《轮胎压力监测系统的设计》
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MPXY8020在不同的工作模式下，需要的工作电路不同，从而达到降低功耗的目 的。
1
微处理器选择。Micro-chip公司的：PIC16F636其主要特点有：
1高性能RISC技术。仅需学习35条指令，这给程序的编写、调试、修改带来极 大的便利，便于软件模拟SPI串口及开漏极引脚。
2极低的功耗水平。在1MHz时钟频率下工作电流约为100卩A,而在休眠情况 下的典型工作电流仅为1nA。
1
LCD显示器选择三星公司的点阵式液晶显示器LG192641它具有如下特点：192X64点阵，可视区范围大（外形尺寸113.0mM 71.0mM 9.5mm可视 区为97.0mmX48.0mm），内置液晶控制驱动器，单5 V供电/双电源供电 可选，工作温度范围宽（-20 C〜+70C），采用LED背光且EL背光可选，强光 下显示效果好。
1
1
-数摒输岀
1.
轮胎模块由传感器、微处理器、发射芯片、电池和天线组成。因为此模块要 嵌入到轮胎内，所以模块的超小型和节电设计是最关键的问题。
1.
传感器选择Motorola公司的压力/温度传感器MPXY8020A它是一种表面 微机械型电容性微机电系统（MSM）压力传感器。其特点有：专门的TPMS气压 和温度传感器、CMOS：艺、低功耗、3 V工作电压、带有MCI唤醒功能的集成低 频振荡器、8位数字输出；全部功能集成在单一芯片上，降低了功耗，适合条件 要求苛刻的电池供电系统；测压范围为一40C〜+125C,测温范围为0〜637kPa；它具有4种工作模式，即待机/复位、压力测量、温度测量和数据输出。用户可 以通过设置S0和S1引脚选择相应的模式，如表1所列。由表1可以发现，
1
监视器模块主要由接收芯片、微处理器、LCD显示器和按键组成。
1
接收芯片选择Motorola公司的MC3359（Remeo2，它是一个单片集成射频 接收器。其特点有：采用LQFP24封装，快速唤醒（1mS，内含660kHz的中频 带通滤波器，完整的压控振荡器（VC0，可消除镜像的混频器，自动对接收到 的曼彻斯特编码解码（FSK工作模式），曼彻斯特编码时钟再生电路SPI接口， 可用于设计433.92MHz的00«FSK接收电路。
1.
轮胎压力监测系统（TPMS的工作是通过射频收发来实现的，由轮胎模 块和监视器模块组成。图1为其系统结构框图。
传感器
1
轮胎模块
嵌入式 微处理器
液晶
高频接收
显吓器
■模块
键盘
监视器模块
图1TPMS系统结构框图
表
so
S1
工作模式
0
1
待机（耗电600nA）
0
1
测量压力（时间500Ms）
1Biblioteka Baidu
0
测量温度〔时间500
2.1轮胎模块电路3
2.2监视器模块电路4
3软件设计4
3.1通信协议5
3.1.1数据载波波形5
3.1.2数据帧格式5
3.2轮胎模块的程序设计6
3.3监视器模块的程序设计6
结论8
、八,
前言
随着汽车越来越多地进入家庭，汽车行驶的安全问题也成为人们越来越关注的 话题。汽车轮胎压力监测系统(TPMS由此应运而生，它是继ABS安全气囊后 第3个重要的汽车安全电子产品，主要用于在汽车行驶过程中对轮胎气压、 温度 进行实时自动监测，并对出现的异常情况进行实时报警， 是驾车者和乘车人员的 生命安全保障预警系统。
2.
2.
图2所示为轮胎模块电路原理图。模块安装在轮胎气门芯上，由3V锂电池
供电。射频芯片的晶振频率为13.56MHz发射方式为FSK RF频率为433.92MHz PIC16F636使用内部晶振，抗干扰能力强。采用曼彻斯特编码提高数据射 的可靠性。晶振频率的计算公式
1
监视器模块的微处理器选择Motorola公司的48脚MC68HC9O8GZ10g称
“GZ16）。它是Freescale公司的一款采用68HC08架构的8位微控制器，资 源齐全，尺寸小，适合监控器模块的功能要求以及汽车的运行环境。其主要资源 包括：1个CAN莫块、1个SPI模块、1个ESCI模块、2个双通道16位定时器接 口模块、8路10位A/D通道、1个基本时钟模块、37个通用输入输出引脚、8位键盘唤醒端口。该控制器采用PLL锁相环技术，能够产生最高8MHZ勺总线频 率。
轮胎压力监测系统的设计
姓 名：
学 号：
指导教师：
专 业：
班 级：
中国•
2011年12月
目录I
前言II
1•总体设计及主要元器件选择1
1.1轮胎模块1
1.1.1传感器1
1.1.2微处理器2
1.1.3发射芯片2
1.2监视器模块2
1.2.1接收芯片2
1.2.2微处理器2
1.2.3LCD显示器3
2.硬件电路设计3
3工作温度范围宽。汽车级温度范围为一40C〜125C。
4彻底的保密性。PIC以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，其
他人再也无法读出，除非恢复熔丝。目前，PIC采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的
可能性极小。
5自带看门狗定时器。为系统提供了恶劣环境下自复位的功能，提高程序运行的
可靠性。
1
发射芯片选择Maxim公司的MAX1479其特点有：采用微型3mmX3mm的16引脚QFN寸装，3 V工作电压，汽车级温度范围（一40C〜十125C）、快速 开启振荡器（200卩s）、自带锁相环PLL和高效功率放大器，支持ASK00!和FSK调制方式，超低功耗（常温下待机电流仅为0.2nA）,可调节的FSK偏移, 可编程的时钟输出。
目前TPMS的实现形式主要有两种：基于车轮转速的TPMS( Wheel-Speed
Based TPMS，又叫“间接式TPMS'；基于压力传感器的TPMS(Pressure-SensorBased TPMS)，又叫直接式TPMS。间接式TPMS是通过汽车ABS系统的轮速传感器比较车轮之间的转速差别，来确定轮胎压力的变化，这种 方式现在用得不多。直接式TPMS是在每个轮胎内使用压力传感器和温度传感器， 然后把采集到的压力和温度信号通过有线或无线的方式传送到汽车驾驶室内的 主控制器进行处理，目前大多数TPMS采用无线的方式进行压力和温度数据的传 送。现在直接式TPMS用得比较广泛。在这种方式中，轮胎内轮胎模块一旦装上， 电池就不断地工作，因此轮胎模块低功耗和车轮高速转动时射频接收灵敏度以及 噪声抑制就成为系统设计的关键问题。在此原则之下，本文提出了一种新的TPMS设计方法。实验结果表明：所开发的系统工作可靠，能够达到安全预警的目的。
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微处理器选择。Micro-chip公司的：PIC16F636其主要特点有：
1高性能RISC技术。仅需学习35条指令，这给程序的编写、调试、修改带来极 大的便利，便于软件模拟SPI串口及开漏极引脚。
2极低的功耗水平。在1MHz时钟频率下工作电流约为100卩A,而在休眠情况 下的典型工作电流仅为1nA。
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LCD显示器选择三星公司的点阵式液晶显示器LG192641它具有如下特点：192X64点阵，可视区范围大（外形尺寸113.0mM 71.0mM 9.5mm可视 区为97.0mmX48.0mm），内置液晶控制驱动器，单5 V供电/双电源供电 可选，工作温度范围宽（-20 C〜+70C），采用LED背光且EL背光可选，强光 下显示效果好。
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-数摒输岀
1.
轮胎模块由传感器、微处理器、发射芯片、电池和天线组成。因为此模块要 嵌入到轮胎内，所以模块的超小型和节电设计是最关键的问题。
1.
传感器选择Motorola公司的压力/温度传感器MPXY8020A它是一种表面 微机械型电容性微机电系统（MSM）压力传感器。其特点有：专门的TPMS气压 和温度传感器、CMOS：艺、低功耗、3 V工作电压、带有MCI唤醒功能的集成低 频振荡器、8位数字输出；全部功能集成在单一芯片上，降低了功耗，适合条件 要求苛刻的电池供电系统；测压范围为一40C〜+125C,测温范围为0〜637kPa；它具有4种工作模式，即待机/复位、压力测量、温度测量和数据输出。用户可 以通过设置S0和S1引脚选择相应的模式，如表1所列。由表1可以发现，
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监视器模块主要由接收芯片、微处理器、LCD显示器和按键组成。
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接收芯片选择Motorola公司的MC3359（Remeo2，它是一个单片集成射频 接收器。其特点有：采用LQFP24封装，快速唤醒（1mS，内含660kHz的中频 带通滤波器，完整的压控振荡器（VC0，可消除镜像的混频器，自动对接收到 的曼彻斯特编码解码（FSK工作模式），曼彻斯特编码时钟再生电路SPI接口， 可用于设计433.92MHz的00«FSK接收电路。
1.
轮胎压力监测系统（TPMS的工作是通过射频收发来实现的，由轮胎模 块和监视器模块组成。图1为其系统结构框图。
传感器
1
轮胎模块
嵌入式 微处理器
液晶
高频接收
显吓器
■模块
键盘
监视器模块
图1TPMS系统结构框图
表
so
S1
工作模式
0
1
待机（耗电600nA）
0
1
测量压力（时间500Ms）
1Biblioteka Baidu
0
测量温度〔时间500
2.1轮胎模块电路3
2.2监视器模块电路4
3软件设计4
3.1通信协议5
3.1.1数据载波波形5
3.1.2数据帧格式5
3.2轮胎模块的程序设计6
3.3监视器模块的程序设计6
结论8
、八,
前言
随着汽车越来越多地进入家庭，汽车行驶的安全问题也成为人们越来越关注的 话题。汽车轮胎压力监测系统(TPMS由此应运而生，它是继ABS安全气囊后 第3个重要的汽车安全电子产品，主要用于在汽车行驶过程中对轮胎气压、 温度 进行实时自动监测，并对出现的异常情况进行实时报警， 是驾车者和乘车人员的 生命安全保障预警系统。
2.
2.
图2所示为轮胎模块电路原理图。模块安装在轮胎气门芯上，由3V锂电池
供电。射频芯片的晶振频率为13.56MHz发射方式为FSK RF频率为433.92MHz PIC16F636使用内部晶振，抗干扰能力强。采用曼彻斯特编码提高数据射 的可靠性。晶振频率的计算公式
1
监视器模块的微处理器选择Motorola公司的48脚MC68HC9O8GZ10g称
“GZ16）。它是Freescale公司的一款采用68HC08架构的8位微控制器，资 源齐全，尺寸小，适合监控器模块的功能要求以及汽车的运行环境。其主要资源 包括：1个CAN莫块、1个SPI模块、1个ESCI模块、2个双通道16位定时器接 口模块、8路10位A/D通道、1个基本时钟模块、37个通用输入输出引脚、8位键盘唤醒端口。该控制器采用PLL锁相环技术，能够产生最高8MHZ勺总线频 率。
轮胎压力监测系统的设计
姓 名：
学 号：
指导教师：
专 业：
班 级：
中国•
2011年12月
目录I
前言II
1•总体设计及主要元器件选择1
1.1轮胎模块1
1.1.1传感器1
1.1.2微处理器2
1.1.3发射芯片2
1.2监视器模块2
1.2.1接收芯片2
1.2.2微处理器2
1.2.3LCD显示器3
2.硬件电路设计3
3工作温度范围宽。汽车级温度范围为一40C〜125C。
4彻底的保密性。PIC以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，其
他人再也无法读出，除非恢复熔丝。目前，PIC采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的
可能性极小。
5自带看门狗定时器。为系统提供了恶劣环境下自复位的功能，提高程序运行的
可靠性。
1
发射芯片选择Maxim公司的MAX1479其特点有：采用微型3mmX3mm的16引脚QFN寸装，3 V工作电压，汽车级温度范围（一40C〜十125C）、快速 开启振荡器（200卩s）、自带锁相环PLL和高效功率放大器，支持ASK00!和FSK调制方式，超低功耗（常温下待机电流仅为0.2nA）,可调节的FSK偏移, 可编程的时钟输出。
目前TPMS的实现形式主要有两种：基于车轮转速的TPMS( Wheel-Speed
Based TPMS，又叫“间接式TPMS'；基于压力传感器的TPMS(Pressure-SensorBased TPMS)，又叫直接式TPMS。间接式TPMS是通过汽车ABS系统的轮速传感器比较车轮之间的转速差别，来确定轮胎压力的变化，这种 方式现在用得不多。直接式TPMS是在每个轮胎内使用压力传感器和温度传感器， 然后把采集到的压力和温度信号通过有线或无线的方式传送到汽车驾驶室内的 主控制器进行处理，目前大多数TPMS采用无线的方式进行压力和温度数据的传 送。现在直接式TPMS用得比较广泛。在这种方式中，轮胎内轮胎模块一旦装上， 电池就不断地工作，因此轮胎模块低功耗和车轮高速转动时射频接收灵敏度以及 噪声抑制就成为系统设计的关键问题。在此原则之下，本文提出了一种新的TPMS设计方法。实验结果表明：所开发的系统工作可靠，能够达到安全预警的目的。