基于MPXY83OO的TPMS的设计 - 全文

　　本文是基于MPXY8300设计的TPMS系统，由安装在轮胎里的发射模块与安装在驾驶室内的接收模块组成。发射模块实现轮胎压力、温度、加速度等的检测;测量数据的初步处理;数据的RF无线传输等功能。接收模块完成信号的接收、解调、处理、判断、显示和报警等功能。

　　1 系统组成

　　TPMS的发射模块由MPXY8300、电源和发射天线组成。MPXY8300是飞思卡尔推出的最新集成度很高的胎压检测芯片，内部集成了温度、压力、加速度和电压传感器、信号补偿调理威廉希尔官方网站 、8位微控制器、RF发射器等，集成度高，性价比高;电源用放电电压平稳、自放电极低、高温和低温特性都好的锂亚电池供电;天线用体积小、成本低、功耗小的小环天线。

　　接收模块由接收芯片MC3 3 596、微控制器MC68HC908KX8、显示报警和电源威廉希尔官方网站 组成。系统框图如图1所示。

　　2 发射模块威廉希尔官方网站

　　2.1 发射威廉希尔官方网站

　　发射威廉希尔官方网站 如图2所示。NX3225为16.0132MHz的晶振，为MPXY8300提供时基。载波频率为434MHz，数据传输速率9600b/s，数据采用曼彻斯特编码，调制方式为频移键控。轮胎数据以数据帧发送，数据帧格式为前导码+设备ID+压力数据+温度数据+状态+校验码+停止位。汽车在高速运动时轮胎内的电磁、温度、湿度、压力等情况十分复杂，所以该模块的设计要按军用级产品的要求来选择元器件，安装在轮胎上的轮胎压力、温度实时检测和数据处理及发送系统装置的所有器件、材料都要满足一40℃到+125℃的使用温度范围。MPXY8300系列采用了新一代电容式传感器技术，使之功耗更低、集成能力更高。综合比较传感器的各种性能、考察供货情况、资料获得情况，选择MPXY8300为设计TPMS的传感器。

　　2.2 发射模块电源

　　由于轮胎发射模块是安装在轮胎内部，无法利用汽车电源，所以只能采用电池供电。轮胎发射模块的环境非常差，要耐高低温、防潮、抗冲击震动、抗离心力作用、抗电磁干扰、抗高气压，对电池的影响很大。这就对作为轮胎模块的电源的电池提出了更高的要求，电池的使用寿命，关乎发射模块的寿命、稳定性、数据发送的准确性等，甚至关乎系统的寿命。

　　目前工业用电池主要有三类：锂亚电池、锂锰电池及锂氟电池。三种电池的特性比较如表1所示。从表中可以看出，锂亚电池放电电压平稳，自放电极低，高温和低温特性都好，能量体积比最高，瞬间放电脉冲比小，价格适中，满足TPMS设计需要。

　　2.3 发射天线

　　轮胎压力监测系统的发射模块安装在轮胎的内部，轮胎的胎面、轮毂、子午胎的钢丝都会影响到天线的工作。系统还要求体积小、质量轻、成本低、功耗小。小环形板载天线是一种结构简单的天线，体积小、质量轻、成本低、安装牢固，因此，在汽车轮胎压力监测系统方案中，选用小环形板载天线来发射射频信号。小环形板载天线的周长小于所发射信号波长的1/10，辐射场与环的面积、匝数和环上的电流成正比，与工作波长的平方和距离成反比，与环的形状关系不大。小环板载天线电场和磁场的形式类似于无限小偶极子的电场和磁场，在垂直于天线平面的方向没有分量，在天线平面上具有最大分量。在TPMS系统中，将接收天线安装在小环板载天线平面上，可使系统获得最佳的传输效果。

　　3 接收模块威廉希尔官方网站

　　3.1 接收威廉希尔官方网站

　　接收模块的核心是UHF接收芯片MC33596，MC33596支持304MHz到915MHz的OOK和FSK解调;片内支持数据曼彻斯特解码，节省了外部微控制器解码软件系统占用;具有片内定时唤醒、片脚唤醒并可设置特定帧唤醒外部MCU功能，节省系统功耗;同时支持两套系统参数配置。接收威廉希尔官方网站 如图3所示。

　　3.2 接收电源威廉希尔官方网站

　　安装在驾驶室内的接收系统，所处的温度、压力等工作环境相对比较稳定，其工作电源的提供可以有多种选择。考虑到系统的适用性，兼顾了车载供电和电池供电，系统的接收威廉希尔官方网站 的工作电压为5V，采用MC7805三端稳压芯片，一般三端集成稳压威廉希尔官方网站 的最小输入、输出电压差约为2V，否则不能输出稳定的电压，一般应使电压差保持在4～5V的输入是7～25V，输出为5V，满足本系统需要。设计威廉希尔官方网站 如图4所示。

　　3.3 微控制器和显示报警威廉希尔官方网站

　　飞思卡尔的MC68HC908KX8也称为KX8，属于低成本高性能的芯片，最大总线内部频率5V时8MHz、在3V时为4MHz，无需外部元件，软件可以选择总线频率。

　　系统要求显示威廉希尔官方网站 通过数字显示屏向驾驶员实时提供轮胎的状态信息和报警信息，其核心器件选用液晶显示模块LCM046。LCM046模块为四位八段带小数点液晶显示，可直接驱动LED，带有蜂鸣片驱动威廉希尔官方网站 ，3～4线串行接口，可与任何单片机、接口IC接口，内含WDT看门狗时钟发生器，显示比较清晰，对比度较高，稳定可靠，性价比高。

　　本系统采用声光报警方式来提示轮胎的非正常工作状态，通过系统状态LED、蜂鸣器、轮胎位置报警LED实现系统报警功能。

　　4 结论

　　轮胎压力监测系统是驾驶者、乘车者的生命安全保障预警系统，在硬件设计上，采用集成化芯片，保证模块体积小、重量轻，保证系统可靠性和减少模块功耗。