基于嵌入式微处理器的轮胎压力监控系统的设计

　　1 引言

　　随着汽车消费市场的日益升温， 汽车的安全性能更加被消费者所关注。在汽车的高速行驶中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计，在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的，而在美国这一比例高达80%。基于此，美国运输部(dot)国家公路交通安全管理委员会(nhtsa)出台法规。该法规规定：2003年l1月到2006年l0月31日期间美国新出厂的轻型汽车将逐步引入轮胎压力监测系统(tyre　pressure monitoring system)[2]。鉴于如此大的市场潜力，国内外许多公司纷纷开始研制。本文提出基于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接收器和mc68h908kx8微处理器构成的轮胎压力监控系统。其中mpxy8040和mc68hc908rf2及其外围电路构成测量和发送子系统，mc33594和mc6-8h908kx8及其外围电路构成接收、处理和显示主系统。

　　2 tpms系统构成

　　轮胎压力监测系统分为直接系统和间接系统。间接系统即通过车速传感器来确定轮胎压力变化，利用abs轮速传感器来间接测量胎压，成本低，但精度差，无法在任何时间工作。直接式压力测量法利用车轮内的压力传感器和无线发送器，发射信号到射频接收器，来直接测量温度和压力，精度可靠，成本较高。

　　直接测量系统需要在每个轮胎上安装1个远程感应模块来采集数据，在车内安装1个接收模块来接收和处理数据，并为司机提供适当的显示即可。

　　3 硬件设计和实现

　　系统电路原理图如图1和图2所示。

图1 轮胎子系统电路原理图

图2 仪表盘主系统电路原理图

　　3.1 轮胎子系统(子机)硬件设计

　　(1) 气压和温度传感器和信号调理电路。采用motorola公司的mpxy80-40a[4]传感器测量轮胎压力和温度，mpxy8040a压力温度传感器芯片是motorola公司为测量汽车轮胎压力和温度而设计的高集成芯片。该芯片内嵌一个容性绝对压力传感器和一个温度传感器，包括压力变换器、正温度系数扩散电阻温度传感器和所有必须电路，用以产生一个校准的8bit温度和压力数字输出，能够测量0kpa～637.5kpa的轮胎压力和一40℃～125℃范围内的轮胎温度，适用于气体媒介和一般的胎内环境。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工作电压，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种工作模式：待机/复位、压力检测、温度检测、数据输出;4种工作模式灵活运用以满足系统节电的要求。内置的低频振荡器，可用于唤醒mcu。