基于CAN总线的轮胎智能实时监控系统

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1、基于CAN总线的轮胎智能实时监控系统http://blog.ednchina.com/icoke911/0引言汽车行驶安全是人们随着生活水平的提高，越来越关心的话题。汽车轮胎压力将直接影响汽车行驶安全，还将影响车辆的油耗和轮胎的寿命[1]。TPMS是汽车轮胎压力监视系统（TirePressuremonitoringSystem），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、低气压、高压、高温等异常情况进行报警，以保障行车安全。纵观国内外这几年TPMS产品的发展变化，可以看出，国外TPMS产品的发展主要集中在智能传感器的研究上，TPMS发射模块将向高

2、度集成化、单一化、无源化方向发展。本文阐述了一种新TPMS的发射和接受的设计原理。设计中采用摩托罗拉面向TPMS的集成芯片MPXY8020A作为轮胎压力检测单元的主器件，进一步减小了系统的体积、降低了系统的功耗.该系统不仅把采集到的压力、温度值显示出来，并且该数值以CAN的格式发送到总线上，挂接在CAN总线上的子系统，根据接收到的报文做出措施，这样使轮胎的重要性显得越来越明显。如挂接在CAN系统上的发动机模块，如果从总线上采集到的数据表明压力值低于标准值，则可以使它减速，避免对发动机系统造成磨损等等[2]。并且在现流行的TPMS模块上加一个泄压模块，使得胎内压力永远

3、不可能达到过压至爆胎状态，使我们的行车更为安全、可靠。轮胎智能压力监控系统工作原理1.1轮胎智能压力监控系统测压原理它以锂亚电池为电源，通过植入轮胎里的压力温度传感器来直接测量轮胎的气压和温度，并经无线调制发射出去，中央监视器模块通过无线接收、处理接收的轮胎压力、温度信号和模块状态，通过显示部分可轮流显示各轮胎气压和温度，驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压温度状况，根据提示，采取相关措施;当轮胎气压过高、太低，温度过高，接收出现异常等系统就会自动进行报警。1.2轮胎智能压力监测系统泄压原理在气门上安装一安全阀。安全阀是用来防止系统内压力超过昀大许用压力以保护由于压力

4、过高导致的爆胎现象，以保证行车的安全。图1安全阀的工作原理图。阀的输入口与控制系统（或装置）相连，当系统压力小于此阀的调定压力时，弹簧力使阀芯紧压在阀座上，如图1（a）所示。当系统压力大于此阀的调定压力时，则阀芯开启，压缩空气从R口排放到大气中，如图1（b）所示。此后，当系统中的压力降低到阀的调定值时，阀门关闭，并保持密封。轮胎智能压力监测系统硬件设计整个系统由各个轮胎胎内模块、泄压模块和中央控制器三部分组成。图1为轮胎压力监测系统的结构图，主要包括高精度集成传感器MPXY8020[3]，胎内微控制和发射器MC68HC908RF2[4]，射频接收器MC33594，主

5、微控制器MC68HC908GZ16,CAN总线驱动器TJA1050T。2.1胎内模块图3所示为轮胎模块电路原理图。模块安装在轮胎气门芯上,由锂电池供电。射频芯片的晶振频率为9.84MHZ,通过将MODE引脚置低电平选择FSK发射调制方式，发射频率为434MHZ[5]。天线印制版电路的设计中利用环形天线技术[6]。2.2中央模块中央模块包括射频接收和处理模块、报警显示模块和CAN总线收发模块。射频和中央处理模块的功能是射频接收芯片MC33594解调出信号后送给单片机MC68HC908GZ16进行数据处理,通过数码管进行显示、通过蜂鸣器发光二极管进行声光报警，并通知其他

6、CAN子系统，从而有效防止爆胎，减少其他系统的磨损。硬件电路为图4、图5。5CAN收发模块2.3泄压模块在轮胎的气门嘴上安装一泄压阀，根据各种的轮胎，各类车型的不同要求，自行设定一个轮胎胎内可以达到的昀高值，当胎压超过这一压力值时，自动打开泄压阀进行泄压，因而，完全避免了在高压情况下产生的爆胎而引起的交通事故。3系统软件设计3.1轮胎监测模块软件设计监测模块要完成的功能主要有：对各芯片的初始化，压力、温度与极限报警阀值的比较，当温度或压力超过极限报替阀值时对压力、温度进行精确采样、生成数据帧、发射数据帧。流程图如下图6。3.2中央控制模块软件设计主控程序就是主函数，

7、通过调用各子模块完成系统的工作。接收报瞥模块要完成的主要功能为：各芯片初始化、配置接收器MC33594、接收数据、数据校验、数据处理、显示数据、信息共享及声光报警。数据校验包括轮胎模块ID校验和数据CRC校验。若接收的轮胎模块ID号为本系统中轮胎模块的ID，则进行CRC校验，否则返回重新接收数据。若CRC校验合格即Crcb=0则进行数据处理。数据处理是对接受到到温度、压力数据和各阀值进行比较，显示温度值、压力值、轮胎标识及轮胎工作状态，进行声光报警，并将数据通过微处理器集成的CAN接口发送到CAN总线上，挂接在CAN总线上的系统，通过发送接收命令、数据实现信息共