汽车胎压监测系统(tpms)的设计与发展

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1、福建农林大学FUJIANAGRICULTUREANDFORESTRYUNIVERSITY汽车胎压监测系统（TPMS）的设计与发展班级：09车辆工程学号：091237015姓名：叶向荣指导老师：郭雷2012年4月15日9汽车胎压监测系统（TPMS）的设计与发展摘要：随着汽车进入家庭步伐的加快，人们对汽车的安全性能的要求越来越高，作为提高汽车主动安全性能措施之一的TPMS系统受到人们越来越多的关注。汽车胎压监视系统(TPMS)主要用于在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是驾车者和乘车人员的生命安全保障预警系统。本文详细介绍了TPMS系

2、统的组成以及器件选择和安装等设计考虑因素,TPMS软件设计,并提出引导TPMS系统发展的三点看法。关键词：汽车胎压监视系统；设计方案；接收嚣；显示嚣；数据处理；报警；轮胎气压1、TPMS系统组成PSBTPMS主要由安装在汽车轮胎内的压力、温度传感器和信号处理单元、RF发射器组成的TPMS发射模块。以及安装在汽车驾驶台上包括数字信号处理单元的RF接收器、液晶显示器(LcD)组成。图l是系统软件的功能框图。1.1、TPMS传感器TPMS传感器是一个集成了半导体压力传感器、半导体温度传感器、数字信号处理单元和电源管理器的片上系统模块。为了强化胎压检测功能，有不少TPMS传感器模块内还增

3、加了加速度传感器、电压检测、内部时钟、看门狗，和带l2位ADC、4kBFlash、2kBROM、128BRAM128BEEPROM及其它功能的A9SIC数字信号处理单元。这些功能芯片使得TPMS传感器不仅能实时检测汽车开动中的轮胎压力和胎内温度的变化，而且还能实现汽车移动即时开机、自动唤醒、节省电能等功能。电源管理器确保系统实现低功耗，使一节锂电池可以使用3～5年。TPMS压力传感器是一个片上系统模块其内部典型架构包括整合了硅显微机械加工的压力传感器、温度传感器、加速度计、电池电压检测、内部时钟，以及一个包含模数转换器(ADC)、取样，保持(S／H)、SPI口、校准、数据管理、I

4、D码的数字信号处理单元，模块具有掩膜可编程性，即可以利用客户专用软件进行配置。压阻式传感器是由MEMS压力传感器和半导体SoC电路，用集成电路工艺做在一个封装里的。在封装的上方留有一个压力／温度导人孔，将压力直接导入在压力传感器的应力薄膜上，周边固定的圆形应力薄膜内壁由半导体应变片组成惠斯顿测量电桥，同时这个孔还将环境温度直接导人半导体温度传感器上。1.2压力，温度信号处理与发射压力，温度信号经TPMS传感器模块内的ASIC／SoC电路处理，通过其SPI口传输给安装在发射模块内的信号处理单元，综合成数据流再进入同一封装内的RF发射Ic，按设定的超高频率(UHF)调制发射给安装在驾

5、驶台内的接收器。为了缩小汽车轮胎内的测量、信号处理Ic所占面积与发射模块的体积，压力／温度信号处理与发射也采用组合的SoC，如ATMEL的ATAR862、飞思卡尔的MC68HC908RF2，它们都是将一片MCU、一片超高频(uHF)RF发送器整合在同一封装内。MCU一般为4位或8位CPU核，包括时钟管理、EEPROM、RAM、多个计时器、多个I／O口、内部晶振等。UHFRF发送器以ATAR862为例，其内部嵌入的是T5754UHFAsl(，FSKRF发送器，T5754内部由PLL、VCO、功率放大器等组成，外部晶振源经串口谐振器供给VCO。PLL向MCU提供时钟，MCU将已编码的

6、数据流经功率放大器调制在UHF指定频率，交由天线发射。天线采用印制在PcB板上的环状天线，发射功率要求PA在9．5m9A时能输出7～10dBm。1.3、发射模块1.3.1发射模块软件设计发射模块软件程序的主要工作为系统的初始化，对温度、压力、加速度、电压等检测的控制，对测量数据的简单预处理以及编码发射控制。其主程序流程图如图2所示。1.3.2数据测量与处理的软件设计发射模块测量部分流程图如图3所示。轮胎发射模块上电复位后，先测量加速度，读取补偿后的加速度，如果加速度为09，则汽车处于停止状态，不测量数据，也不发送数据，测量和处理程序进入停止模式，等待启动设置MPXY8300为待机

7、模式，定时一段时间后唤醒MPXY8300进入工作模式，再重新测量实时的加速度。1.3.3数据发射的软件设计轮胎发射模块的环境非常差，所以轮胎发射模块既要保证数据的可靠有效传送，又要满足低功耗的要求，使发射模块的使用工作寿命尽可能地延长。发射程序流程如图4所示。1.3.4TPMS发射模块的安装由于现在的汽车大多都已取消了内胎，因此给TPMS发射模块安装带来了极大的方便，目前TPMS发射模块在汽车轮胎内的安装有两种方式：利用气门咀安装和利用紧箍扣安装在轮毂上。无论采用哪种方式，安装完