0 导言
在轿车高速行进过程中，轮胎毛病是突发性交通事端产生的重要原因。据统计在高速公路上产生的交通事端中约有70％是由爆胎引起的。而坚持规范的车胎气压行进和及时发现车胎漏气是防止爆胎的要害，因此对轿车轮胎压力、温度等参数的监督是安全驾驭的重要保障。开发和研讨轿车轮胎压力监督体系TPMS（Tire Pressure Monitoring System）是确保行车安全的有用技术措施，也是其时值得研讨的重要课题。TPMS是现在最盛行的轿车胎压监督体系，它在轿车行进情况下能够实时、动态的对轮胎气压和温度进行主动监测，对轮胎气压过低、过高、漏气和温度过高级异常现象进行主动报警，以削减事端的产生率，确保行车安全。从体系结构而言，压力、温度等信息能够经过无线设备进行发送接纳。
本文具体介绍了依据蓝牙芯片nRF401的轿车胎压监督体系的硬件和软件规划，规划中选用SPCE061A为上位机操控器完结对轿车轮胎的压力和温度信号的办理和输出，配有菜单式操作的液晶显现体系与语音报警体系来实时精确的显现检测成果。该体系能精确的对轮胎内的温度、压力进行收集，并能在呈现风险情况时及时报警。
1 硬件规划
胎压监督体系首要包含两部分：一部分装置在轿车轮胎内，由压力温度传感器、信号处理单元、RF发射器组成轮胎发射模块，轮胎发射模块的构成如图1(a)所示，它的首要功用是经过处理加速度传感器的信号完结主动唤醒功用，对轮胎的温度与压力信号进行收集和处理并经过发射模块将信号传出；别的一部分为装置在轿车驾驭室内的中心监督器，包含RF接纳器、数字信号处理单元和报警显现电路，中心监督器首要完结的功用：完结对来自轿车轮胎的压力和温度信号的办理和输出，并使用液晶合作语音报警体系及时依据用户需求给出其时的情况，且不耽搁司机开车，一起检测车内温度并显现。体系图如图1(b)所示。
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体系选用挪威Nordic公司推出的一体化无线收发芯片nRF401，作业在433MHz 世界通用的 ISM频段，双作业频段能够自在切换，FSK调制解调，选用直接数字组成 DSS + 锁相环稳频 PLL 进行频率组成，频率安稳性好，抗搅扰才能强，接纳灵敏度高达-105dBm，最大发射功率为+10dBm，功耗低，接纳待机情况时，电流仅为8μA，数据传输速率可达20kbit/s。nRF401选用常用的4 MHz 晶振作为PLL频率基准源，而无需贵重的变容二极管；此外它的解调器是DC平衡的，输入数据能够使各种011序列，无需进行曼切斯特编码，微操控器的UART直接与nRF401的DIN、DOUT端衔接，经过MAX232电平转化后可直接与计算机的串口连；nRF401另一个非常重要的特点是接纳机的频带阻抗很高，这意味着不需求外部声面波滤波器，无需调试部件。
整体的硬件结构规划如图2、3所示。因为选用了专用的传感器，能够规划相对简略的硬件电路。电源由锂电池供给。在TPMS中因为从机无法将随时检测的压力经过线缆传到上位机中，故应该选用无线传输。又因为轿车轮胎作业环境比较恶劣，一般的无线传输模块不能完结其功用，实践证明无线收发芯片nRF401通讯体系在环境比较恶劣的工业现场作业牢靠安稳。
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在硬件电路规划中咱们充沛考虑到体系所接纳到的数据存在的搅扰问题，对相关部分的规划都采取了必定的抗搅扰计划。比如在发射模块的PCB地图的规划中充沛考虑了高频搅扰，选用的凌阳61板作为上位机的操控器则是使用了它本身具有滤波和消除搅扰的优势。电源直接从车内12V电源经过电压转化电路转化后得到。
体系的无线通讯部分结构上选用的是主从结构，下位机由装置在被测轿车中的监测操控器组成，主站是设在操控中心的监控计算机；不同的下位机经过无线通讯电路将检测到的数据发往监控计算机。同一时刻只能有1台下位机作业，这儿的通讯实际上是同享介质的，为防止多个下位机争用信道而产生抵触，只要主站向某个下位机发送答应通讯信号，下位机才发送数据。通讯模块由nRF401和很少的外围器材组成，选用PCB天线，nRF401的数据收发端直接与MCU的串行口相连，MCU用3个I / O口操控nRF401的情况，选用3V供电的低电压MCU与nRF401共用同一个电源和同一个4MHz晶振。
2 软件规划
无线通讯体系中，因为供电、空间噪声及传输途径等要素的影响，直接发送数据的话很简略遭到搅扰，因此需求规划一种传输协议，确保在这种不牢靠的物理链路上树立起牢靠的数据衔接，体系的无线通讯协议首要作业在OSI参阅模型的数据链路层，经过该协议进行必要的检错编码。过失操控确保数据传输的正确牢靠。
下位机（以四个为例）均为实时收集数据，而体系只要一个nRF401芯片在接纳，并且选用的是在同一频率下无线传输数据的作业形式，所以四个下位机不能一起发送压力数据，需选用应对对话办法处理这种抵触，即每个下位机被分配一个口令，能够认为是分配的地址，一切下位机平常处于承受数据的情况，等候上位机的恳求。当上位机发送带地址的数据恳求时，下位机依据接纳到的地址判别是否做出应对；上位机按次序发送各个下位机的地址后当即改为接纳情况，推迟5秒钟后没有接纳到数据则转变为发送情况，并报错显现哪个下位机出了问题，持续向下一个下位机发送恳求；下位机接纳并判别地址数据，假如是自己的地址，即口令正确，当即变为发送情况，发送收集到的最新数据，发送后再变回接纳情况，等候上位机发回数据，以承认发送无误（因为环境要素或许导致传输过错）；上位机接遭到数据后保存，之后变为发送情况，向这个下位机发送回刚刚承受的数据，之后再接纳等候，等候这个下位机的承认信号；下位机接纳到传回的数据，跟方才发送的数据比较，假如共同，发送承认信号，假如不共同，持续发送，并重复上两步操作；上位机承受的假如是承认信号，那么把保存的数据送至处理程序，假如不是则重复发送地址恳求。
下位机上电复位今后便开端履行以上的初始化程序，并进入流程图中的循环，压力和温度收集是在守时中止里完结的，中止时刻暂定每5秒钟收集一次。为了进步体系实时性和抗搅扰才能，当下位机收集的电压或温度数据超越指定的规模之后，下位机当即变成发送情况，宣布特别的报警信号，而此刻的上位机不论处于何种作业情况一旦接纳到报警信号，当即中止其时通讯，与这个下位机树立通讯。
为进步体系的抗搅扰才能，在软件规划中体系还加入了软件滤波环节，在接连缓冲区存储最近5次的收集数据，并求出它们的平均值，然后作为其时的气压显现出来。这样就消除了因为某些数据的不精确而呈现的尖峰值，致使体系做出误判别。
3 结束语
本文从硬件和软件两方面介绍了轿车胎压监督体系中无线通讯数据收集体系的规划，电路结构简略、抗搅扰性强；该体系能及时精确的对轮胎内的温度、压力进行收集，并能在呈现风险情况时报警。体系需在节能、安稳性和装置等方面有待进步。
本文作者的立异点：在轿车胎压监督体系的软件和硬件规划过程中运用多种抗搅扰办法，大大进步了体系的抗搅扰才能。
