基于射頻收發(fā)芯片CC1100的TPMS方案

為了延長TPMS采樣發(fā)射模塊電池的使用壽命，使其能工作3～5年，系統(tǒng)節(jié)電是一個十分重要的課題。只有在大多數(shù)時間系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)，才能省電與延長電池壽命。

系統(tǒng)的主要功能如下：
a）實時監(jiān)測各輪胎的溫度、壓力情況。
b）當某個輪胎的壓力過高、過低時報警。
c）輪胎保養(yǎng)換位時，各輪胎采樣發(fā)射模塊的位置編號可重新設(shè)定。
d）可顯示各輪胎當前壓力值、溫度值。

安裝采樣發(fā)射模塊時，將5個模塊逐個開啟工作，進行注冊。接收端接收到采樣發(fā)射模塊發(fā)來的未注冊的ID（識別碼）編碼后實施注冊，并由人工設(shè)置相應的輪胎編號。接收端的MCU將ID與輪胎編碼存儲在E2PROM中，供正常工作時使用。

若輪胎中模塊失效后，可以將要變更的采樣發(fā)射模塊ID從主機接收模塊中刪除后重新注冊。輪胎保養(yǎng)換位后可以在主機接收模塊中重新設(shè)置輪胎編碼。

由于各采樣發(fā)射模塊ID的非重復性，可以有效地避免同一車輛的5個輪胎采樣發(fā)射模塊之間或不同車輛采樣發(fā)射模塊之間的互相干擾。

汽車行駛時，接收模塊中振動傳感器檢測到汽車振動信號，TPMS被激活。主機通過收發(fā)芯片發(fā)送命令將采樣發(fā)射模塊從休眠中喚醒。采樣發(fā)射模塊將輪胎內(nèi)部的溫度與壓力值經(jīng)打包后發(fā)送出來。接收模塊將接收到的數(shù)據(jù)包中的ID與存儲在主機E2PROM中的ID及輪胎編碼進行比對，以確定是哪個輪胎的數(shù)據(jù)，并進行存儲與顯示。當輪胎的壓力過高或過低時，進行報警。汽車停止時，振動傳感器檢測不到振動信號，TPMS便進入休眠狀態(tài)。汽車停止時，若想知道輪胎內(nèi)部的溫度與壓力值，駕駛員可通過按鍵激活TPMS，讀取輪胎當前壓力、溫度值。

2.3無線采樣發(fā)射模塊設(shè)計
由SP12、ATmega48（以下簡稱AT48）和CC1100構(gòu)成采樣發(fā)射模塊。SP12是一種壓力傳感器。測量范圍100 kPa～4 500 kPa，內(nèi)部具有A／D和SPI（串行外設(shè)接口），可以方便地在TPMS中應用。SP12為14引腳貼片封裝，不需要其他的外部器件。

AT48是ATMEL公司生產(chǎn)的基于AVR增強型RISC（精簡指令集計算機）結(jié)構(gòu)的極低功耗8位CMOSMCU。正常模式為：1 MHz，1.8 V／300μA；32 kHz，1.8 V／20μA（包括振蕩器）；掉電模式為：1.8 V／0.5μA。

CC1100是一種低成本的基于Chipcon′Smart RF（射頻）技術(shù)的單片可編程UHF收發(fā)芯片，為低功耗無線應用而設(shè)計。其工作頻段靈活，可以設(shè)定在315 MHz、433 MHz、868 MHz和915 MHz的ISM（工業(yè)、科學和醫(yī)療）和SRD頻段。功耗低（接收電流小于16 mA，發(fā)射電流小于30 mA，休眠時電流小于10 μA，且支持ZigBee無線網(wǎng)絡技術(shù)。CC1100的主要工作參數(shù)能通過SPI接口編程改變，這樣使CC1100使用起來更靈活。

采樣發(fā)射模塊電路設(shè)計如圖3所示。傳感器SP12將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給AT48，AT48將數(shù)據(jù)通過SPI口送給CC1100，再由CC1100轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)幀發(fā)送給主機接收模塊。

模塊發(fā)射頻率由發(fā)射芯片CC1100的晶振及外部元件決定，本系統(tǒng)選擇發(fā)射頻率433 MHz，這時引腳8和引腳10接26 MHz晶振。C2為（3.9±0.25）pF，C3為（3.9±0.25）pF，C4為（8.2±0.5）pF，C5為（5.6±0.5）pF，C6為220pF±5％，C7為220pF±5％，L2為27nH±5％，L3為27nH±5％，L4為22nH±5％，L5為27nH±5％。電阻R2用來設(shè)置一個精確的偏置電流。C3、C2、L2和L3形成一個平衡轉(zhuǎn)換器，用以將CC1100上的微分RF端口轉(zhuǎn)換成單端RF信號。CC1100支持振幅、頻率和移相調(diào)制格式，可以通過寄存器MDM-CF2.MOD_FORMAT進行配置。