[ 導讀 ] 本文提出的TPMS采用模塊化的設計，規范化的編程，其核心部分是將采集到的溫度壓力數據通過無線方式進行發送和接收。

       本文提出的TPMS采用模塊化的設計，規范化的編程，其核心部分是將采集到的溫度壓力數據通過無線方式進行發送和接收
 
       利用Chipcon公司生產的無線收發芯片CC1100能很好地解決這一問題，它支持ZigBee無線網絡技術，功耗低，無需申請頻點，傳輸可靠
 
       1輪胎工作特性及TPMS技術要求

       輪胎由橡膠和骨架材料制成，裝于輪胎毅的外側，支承汽車重量，吸收和緩和沖擊與振動，并使汽車與地面保持良好的附著性能，從而有效地傳遞汽車的驅動力矩或制動力矩
 
       輪胎的工作特性對汽車的安全行駛影響很大
 
       影響輪胎正常工作特性的因素主要有：
       a)輪胎溫度過高
 
       由于環境氣溫過高，以及輪胎在高速旋轉時與地面的摩擦，都有可能導致輪胎溫度過高，從而使橡膠老化，縮短了輪胎的使用壽命
 
       b)輪胎內部氣壓過大或欠壓
 
       當汽車負載過高或者溫度過高而引起胎內氣體膨脹時，都會導致輪胎內部氣壓過大而發生爆胎現象
 
       c)輪胎漏氣導致欠壓，也會增大輪胎和地面的摩擦，不僅耗油，還會縮短輪胎的使用壽命
 
       輪胎的機械性能主要是通過輪胎內部的溫度和壓力反映出來，因此，TPMS只要能夠實時地檢測到輪胎內部的溫度和壓力情況，就可以分析出輪胎的運行狀況
 
       由于TPMS發射系統處于輪胎的封閉狀態中，因此，系統的主要技術要求如下：
       a)考慮到安裝并采用紐扣電池供電等問題，采樣發射端應體積小、功耗低
 
       b)系統能識別本各采樣發射端發來的溫度、壓力測量值
 
       c)系統能濾除別的汽車發來的任何數據
 
       d)接收端能對各采樣發射端發來的溫度、壓力測量值實時顯示，并能進行越限報警
 
       2 TPMS原理與硬件設計
&[FS:PAGE]nbsp;      2.1 TPMS的系統結構
       TPMS由采樣發射模塊和接收模塊構成
 
       采樣發射模塊安裝在輪胎內，接收模塊安裝在車廂內
 
       采樣發射模塊對壓力傳感器檢測的氣壓和溫度信號進行采樣，由MCU(微控制單元)進行數據分析處理后送給射頻發射電路，信號經調制后發射給接收模塊
 
       接收模塊的解調電路將發射模塊發射出來的射頻信號放大解調后，將數字信號送給MCU
 
       MCU作出相應的處理，如更新當前壓力值、聲光報警等，從而實現輪胎壓力的顯示和監控
 
       由傳感器、MCU、發射、接收等主要芯片組成的TPMS結構框圖如圖1所示
 
       系統總體布局如圖2所示

　　2.2系統功能與總體設計
　　TPMS采樣發射模塊工作在劇烈振動、環境溫差變化很大和不便于隨時檢修的條件下
 
因此，要求所有的器件有很高的可靠性和穩定性，能適應寬的溫度范圍和劇烈的震動
 
為了縮小TPMS采樣發射模塊的體積、節省功耗和增強功能，需要選用功耗低，功能強的芯片
 
　　為了延長TPMS采樣發射模塊電池的使用壽命，使其能工作3～5年，系統節電是一個十分重要的課題
 
只有在大多數時間系統進入睡眠狀態，才能省電與延長電池壽命
 
　　系統的主要功能如下：
　　a)實時監測各輪胎的溫度、壓力情況
 
　　b)當某個輪胎的壓力過高、過低時報警
 
　　c)輪胎保養換位時，各輪胎采樣發射模塊的位置編號可重新設定
 
　　d)可顯示各輪胎當前壓力值、溫度值
 
　　安裝采樣發射模塊時，將5個模塊逐個開啟工作，進行注冊
 
接收端接收到采樣發射模塊發來的未注冊的ID(識別碼)編碼后實施注冊，并由人工設置相應的輪胎編號
 
接收端的MCU將ID與輪胎編碼存儲在E2PROM中，供正常工作時使用
 
　　若輪胎中模塊失效后，可以將要變更的采樣發射模塊ID從主機接收模塊中刪除后重新注冊
 
輪胎保養換位后可以在主機接收模塊中重新設置輪胎編碼
 
　　由于各采樣發射模塊ID的非重復性，可以有效地避免同一車輛的5個輪胎采樣發射模塊之間或不同車輛采樣發射模塊之間的互相干擾.
　　3.2.1采樣發射模塊程序流程
　　采樣發射模塊的主[FS:PAGE]程序流程如圖8所示
 
當CC1100檢測到喚醒命令時被激活，并喚醒MCU
 
MCU配置CC1100進入發射模式
 
MCU采集傳感器檢測到輪胎內的數據進行處理后，由CC1100發往主機
 
發送成功后，CC1100和MCU則重新進入休眠狀態
 
寄存器配置如表1所示

　　3.2.2接收模塊程序流程
　　接收模塊的程序流程如圖9所示

　　接通電源后，AT48先進行初始化，再對CC1100進行配置

當MCU檢測到振動信號時，給采樣發射模塊發送激活命令

發送命令成功后，立刻進入接收模式，若CC1100接收狀態準備好，則可以接收數據

若接收到的數據是有效的，則將接收到的ID與存儲在單片機E2PROM中的ID碼進行比較，如果與其中的某個ID相匹配則數據就被處理并保存

當檢測到溫度、壓力值偏離正常值則進行報警，提醒駕駛員注意

駕駛員也可通過顯示器察看當前檢測到的輪胎內部的溫度和壓力值

　　具體實現程序段如下：

　　4結束語
　　本文提出的基于ZigBee無線網絡技術和無線收發芯片CC1100的TPMS，充分利用無線收發芯片CC1100、AT48和傳感器SP12的特性，采用低功耗、低復雜度的ZigBee網絡技術作為通信協議，在電磁波激活模式下，發送數據包成功后CC1100可以進入深度休眠狀態，大大降低了模塊功耗。

        每個輪胎都設置了固定的ID碼以避免外界的干擾，駕駛員可以在駕駛室手動讀取任何一個輪胎的溫度、壓力值，實時監測輪胎狀況，預防輪胎故障。

       該系統的實現為防止汽車爆胎提供了一個有效的途徑。

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