汽车轮胎压力监测系统设计128593.docx

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1、宁夏理工学院毕业设计摘要 随着社会会经济和科科学技术的的发展,公公路交通已已经成为关关系国民经经济命脉和和社会、经经济发展的的重大系统统,但随之之而来的交交通事故给给人的生命命安全和经经济发展造造成了重大大损失。爆爆胎是引起起交通事故故的主要原原因,保持持标准的车车胎气压行行驶是防止止爆胎的关关键,胎压压检测系统统TPMSS(Tirre Prressuure MMonittorinng Syystemm)是由此此应运而生生的一项汽汽车安全防防范系统。胎胎压检测系系统主要用用于汽车行行驶过程中中对汽车胎胎压与温度度的实时检检测,当出出现异常状状态时进行行报警,从从而保障驾驾乘者的行行车安全。 本

2、本课题主要要研究的是是一种用于于机动车辆辆上的轮胎胎压力与温温度监控系系统。文中中提出了一一种基于无无线技术的的轮胎压力力与温度监监控系统的的方案，设设计综合运运用了检测测技术、单单片机技术术及无线通通信技术,其中发射射模块能实实时检测、处处理轮胎的的压力和温温度参数,并运用无无线方式将将处理后的的数据传输输到接收模模块;接收收模块能校校验数据并并显示结果果,用以告告知驾驶员员各个轮胎胎的情况。本系统采用用了有效的的节能措施施,不仅在在硬件上选选用了具有有睡眠功能能的芯片,而且在软软件设计上上通过将判判断功能置置于发射模模块中,减减小了系统统的发射频频率,从而而降低了能能耗,保证证了不会因因为

3、更换能能源问题而而频繁的拆拆装轮胎,提高了系系统的实用用性,因而而具有广阔阔的应用前前景。关键词:轮轮胎；无线线通信技；抗干扰；节能I Abstrract Alonng wiith tthe ddevellopmeent oof soociall ecoonomyy andd sciiencee andd tecchnollogy, higghwayy traafficc hass beccome the lifeebloood off nattionaal ecconommy annd thhe reelatiionshhip bbetweeen ssociaal annd ecconomm

4、ic ddevellopmeent oof immporttant systtem, but the resuultinng trraffiic acccideents to tthe hhumann liffe seecuriity aand eeconoomic deveelopmment has caussed ggreatt lossses. Flaat Tiire iis a majoor caause of ttrafffic aacciddent, keeep thhe sttandaard TTire Presssuree is the key to ppreveent bbl

5、owoout, Tiree Preessurre Moonitooringg Sysstem TPMSS (Tiire PPresssure Moniitoriing SSysteem) iis thhus aarisees att thee hisstoriic moomentt of safee guaard SSysteem inn a ccar. Tiree preessurre moonitooringg sysstem is mmainlly ussed ffor tthe ccar oof auutomoobilee tirre prressuure aand ttempeera

6、tuure iin thhe prrocesss off reaal-tiime ddetecctionn, annd allarm whenn abnnormaal sttate, thuus ennsuriing tthe ddriviing ssafetty. TThe ppurpoose oof thhis rreseaarch is tto deeveloop a kindd of appllied to mmotorr vehhiclee tirre prressuure aand ttempeeratuure mmonittorinng syystemm. Thiss pappe

7、r ppreseents a teemperraturre off tirre prressuure mmonittorinng syystemm bassed oon wiireleess ttechnnologgy. IInteggrateed usse off thee harrdwarre deesignn of deteectioon teechnoologyy, miicro-conttrolller ttechnnologgy annd wiireleess ccommuunicaationn tecchnollogy, thee lauunch moduule ccan rre

8、al-timee tirre prressuure aand ttempeeratuure pparammeterrs deetecttion, proocesssing, andd usee wirrelesss waay too traansmiit daata aafterr proocesssing to rreceiivingg moddule; Recceiviing mmodulle caan chheck dataa andd dissplayy thee ressultss to infoorm tthe ddriveer off eacch tiire. Thiis syy

9、stemm adooptedd thee efffectiive eenerggy saavingg meaasurees, nnot oonly on hhardwware chosse chhips withh sleeep ffuncttion, butt alsso onn thee sofftwarre deesignn of trannsmisssionn moddule, by willl juddge ffuncttion in rreduccing the trannsmisssionn freequenncy oof thhe syystemm, reeduciing tt

10、he eenerggy coonsummptioon annd ennsuree thee wonnt cchangge thhe ennergyy prooblemm andd freequennt diisasssemblling tiree, immprovve thhe prractiicabiilityy of the systtem, thuss hass brooad aappliicatiion pprosppectss.Key wwordss:tiree；wirrelesss coommunnicattion techhnoloogy ssensoor； aanti-jamm

11、ming； savee eneergyI 目录摘要IAbstrractIII目录IIII1 绪论111.1 研研究背景111.2 轮轮胎压力与与温度监控控系统现状状21.3 轮轮胎压力与与温度监控控系统研究究意义31.4.22 论文的的结构安排排42系统总体体设计52.1 TTPMS 系统分类类及其工作作原理52.1.11 间接式式 TPMMS52.1.22 直接式式 TPMMS52.1.33 间接式式和直接式式TPMSS的比较与与选择62.2 直直接式 TTPMS 总体设计计62.2.11 系统组组成62.2.22 系统设设计要求772.2.33系统功能能要求82.3 系系统硬件的的总体设计

12、计82.3.11 轮胎模模块的总体体设计92.3.22 主机模模块的硬件件总体设计计92.4 系系统软件的的总体设计计93轮胎模块块设计1113.1 轮轮胎模块硬硬件设计1113.1.11 芯片介介绍123.1.22 MPXXY83000 传感感器工作模模式133.1.33轮胎模块块电路设计计143.2轮胎胎模块软件件设计1663.2.11编程工具具的选用1173.2.22通信协议议173.2.33胎压模块块软件设计计183.3天线线设计1994主机模块块设计2114.1主机机模块硬件件设计2114.1.11 核心微微控制器 STC112C54416ADD214.1.22 接收电电路设计221

13、4.2显示示及报警电电路设计2234.2.11 显示电电路设计2244.2.22 报警电电路设计2254.3主机机模块的软软件设计2264.3.11主机模块块主程序设设计264.3.22参数设定定模块2774.3.33报警处理理模块2885 总结与与展望2995.1工作作总结2995.2展望望29参考文献331致谢32附录 控控制系统CC程序代码码33II1 绪论 环环保、节能能、安全是是当今汽车车发展的三三大主题，作作为影响人人民生命财财产全和国国家经济命命脉的重要要因素的汽汽车安全性性是汽车设设计过程首首要考虑的的问题，汽汽车轮胎气气压保持正正常值是车车辆舒适性性和行驶安安全的保证证。轮胎

14、气气压高于正正常值时，与与地面接触触面积减少少，摩擦系系数降低，便便会导致车车辆侧滑、颠颠簸、爆胎胎，危及行行驶安全；轮胎气压压低于正常常值，轮胎胎内部就会会开始分离离、脱层、最最后导致爆爆胎1，在低速速状态下行行驶就会因因轮胎变形形过大而伤伤胎。因此此，及时地地了解和准准确掌握轮轮胎的温度度、压力状状况是避免免爆胎，提提高汽车安安全行驶水水平的有效效途径22。国外外因立法较较早，TPPMS(TTire Presssuree Monnitorring Systtem)成成为标配，市市场占有率率高。中国国国家标准准管理委员员会20008年发布布的中国国TPMSS标准意见见征求稿,标TPMMS成为

15、汽汽车的标准准配件是必必然的趋势势。 TPMSS对汽车轮轮胎压力、温温度的监测测技术主要要有直接式式和间接式式两种形式式。直接式式是利用安安装在轮胎胎里的智能能传感器来来直接测量量轮胎的气气压、温度度、电池电电压，并通通过无线调调制发射到到安装在驾驾驶台的监监视器上，监监视器随时时显示轮胎胎的气压、温温度、电池池电压，当当轮胎出现现异常情况况时，系统统就会自动动报警；间间接式是借借助防抱死死制动系统统(Anttilocck Brrakinng Syystemm, ABBS)的轮轮速传感器器来比较车车轮转速，从从而估算两两个轮胎胎胎压的差别别，当某个个轮胎胎压压低于预先先设定的初初始值时，向向司

16、机报警警。目前在在 TPMMS 轮胎胎压力监测测系统的研研究中存在在三个技术术难点：低低功耗实现现、无线信信号传输、射射频天线设设计。 本本课题进行行直接式汽汽车轮胎压压力与温度度监测系统统的研究。针针对该系统统目前存在在的技术难难点，设计计本文的系系统方案，目目的是实现现一种可以以实时监测测行驶车辆辆轮胎内部部气压、温温度的预警警系统。1.1 研研究背景 汽汽车在高速速行驶过程程中，轮胎胎故障是所所有驾驶者者最为担心心和最难预预防的，也也是突发性性交通事故故发生的重重要原因。据据统计33，在高高速公路上上发生的交交通事故有有70%80%是是由于爆胎胎引起的，怎怎样防止爆爆胎已成为为安全驾驶驶

17、的一个重重要课题。 轮轮胎监测系系统（TPPMS）主主要用于在在车辆行驶驶时实时地地对轮胎压压力和温度度进行自动动监测，对对轮胎漏气气、低气压压、高气压压进行预警警，以保障障驾乘者行行车安全，是是驾驶员、乘乘车人的生生命安全保保障预警系系统。 中中国正在成成为全球最最大的新兴兴汽车市场场，中国汽汽车的需求求量和保有有量出现了了加速增长长的趋势。因因此，我国国 TPMMS 需求求与日俱增增，TPMMS 的研研究具有重重要的社会会意义和经经济价值。为为与世界先先进国家保保持同步，我我国关于汽汽车安装 TPMSS 的法规规也将会出出台。目前前我们国内内已有很多多家设计公公司、生产产厂家开始始开发、设

18、设计、生产产TPMSS。因此一一套安全、可可靠、方便便、成本低低廉的轮胎胎监测系统统将有广阔阔的应用前前景4。1.2 轮轮胎压力与与温度监控控系统现状状 目目前市场上上主流 TTPMS 的实现方方式是利用用安装在每每一个轮胎胎内部的轮轮胎监测模模块来直接接测量轮胎胎的压力、温温度，并通通过无线传传输的方式式发送到安安装在驾驶驶室的中央央控制模块块。中央控控制模块实实时显示每每个轮胎的的压力、温温度，驾驶驶员可以直直观的了解解各个轮胎胎的压力、温温度等状况况，当轮胎胎压力、温温度太低或或者太高，系系统会自动动报警，提提醒驾驶员员，防止事事故发生。TTPMS 的性能主主要取决于于轮胎监测测模块的实

19、实现方式。根根据轮胎监监测模块供供电方式的的不同，TTPMS 可以分为为有源 TTPMS 和无源TTPMS。 (11) 有源源 TPMMS，指 TPMSS 的轮胎胎监测模块块使用专用用锂电池供供电。本课课题研究的的轮胎压力力与温度监监控系统即即是一种有有源轮胎监监测系统。 有有源 TPPSM 的的轮胎监测测模块有以以下几个部部分组成：压力温度度传感器、微微控制器、射射频芯片、低低频唤醒芯芯片、电池池以及天线线组成。 压力温度度传感器是是一个集成成了压力传传感器、温温度传感器器、数字信信号处理单单元和电源源管理的片片上系统。为为了增强传传感器功能能，不少传传感器还增增加了加速速度传感器器、电压检

20、检测、内部部时钟、看看门狗及其其它功能的的数字信号号处理单元元。 (2) 无无源 TPPMS，指指TPMSS的轮胎监监测模块不不使用电池池供电。目目前有两个个发展方向向，一种是是利用 RRFID 读头端的的发射功率率为轮胎监监测模块供供电，另一一种是利用用汽车行驶驶中的机械械能为轮胎胎监测模块块供电。 射射频识别技技术（RFFID）是是一种非接接触式的自自动识别技技术，其基基本原理是是利用了射射频信号和和空间耦合合（近距离离的电感耦耦合和远距距离的电磁磁耦合）传传输特性，其其中电感耦耦合的依据据是电磁感感应定律，电电磁耦合是是以雷达原原理为模型型，发射出出去的电磁磁波碰到目目标后反射射同时带回

21、回目标信息息，依据的的是电磁波波的空间传传播规律。射射频识别系系统一般由由两个部分分组成，即即标签端（TTag）和和读头端（RReadeer）。在在无源TPPMS 中中，标签端端依附于轮轮胎监测模模块，读头头端依附于于中央控制制模块55。1.3 轮轮胎压力与与温度监控控系统研究究意义 TTPMS 系统在提提高汽车行行驶安全性性，减少生生命财产损损失以及减减少能耗等等方面都具具有非常重重要的研究究意义，其其具体优点点体现在以以下几个方方面6： (1)事前前主动型安安保 汽汽车现有安安全措施，如如 ABSS、EDSS、EPSS、安全气气囊等，均均是“事后被动动”型安保，即即在事故发发生后才起起到保

22、护人人身安全的的作用。而而 TPMMS 属于于“事前主动动”型安保，即即在轮胎出出现危险征征兆时及时时报警，驾驾驶员可采采取措施，将将事故消灭灭在萌芽状状态。 (2)延延长轮胎使使用寿命 统计表明明：轮胎气气压不足行行驶，车轮轮气压比正正常值下降降 10%，轮胎寿寿命减少 15%。TTMPS系系统实时监监测每个轮轮胎的动态态瞬时气压压，当轮胎胎气压出现现异常时能能及时自动动报警，从从而减少车车胎的损毁毁，延长轮轮胎使用寿寿命。 (3)减减少燃油消消耗，利于于环保 实验显示示，轮胎气气压低于标标准气压值值 30%，油耗将将上升 110%。如如果轮胎气气压过高，抓抓地力就会会下降，轮轮胎磨损加加快

23、。油耗耗上升不仅仅增加车辆辆运行费用用，而且增增加废气排排放，对环环境的污染染加大。车车辆安装了了 TPMMS 系统统，就能及及时发现车车胎气压异异常，有效效避免上述述现象的发发生，不仅仅降低油耗耗，而且还还可减轻对对环境的污污染。 (4)可避避免车辆部部件不正常常的磨损若汽车在轮轮胎气压过过高的状态态下行驶，日日积月累对对发动机底底盘及悬挂挂系统将造造成很大的的伤害；如如果轮胎气气压不均匀匀，则会造造成刹车跑跑偏，从而而增加悬挂挂系统的磨磨损。安装装了TPMMS 系统统，便能有有效避免上上述现象的的发生。1.4 本本文研究内内容和结构构1.4.11 研究内内容 该该系统实现现的功能：将通过在

24、在轮胎内部部安装的压压力和温度度传感器，中中央控制单单元对轮胎胎内部的温温度、压力力值进行采采集、处理理后通过无无线通讯的的方式将数数据发送给给驾驶室内内部的中央央监视器。中中央监视器器对轮胎的的数据进行行分析，如如果发现轮轮胎的状态态异常，则则通过声光光报警提示示驾驶员进进行处理。针对上述系系统功能，本本课题的主主要研究内内容如下：(1)分析析直接式 TPMSS 的工作作原理，并并深入分析析了该系统统的关键技技术、国内内外现状以以及发展趋趋势。 (2) 综综合分析国国内汽车各各方面综合合因素，设设计系统的的总体方案案。 (3) 轮轮胎模块硬硬件和软件件的设计。 (4) 主主机模块硬硬件和软件

25、件的设计。1.4.22 论文的的结构安排排 第第一章：介介绍汽车轮轮胎压力监监测系统的的提出背景景和研究意意义，当前前的技术应应用现状和和未来的发发展趋势，给给出本文的的研究内容容和结构安安排。 第第二章：介介绍系统主主要工作原原理。在对对系统方案案的论证基基础上，确确定系统的的软硬件技技术性能要要求和实施施方案，确确定系统的的总体设计计方案。 第第三章：轮轮胎模块硬硬件和软件件的设计。以以 Freeescaale(前前Motoorolaa半导体部部)的 MMPXY88300系系列传感器器、微处理理器、发射射芯片三件件集成一体体芯片为核核心，构建建轮胎模块块；与主机机模块搭建建实现系统统对轮胎

26、状状态信息的的测量、无无线传输、状状态监控和和异常报警警。 第第四章：主主机模块硬硬件和软件件的设计。主主要介绍MMPXY88300系系列微控制制器的基础础上，以接接收芯片MMC335594、微微控制器 STC112C54416ADD芯片为核核心，构建建主机模块块；实现系系统对数据据的测量、模模拟/数字字转换、无无线射频传传输控制、系系统状态监监控和显示示报警等功功能。 第第五章：总总结与展望望。对本设设计的总结结与展望。2系统总体体设计 汽车轮胎胎压力监测测系统(TTPMS)是一种采采用无线传传输技术，利利用固定于于汽车轮胎胎内的微型型无线传感感装置采集集轮胎压力力和温度的的数据，并并将数据

27、传传送到驾驶驶室内的接接收机中，以以数字化的的形式实时时显示轮胎胎压力和温温度的相关关数据，并并在轮胎出出现危险征征兆时进行行报警的汽汽车主动安安全系统。主主要功能是是在汽车行行驶时实时时的对轮胎胎气压和温温度进行自自动监测，对对轮胎快速速漏气、高高低气压和和高温分级级报警，从从而达到预预防爆胎、降降低油耗的的目的，以以保障安全全和经济行行车。 针针对在汽车车恶劣的工工作环境下下，设计满满足国内外外TPMSS 标准的的技术指标标(中国的的标准高于于国外标准准)7，综合目目前市场存存在的经典典方案，分分析了其中中的关键技技术，本文文设计一种种具有高度度集成性、高高可靠性、低低功耗性的的轮胎压力力

28、监测系统统。2.1 TTPMS 系统分类类及其工作作原理 目目前TPMMS主要有有两种实现现方式：间间接式TPPMS系统统和直接式式TPMSS系统。2.1.11 间接式式 TPMMS 间间接式 TTPMS 系统是与与车辆的防防抱死系统统(ABSS)一起使使用的。AABS 采采用车轮转转速传感器器测量每个个车轮的转转速。当一一个轮胎的的气压减小小时，滚动动半径就减减小，而车车轮的旋转转速度就相相应地加快快。间接式式 TPMMS 的检检测原理如如图 2.1 所示示。图2.1间间接式TPPMS检测测原理2.1.22 直接式式 TPMMS直接式TPPMS系统统主要由安安装在轮胎胎上的轮胎胎监测模块块和

29、安装在在汽车驾驶驶台上的中中央监视器器两个部分分组成。轮轮胎监测模模块由压力力/温度传传感器、微微控制器(MCU)、射频(RF)发发射器组成成，中央监监视器由 RF 接接收器、MMCU 以以及 LCCD、按键键、报警模模块等组成成。一般情情况下，一一辆轿车或或面包车的的 TPMMS 系统统有4或55个(包括括备用胎)监测模块块，一辆卡卡车有836个监监测模块，本本系统设计计主要面向向四轮轻型型汽车的轮轮胎状态监监测，其安安装位置示示意图如图图2.2 所示，固固定在每个个车轮中的的压力、温温度传感器器直接测量量每个轮胎胎的气压和和温度，然然后通过RRF发射器器将传感器器数据发送送到中央监监视器。

30、中中央监视器器接收到轮轮胎监测模模块发射的的信号后进进行分析，并并将各个轮轮胎的压力力和温度数数据显示在在屏幕上，供供驾驶者参参考。如果果胎压或温温度出现异异常，中央央监视器根根据异常情情况，发出出报警信号号，提醒驾驾驶者采取取必要的措措施。图2.2直直接式TPPMS检测测原理2.1.33 间接式式和直接式式TPMSS的比较与与选择 间间接式TPPMS的优优点是只要要具备ABBS系统，就就可以增加加TPMSS的功能，另另外所需的的只是软件件，因此成成本比较低低。但是间间接式 TTPMS 有以下几几个主要缺缺点：无法法同时监测测到同轴两两轮胎、同同侧两轮胎胎以及四个个轮胎全部部漏气的情情况；不能

31、能对温度进进行测量；受速度影影响较大，一一般不能超超过1000km/hh；轮胎重重新安装或或者TPMMS 复位位后，TPPMS传感感器标定比比较麻烦。 相相比于间接接式TPMMS，直接接式TPMMS具有很很多优点，如如能在任意意瞬时监测测4个轮胎胎内的压力力和温度大大小，测量量精度和准准确度均高高于间接式式TPMSS且不受行行驶速度的的限制等。但但是它也存存在一些弊弊端，比如如，直接有有源式TPPMS的监监测模块质质量较大，安安装在轮胎胎内会打破破原先的动动平衡，而而且成本比比较高；在在恶劣潮湿湿的环境下下，电池会会出现漏电电现象，使使得系统使使用年限缩缩短。而基基于SAWW的直接无无源式 T

32、TPMS主主要优点是是传感器部部分不需要要电池供电电，而且质质量较小，目目前已经开开发出的实实验传感器器只有5gg左右，同同时可在高高低温等恶恶劣环境下下工作，但但是它需要要将转发器器(Traanspoonderr)整合至至轮胎中，这这需要各轮轮胎制造商商建立共同同的标准才才有可能实实现8，因此，无无源式TPPMS短期期内还难以以流行。2.2 直直接式 TTPMS 总体设计计2.2.11 系统组组成 本本课题所要要实现的TTPMS为为直接式电电池供电的的TPMSS。TPMMS主要由由两个模块块(见图 2.3)组成：安安装在汽车车每个轮胎胎内部的轮轮胎模块和和安装在汽汽车驾驶室室中的主机机模块。

33、轮轮胎模块一一般由传感感器、微控控制器和射射频发射芯芯片组成，负负责压力和和温度数据据采样、处处理和射频频发送。主主机模块一一般由射频频接收芯片片、微控制制器、数据据显示屏和和按键组成成。负责压压力和温度度数据接收收、显示、报报警和系统统设置。轮轮胎模块和和主机模块块之间采用用射频无线线通信。图2.3TTPMS模模块布局示示意图2.2.22 系统设设计要求 由由于现在汽汽车轮胎大大多是没有有内胎的子子午胎，因因此，将TTPMS的的轮胎监测测模块安装装在轮毂上上是十分方方便和容易易的。但是是汽车在高高速跑动时时轮胎内环环境和温度度是十分恶恶劣的，压压力、温度度、湿度变变化特别大大，所以该该模块的

34、设设计要按汽汽车级的要要求来选用用元器件。而而对于中央央监视器，由由于其安装装在汽车车车厢内，环环境温度变变化不大，电电源可以使使用汽车的的12V24V电电源，因此此器件的选选用只要是是工业级即即可，省电电的要求也也不高。轮轮胎监测模模块设计的的具体要求求为：低功功耗、介质质兼容性以以及无线信信号传输的的可靠性。 (1)低功功耗 在在TPMSS实际使用用过程中，不不可能频繁繁地拆卸轮轮胎来为监监测模块更更换电池，故故需要做到到轮胎监测测模块与轮轮胎同寿命命。本设计计采用降低低功耗的方方法是利用用拥有内置置加速度计计的传感器器来检测轮轮胎是静止止的还是运运行的，只只有当车辆辆运行时，系系统才进行

35、行相应的检检测和传输输，当车辆辆处于停车车状态时，TTPMS可可以休眠或或以很低的的频率运行行以节省电电量。一般般的车辆在在公路上行行驶的平均均时间大约约占总使用用时间的115%，即即车辆处于于停车状态态的时间比比真正行驶驶的时间要要长得多9，因因此这种方方法可以大大幅度降低低TPMSS的功耗。 (2)介质质兼容性 组组件除了要要尽可能的的低功耗外外，传感器器的介质兼兼容性和可可靠性对TTPMS而而言至关重重要，如果果没有这些些关键特性性，整个系系统的精确确性和可靠靠性将成问问题。所谓谓传感器介介质兼容性性，主要指指的与不同同种类的介介质，如水水杨酸、污污水、磷酸酸钠等接触触时所表现现出来的不

36、不受干扰性性。因为轮轮胎模块是是置于轮胎胎内部的，所所以电子组组件面对的的将是轮胎胎内部的恶恶劣环境，包包括400+1225的宽工作作温度范围围以及潮湿湿、灰尘和和刹车油等等其他介质质的侵袭10。TTPMS传传感器特别别容易被腐腐蚀，因为为它的压力力进气口必必须与空气气接触才能能监测周围围的压力，而而好的介质质兼容性可可以确保传传感器能得得到全面保保护。 (3)无线线信号传输输的可靠性性 TTPMS需需要着力解解决的另一一个关键技技术是无线线信号传输输的稳定性性和可靠性性，特别是是高速行驶驶时的信号号传输的稳稳定性。由由于高速行行驶及工作作环境比较较恶劣，而而且汽车内内电子产品品丰富，信信号会

37、出现现漂移及时时有时无的的情况；另另外在使用用手机、汽汽车音响等等产品时，信信号相互会会有干扰，信信号的稳定定性会受到到影响，因因此，屏蔽蔽和抗干扰扰等问题就就显得尤为为重要。RRF发射/接收ICC选用时一一般需要较较高的接收收灵敏度，以以提高TPPMS的工工作效率并并降低整个个系统的生生产成本。第第一代TPPMS的发发射器芯片片设计运用用的是ASSK调制技技术，通过过SAW共共振器产生生合适的发发射频率，这这样的ASSK系统非非常便宜，但但是载有发发射器的车车轮转动会会导致接收收场强发生生变化，为为此，目前前的TPMMS在晶体体振荡器和和PLL合合成器的基基础上运用用FSK调调制方式来来产生

38、中心心频率和频频率牵引。在在许多OEEM应用中中，FSKK即使在轮轮子高速运运转时都能能提供可靠靠的RF通通信。2.2.33系统功能能要求 直接接式TPMMS系统需需要实现的的主要功能能有： (11) 实时时监测每个个轮胎的压压力、温度度、电压情情况； (22) 可设设定每个轮轮胎的压力力报警上下下限； (33) 当某某个轮胎的的压力过高高、过低时时，显示该该轮胎的IID，温度度和压力，并并发出声光光报警；当当某个轮胎胎内部压力力急速下降降，并发出出快速漏气气报警； (44) 轮胎胎保养换位位后，各轮轮胎ID可可重设； (55) 可手手动读取各各轮胎当前前压力值。2.3 系系统硬件的的总体设计

39、计轮胎压力与与温度监控控系统是通通过先进的的传感技术术，在汽车车行驶过程程中，利用用传感器来来直接测量量轮胎的气气压和温度度，并通过过无线调制制发射到驾驾驶室的控控制台上，驾驾驶者可以以直观地了了解各个轮轮胎的气压压和温度状状况，并对对轮胎漏气气、低气压压和高温进进行自动报报警，以保保障行车安安全。还可可以延长轮轮胎的使用用寿命，有有效降低油油耗，能保保持最佳车车辆性能。通通过对TPPMS方案案设计分析析，确定本本文系统的的总体设计计方案如下下文所述。2.3.11 轮胎模模块的总体体设计 轮轮胎模块实实现系统的的两个主要要功能：信信号采集处处理和信号号发射。从从压力传感感器出来的的信号，由由微

40、处理器器完成采样样。然后由由微处理器器进行数据据分析处理理，再进行行软件编码码，将数据据流送给射射频发射电电路；信号号经过调制制、编码后后发射给接接收系统。轮轮胎模块设设计框图如如图2.44。 图2.4轮胎模模块设计框框图2.3.22 主机模模块的硬件件总体设计计主机模块包包括解调电电路、接收收数据处理理、声光报报警及人机机接口四部部分，如图图2.5所所示。解调调电路由轮轮胎发射出出来的射频频信号放大大解调后，将将数字信号号送给微处处理器串行行接口。微微处理器再再进行译码码，从数据据流中提取取各轮胎的的位置和压压力值；然然后作出相相应的处理理，如更新新当前压力力值，声光光报警等。人人机接口部部

41、分要包括括LED指指示，按钮钮等。LEED主要起起指示轮胎胎位置和显显示当前安安全状况。按按钮则可以以进行系统统的功能读读取当前轮轮胎压力大大小。 图图2.5主主机模块设设计框图2.4 系系统软件的的总体设计计系统软件的的设计就是是为了在硬硬件电路基基础上实现现系统的应应用智能化化，系统软软件设计的的质量直接接关系到系系统技术性性能的好坏坏。在汽车车轮胎爆胎胎预警系统统的软件设设计中，必必须要考虑虑到系统应应用的实际际情况和具具体技术性性能要求，才才能设计出出符合现场场要求的应应用系统。 汽汽车轮胎爆爆胎预警系系统的软件件设计根据据硬件模块块划分，也也分为轮胎胎模块软件件设计和主主机模块软软件

42、设计两两大部分，为为了开发的的便利，其其中双方涉涉及到数据据无线收发发功能的部部分又可以以合为无线线收发模块块。图2.6是系统统软件的功功能框图。图2.6系系统软件的的功能框图图从图中可以以看出，轮轮胎模块的的软件需要要具有 33 种主要要功能：测测量、处理理数据和发发射。轮胎胎模块是由由一块锂电电池供电，锂锂电池的电电池容量通通常为7550mAhh因此需要要综合考虑虑效率与时时间，以得得到高效率率的算法，才才能保证系系统长期有有效地可靠靠运行。主主机模块虽虽然没有严严格的耗能能标准，但但接收效率率和监控算算法仍很重重要，因为为好的算法法可以使主主机模块电电池使用寿寿命更长11。 软软件总体分

43、分为4个运运行模式：调试模式式(工厂诊诊断用)、初初始化模式式、睡眠模模式（休眠眠）和测量量模式。下下面对4个个运行模式式的功能进进行介绍： (1) 调调试模式主要执行产产品出厂的的一些内部部测试和诊诊断功能。具具体包括传传感器测试试和射频测测试两部分分。 (2) 初初始化模式式接收主机给给定的IDD码和级别别判定阀值值。 (3) 睡睡眠模式以最低的功功耗运行，响响应系统的的运行要求求。 (4) 测测量模式测量模式主主要完成以以下功能： (1) 定定时测量轮轮胎压力、温温度； (2) 压压力在不同同级别区域域内有报警警时，同一一个级别只只上报一次次； (3) 压压力无变化化，固定间间隔时间段段

44、上报一次次压力、温温度； (4) 保保证系统可可靠性，系系统每隔一一定时间复复位一次； （55）不同级级别报警同同时出现，则则以高温、高高压、低压压级别的优优先级报警警。3轮胎模块块设计 汽汽车轮胎压压力监测系系统的硬件件电路按系系统功能划划分，可分分为轮胎模模块和主机机模块两大大部分。轮轮胎模块整整体安装在在轮胎内，主主要完成轮轮胎压力和和温度数据据的采集、数数据的初步步处理以及及信息的无无线传输功功能。主机机模块安置置于汽车驾驾驶室内，主主要完成信信息的无线线接收、数数据处理、声声光报警控控制以及系系统特征值值设定等功功能。系统统硬件功能能框图如图图 3.11 所示。图3.1系系统硬件功功

45、能框图 在在系统的工工作运行中中，轮胎模模块始终处处于封闭环环境中，驾驾驶室内的的系统主机机必须依靠靠无线方式式来完成数数据信息的的传输，才才能将轮胎胎的状态信信息实时地地提供给驾驾驶员。因因此，轮胎胎模块与主主机模块之之间的无线线通信是实实现系统功功能的关键键，同时，这这也是系统统硬件设计计工作的重重点之一。3.1 轮轮胎模块硬硬件设计在不断高速速旋转的轮轮胎内部这这样的封闭闭工作环境境中，要求求轮胎模块块功耗低、体体积小、重重量轻。因因此，在设设计中尽量量减少芯片片外围器件件的数量，设设计面积较较小的轮胎胎模块电路路。三件合合一高度集集成芯片MMPXY88300为为轮胎模块块的核心部部件，

46、从功功能、性能能上都满足足系统要求求。根据轮轮胎模块实实现的系统统功能，可可细分为核核心微控制制器、测量量电路和发发射电路33个部分。微微控制器 MPXYY83000为轮胎模模块的控制制和数据处处理核心单单元，集成成传感器、微微控制器、射射频发射模模块一起完完成轮胎的的压力和温温度测量，数数据处理及及内部自带带的射频发发射器与其其匹配的外外围器件一一起构成发发射电路。如如图3.22所示图 3.22胎压模块块功能框图图3.1.11 芯片介介绍MPXY88300 是 Frreesccale 公司的220引脚集集成芯片，它它在一个芯芯片上集成成了可变电电容式压力力传感单元元、温度传传感单元、加加速度

47、传感感单元和数数字接口电电路（具有有唤醒特性性），能够够同时对轮轮胎的压力力和温度数数据进行测测量和处理理，并实现现测量结果果的数字化化输出，以以无线射频频的方式发发射出去，该该芯片具有有 2.11V3.6V 的的宽范围工工作电压，工工作温度为为401225，功耗低低，能够在在封闭的轮轮胎内部可可靠工作12。该器件包含含以下四个个小器件，它它对每个小小器件都使使用了最佳佳的处理技技术。(1) 内置8位HHCS088 微控制制器(MCCU)；(2) 内置RF发发射器器件件(RFXX)； (3)压力力/温度传传感器件(P-CHHIP)； (4)内置置Z轴和XX轴加速传传感器(gg-Celll)。MPXY88300工工作流程