1 导言
跟着轿车消费商场的日益升温， 轿车的安全功用更加被顾客所重视。在轿车的高速行驶中，轮胎毛病是一切驾驶者最为忧虑和最难防备的，也是突发性交通事故产生的重要原因。据统计，在我国高速公路上产生的交通事故有70％是因为爆胎引起的，而在美国这一份额高达80％。根据此，美国运输部（dot）国家公路交通安全办理委员会（nhtsa）出台法规。该法规规则：2003年l1月到2006年l0月31日期间美国新出厂的轻型轿车将逐渐引进轮胎压力监测体系（tyre pressure monitoring system）［2］。鉴于如此大的商场潜力，国内外许多公司纷繁开端研发。本文提出根据motorola公司的mpxy8040温度和压力传感器、mc68hc908rf2嵌入式一体化微处理器和射频发射器、mc33594接纳器和mc68h908kx8微处理器构成的轮胎压力监控体系。其间mpxy8040和mc68hc908rf2及其外围电路构成丈量和发送子体系，mc33594和mc6-8h908kx8及其外围电路构成接纳、处理和显现主体系。
2 tpms体系构成［2］
轮胎压力监测体系分为直接体系和直接体系。直接体系即经过车速传感器来确认轮胎压力改变，使用abs轮速传感器来直接丈量胎压，本钱低，但精度差，无法在任何时刻作业。直接式压力丈量法使用车轮内的压力传感器和无线发送器，发射信号到射频接纳器，来直接丈量温度和压力，精度牢靠，本钱较高。
直接丈量体系需求在每个轮胎上装置1个长途感应模块来收集数据，在车内装置1个接纳模块来接纳和处理数据，并为司机供给恰当的显现即可。
3 硬件规划和完结
体系电路原理图如图1和图2所示。
图1 轮胎子体系电路原理图
图2 仪表盘主体系电路原理图
3.1 轮胎子体系（子机）硬件规划
（1） 气压和温度传感器和信号调度电路。选用motorola公司的mpxy80-40a［4］传感器丈量轮胎压力和温度，mpxy8040a压力温度传感器芯片是motorola公司为丈量轿车轮胎压力和温度而规划的高集成芯片。该芯片内嵌一个容性肯定压力传感器和一个温度传感器，包含压力变换器、正温度系数分散电阻温度传感器和一切有必要电路，用以产生一个校准的8bit温度和压力数字输出，能够丈量0kpa～637.5kpa的轮胎压力和一40℃～125℃范围内的轮胎温度，适用于气体前言和一般的胎内环境。每个芯片有标识id，用于识别是哪一个轮胎。
mpxy8040a压力传感器的典型电气参数为：3v作业电压，低功耗，待机电流600na，压力采样电流15ma，温度采样电流500μa。它有4种作业形式：待机/复位、压力检测、温度检测、数据输出；4种作业形式灵活运用以满意体系节电的要求。内置的低频振荡器，可用于唤醒mcu。
（2） 微操控器和发射电路。选用motorola公司mc68hc908rf2［5］芯片，该芯片是高功用、低功耗，32引脚、lqfp外表贴装器材，供电电压1.8v-3.6v，适合于-40度到+125度的环境温度，待机电流0.1na，fsk的传输电流11.6ma，ask的传输电流8ma。该芯片封装了2个模块；第1个是2kb快闪hc08 mcu，第2个是射频发射模块，能在自由空间能够传输数字数据信号到达了几百米左右。
mc68hc908rf2芯片，具有hc08内核、2kflash用户存储器、256字节专用flash数据存储器，128字节ram、17位寻址、16位索引寄存器和仓库指针、8个通用i/o口、6个具有键盘中止功用的输入、2个led输出；别的它还集成了射频发射模块，低功耗的pll锁相环射频发射器，能够完结数字信号的调制和发送、支撑315/434和868/915mhz的fsk和ask调制方法，具有操控发送和输出功率的功用，输出功率可调（到达5dbm），数据传输率最大11kbps、集成pll锁相环和vco压频振荡器，选用pcb印制天线，发射器无须调整，外部元器材少，作业安稳牢靠。
（3） 供电电源：选用3v扣子式锂电池供电。
3.2 操控和显现部分（主机）的硬件规划
（1） 主机的接纳电路：主机的接纳和解码电路选用motorola公司的mc33594［3］芯片，mc33594与motorola公司mc68hc908rf2芯片的发射电路兼容，mc33594芯片能够接纳和解调manchester编码数据，经过通用的spi总线向嵌入式微处理器mc68h908kx8输出数据。调制方法：ask和fsk；作业频率：315/433mhz 或许866/915mhz；低电流耗费，run形式下的作业电流4.3ma、stop形式下的作业电流10ma；内部和外部选通；1ms的唤醒时刻；数据传输速度最高可达11kbps；带有字节或腔调勘探的数据办理器（dm）；带有manchester编码信号的时钟康复；可完全由spi接口装备；较少的外部元件。
（2） 主机的微操控器：选用motoro-la公司的mc68h908kx8［6］芯片；该芯片同mc68hc908rf2芯片相比较，仅仅少了uhf发射芯片。其它功用指标相同。
4 通讯协议和数据格式［1］［5］
体系数据选用manchester编码、fsk调制的方法通讯。数据的发送速率是9600bps， manchester编码使用高电频变到低电频标明0，低电频变到高电频标明1；fsk调制时使用两个不同的频率来标明数字的高、低信号，本体系顶用较低的频率标明1、较高的频率标明0；接纳器mc33594芯片的数据办理器现已设置成这样的调制和解调方法。当轮胎模块设置成发送数据时，它先唤醒接纳器，然后发送数据帧，最后到睡觉状况。一个完好的数据帧由以下几部分构成：（1）前导同部位（preamble），共16bit，一般设置成16进制的fb86，前4位（1111）用于唤醒接纳器并将树立内部电路；接下来的8bit（b8）用于装备寄存器cr2中的装备值，意图是用来发动数据办理器，剩下的4bit（0110）用来激活mc33594使其作业，标明有用数据的开端；（2）缩紧随前导位（prea-mble）的有用数据是器材的id号，共32bit，用来区别不同的发射器，（3）压力和温度信号，各占8bit；（4）状况信号，占8bit；（5）8bit的校验和2bit的中止位，校验位能够协助削减由其它要素引起的搅扰，保证数据的完好和正确，两个中止位告诉接受器传送数据结束；整个完好的数据帧共包含了82个数据位。
5 体系的软件规划
5.1 信号检测处理和发射程序的规划
模块每3秒被唤醒，丈量温度和压力参数，将最大值和最小值存入ram中，假如没有改变，添加计数器的计数值，回来休眠形式；经过10个计数，约30秒后，将数据传至接受器模块，假如有较大的改变，则进入快速发送形式，接连发送255次。详细的流程图如图3所示。
图3 轮胎微处理器的作业流程图
5.2 轮胎信号数据发送流程
首要丈量电池的电压，电压正常则进入作业形式，丈量数据，发送数据，数据发送完结，进入休眠状况。详细的流程图如图4所示。
图4 轮胎压力、温度数据丈量和发送流程图
5.3 仪表盘接纳体系程序流程
上电复位后，初始化mc68h908-kx8、装备mc33594，而且自检主机体系，自检经过则led闪耀，不然点亮相关的led，之后等候spi的数据帧，收到后，进行数据校验，正确则判别是否是轮胎传感器的id，是则进行相关的显现，不然疏忽。详细流程图如图5所示。
图5 轿车仪表盘主机接纳和处理体系的程序流程图
6 结束语
根据motorola公司的嵌入式微处理器的轮胎压力监测体系集成度较高，安稳性好，能够一起监测轮胎气压、温度及监测模块供电电压三个要害参数。当轮胎漏气、温度升高级异常情况时，体系都会自动报警，然后保证行车安全，延伸轮胎的使用寿命，下降燃油的耗费。硬件结构选用低功耗器材，软件规划选用适宜的采样周期和作业形式来满意低功耗和安全两个方面的要求。此外，主机显现模块还能够经过扩展液晶显现、语音报警及供给与轿车操控体系接口等，来习惯不同用户需求。随者人们对轿车自动安全性的的要求的进步，及tpms对避免严重交通安全事故产生的积极作用，商场对高功用tpms的需求量将会进一步添加。因而，轿车轮胎胎压监测体系具有宽广的的开展空间和非常好的商场前景。
