图 (1)附录2 部分程序清单 (3)IV第1章绪论1.1课题研究的背景和意义随着汽车工业的不断发展，交通越来越便利，而随之引发的交通事故也在不断增多，其中由于轮胎的气压引起的比例非常高，这就使得人们需要对行驶中的轮胎气压进行关注。
车辆胎压监测方案设计简介随着汽车行业的不断发展，安全性逐渐成为车主们选车的重要指标之一。
其中，车辆胎压作为影响行车安全原因之一，备受关注。
为了降低意外事故的发生率，车辆胎压监测已经成为了一个重要的安全管理系统。
本文旨在设计一种车辆胎压监测方案，以提高车辆行驶安全性和可靠性。
胎压监测方案设计方案简述车辆胎压监测方案是通过安装在车轮上的传感器，实时监测车辆的胎压，并将数据传输给车主或者维修人员。
在车辆胎压异常的情况下，系统将会发出提示，以及警告信息提醒车主及时处理并排除隐患。
方案实现车辆胎压监测方案的实现主要包括以下几个方面：1.传感器的选择传感器是车辆胎压监测方案中最基本的组成部分。
传感器的类型有很多种，如电容式传感器、电阻式传感器以及压电式传感器等。
针对不同的应用场景和需求，可以选择不同类型的传感器。
但是需要注意的是，选购传感器时需要考虑到其灵敏度、精准度、抗干扰性等因素。
2.信号采集传感器采集到的信号需要经过信号调理以后才能传输给车主或者维修人员。
信号调理主要包括放大、滤波等处理，使得信号质量更加稳定、精准。
3.数据传输监测到的车辆胎压需要传输到车主或者维修人员手中，这需要设计相关的通讯协议以及信号传输方式。
目前，比较流行的传输方式主要有有线方式和无线方式两种。
4.数据解析接收到监测到的车辆胎压数据之后，需要对数据进行解析并进行处理。
比较常用的解析方法主要有协议解析和数据解码等，通过这些方法可以将数据进行转化以便进行存储和分析。
胎压监测方案的应用车辆胎压监测方案的应用不仅可以提高行驶安全性和可靠性，还可以对汽车维修、生产和售后进行管理和监视。
在汽车维修中，胎压监测方案可以作为一种检测手段。
通常，在进行汽车保养和维修时，都需要检查胎压情况。
通过胎压监测方案可以快速、精准的获取到车辆胎压信息，从而实现检查和维护效率的提高。
在汽车生产中，胎压监测方案可以作为一项必备的技术。
车辆胎压不合格将严重影响车辆的行驶安全和使用寿命。
胎压监测系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解胎压监测系统的基本构成、工作原理及功能。
2. 掌握胎压监测系统中传感器、控制器等相关知识，并了解其在汽车安全中的作用。
3. 了解胎压异常对行车安全的影响，认识胎压监测的重要性。
技能目标：1. 能够运用所学知识分析胎压监测系统在实际应用中的问题，并提出解决方案。
2. 学会使用相关工具和设备进行胎压监测系统的检测和维护。
3. 培养学生的团队协作能力和实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对汽车电子技术的兴趣，激发其学习热情。
2. 增强学生的安全意识，使其认识到胎压监测系统在行车安全中的重要性。
3. 培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程为汽车电子技术领域的一门实用技术课程，旨在帮助学生了解并掌握胎压监测系统的相关知识。
2. 学生特点：学生为高年级学生，已具备一定的电子技术基础，对汽车电子技术有一定了解。
3. 教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的动手实践能力，培养学生解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 胎压监测系统的基本概念与组成- 介绍胎压监测系统的定义、分类及发展历程。
- 分析系统的主要组成部分，包括传感器、控制器、显示屏等。
2. 胎压监测系统工作原理与功能- 阐述胎压监测系统的工作原理，包括传感器的信号采集、处理与传输。
- 介绍系统的主要功能，如实时监测、报警提示、历史数据查询等。
3. 胎压监测系统的应用与维护- 分析胎压监测系统在汽车安全领域的应用，强调其在预防交通事故中的作用。
- 介绍胎压监测系统的维护方法，包括传感器校准、电池更换、故障排查等。
4. 胎压异常案例分析与实践操作- 分析胎压异常导致的典型事故案例，使学生认识到胎压监测的重要性。
- 安排实践操作环节，让学生学会使用胎压监测设备进行检测和维护。
5. 教学内容的安排与进度- 本教学内容分为理论教学和实践操作两部分，共计8学时。
汽车轮胎压力监测系统应用设计引言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-Speed Based TPMS），又叫“间接式TPMS”；基于压力传感器的TPMS（Pressure-SensorBased TPMS），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。
1．1 轮胎模块轮胎模块由传感器、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、3 V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0～637 kPa；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S0和S1引脚选择相应的模式，如表1所列。
由表1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：PIC16F636。
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。
②极低的功耗水平。
在1 MHz时钟频率下工作电流约为100μA，而在休眠情况下的典型工作电流仅为1 nA。
③工作温度范围宽。
汽车级温度范围为一40℃～125℃。
④彻底的保密性。
PIC以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，其他人再也无法读出，除非恢复熔丝。
目前，PIC采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小。
⑤自带看门狗定时器。
为系统提供了恶劣环境下自复位的功能，提高程序运行的可靠性。
1．1．3 发射芯片发射芯片选择Maxim公司的MAX1479。
其特点有：采用微型3 mm×3 mm的16引脚QFN封装，3 V工作电压，汽车级温度范围（一40℃～十125℃）、快速开启振荡器（200μs）、自带锁相环PLL和高效功率放大器，支持ASK、OOK和FSK调制方式，超低功耗（常温下待机电流仅为0．2 nA），可调节的FSK偏移，可编程的时钟输出。
1．2 监视器模块监视器模块主要由接收芯片、微处理器、LCD显示器和按键组成。
1．2．1 接收芯片接收芯片选择Motorola公司的MC33594（Remeo2），它是一个单片集成射频接收器。
其特点有：采用LQFP24封装，快速唤醒（1 ms），内含660kHz的中频带通滤波器，完整的压控振荡器（VCO），可消除镜像的混频器，自动对接收到的曼彻斯特编码解码（FSK工作模式），曼彻斯特编码时钟再生电路，SPI接口，可用于设计433．92 MHz的OOK／FSK 接收电路。
1．2．2 微处理器监视器模块的微处理器选择Motorola公司的48脚MC68HC908GZ16（简称“GZ16”）。
它是Freescale公司的一款采用68HC08架构的8位微控制器，资源齐全，尺寸小，适合监控器模块的功能要求以及汽车的运行环境。
其主要资源包括：1个CAN模块、1个SPI模块、1个ESCI模块、2个双通道16位定时器接口模块、8路10位A／D通道、1个基本时钟模块、37个通用输入输出引脚、8位键盘唤醒端口。
该控制器采用PLL锁相环技术，能够产生最高8MHz的总线频率。
1．2．3 LOD显示器LCD显示器选择三星公司的点阵式液晶显示器LG192641。
它具有如下特点：192×64点阵，可视区范围大（外形尺寸113．0 mm×71．0 mm×9．5 mm，可视区为97．0 mm ×48．0 mm），内置液晶控制驱动器，单 5 V供电／双电源供电可选，工作温度范围宽（-20℃～+70℃），采用LED背光且EL背光可选，强光下显示效果好。
2 硬件电路设计2．1 轮胎模块电路图2所示为轮胎模块电路原理图。
模块安装在轮胎气门芯上，由3 V锂电池供电。
射频芯片的晶振频率为13．56 MHz，发射方式为FSK，RF频率为433．92 MHz。
PIC16F636使用内部晶振，抗干扰能力强。
采用曼彻斯特编码提高数据发射的可靠性。
晶振频率的计算公式为2．2 监视器模块电路图3所示为中央接收处理模块的电路原理。
数据管理器支持MC33594与GZ16控制器通信，可以键盘输入轮胎压力的阈值，各个轮胎的压力值与温度值通过液晶显示更加直观。
当轮胎充气压力出现异常时，蜂鸣器与发光二极管进行声光报警，由液晶屏上相应的轮胎图像闪烁提示。
3 软件设计轮胎模块是一个对功耗极其敏感的系统。
它采用体积和重量都受限制的电池供电，且电池的更换和轮胎模块的更换都很不方便，所以在进行软件设计时，如何优化轮胎模块的程序算法来降低系统的功耗成为本设计重点需要解决的问题。
监视器模块采用汽车蓄电池供电，功耗不是主要问题。
其软件设计的主要任务是实现数据的正确处理、直观显示和异常报警。
3．1 通信协议为了实现轮胎模块和监视器模块之间的单向无线数据通信，必须制定一组通信双方都遵守的通信协议。
3．1．1 数据载波波形本设计中，TPMS的信号采用曼彻斯特编码，调制方式为FSK。
它的“1”和“0”位对应的频率变化如图4所示（fdev为频率偏移值）。
3．1．2 数据帧格式轮胎模块将数据以数据帧的形式发送给监视器模块。
接收端MC33594规定，当采用FSK调制时，数据帧的组成是：4位前同步（preamble）码、8位ID，又是4位前同步码（MC33594规定在报头前面必须有4位前同步码）、4位报头（Header）、用户数据和2位结束码（EOM）。
其中，前同步码规定为4位连续曼彻斯特编码的“1”或“0”，用来恢复同步时钟；ID和报头的数值是可设定的，由MCU预先写人MC33594的配置寄存器中（本设计预设的ID为十六进制数B8，报头为“0110”）；报头标识用户数据的开始，用户数据紧跟其后，没有任何延迟；EOM由2位非归零编码（NRZ）的连续的“1”或“0”组成。
用户数据前面的20位码串是由射频接收芯片规定的，称为“前导码”。
本设计的前导码为十六进制FB8F6。
数据帧发送必须由EOM结束，而不能简单地将射频信号终止。
鉴于轮胎的压力和温度值可能长时间处于基本不变的状态，在这种情况下发送温度、压力值的必要性不大，因此本设计采用了长、短帧结合的数据发送方案。
具体帧格式如下：3．2 轮胎模块的程序设计在轮胎模块主程序设计中，充分利用PIC16F636的低功耗模式中STOP模式是低功耗算法设计的关键。
PIC16F636上电复位并进行初始化后进入待机模式（即STOP模式）。
上电复位后，首先设置传感器工作在STANDBY模式下，然后MAX1479进入STOP模式。
在此种模式下，OUTPUT引脚每3 s输出一次下降沿，触发PIC16F636的外部中断，从而唤醒PIC16F636，使其脱离STOP状态，进入中断服务程序。
在中断服务程序中进行数据采集和发射控制处理。
如果采集值是一个新的最大或最小值（处于发送周期内）就存入RAM，否则就把计数器加1再返回停止模式。
在连续10次唤醒后（30 s），模块把它的状态发送给接收机。
模块分析存储的胎压最大值和最小值间的差异，如果这个差值超过了存储在ROM中的最大差值（△max），模块111｀就进入快速发送模式，每隔800～900 ms发送255个数据帧。
MAX1479使用曼彻斯特编码方式来发送射频数据。
发射完成之后再重新允许外部中断，让传感器进入STANDBY模式，PIC16F636、MAX1479 同时进入STOP模式，以降低功耗，延长电池的使用寿命。
PIC16F636工作在内部晶振模式下，可以增加其抗干扰能力。
传感器的RST信号每隔52 min复位1次PIC16F636，以进一步提高系统的工作可靠性。
轮胎模块主程序流程如图5所示。
3．3 监视器模块的程序设计监视器模块的程序要实现的主要功能是：监视器模块的初始化；对射频接收芯片的控制；对接收到的轮胎状态信息进一步的数据处理（包括数据显示、异常状态报警等）以及人机界面的参数设定。
监视器模块主要包括主程序设计、数据接收子程序设计和人机界面程序设计3个部分。
监视器模块的主程序流程如图6所示。
GZ16内部的时基模块（TBM）能够产生周期中断。
微处理器对收到的各轮胎模块数据进行确认，在每次TBM中断时验证是否收到轮胎模块发来的数据，如果收到就清除报警标志位。
当长时间没有收到某轮胎模块的数据时，数据接收超时标志将置位，从而触发报警程序，提醒驾驶员主机不能正常接收该轮胎模块信息。
结语本文提出了一种新的直接式TPMS解决方案，并在实际开发的基础上，介绍了系统的工作原理；给出了具体的硬件、软件设计。
通过装车实验证明，该系统功耗低、可靠性高，稳定性好，成本低，具有较高的应用价值，正筹划进行产品生产。
