基于ZigBee的無線胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的設計
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傳感器：選用Daytona傳感器，它是一種表面微機械型電容性微機電系統(tǒng)(MEMS)單芯片壓力傳感器，包括壓力變換器、正溫度系數(shù)擴散電阻溫度傳感器和所有必需電路，用以產(chǎn)生一個校準的8bit溫度和壓力數(shù)字輸出。Daytona的特點是專用于TPMS溫度和壓力測量：單片MEMS微機械壓力感應單元；3V工作電壓；低功耗、待機電流600nA；壓力采樣電流1.5mA；溫度采樣電流500uA；4種工作模式靈活運用以求節(jié)電；內(nèi)置低頻振蕩器，可用于喚醒MCU；8位數(shù)據(jù)輸出：SSOP封裝；介質(zhì)保護[2]。
MUC和ZigBee無線通信裝置：遠程感應模塊通信都是由ZigBee收發(fā)器來實現(xiàn)的。本設計中采用Chipcon公司的ZigBee單芯片CC2430。該芯片集成了8051單片機（MCU）和ZigBee收發(fā)器，具有以下一些特點[3]：
16個信道。
典型的發(fā)射功率為0dBm。
采用DSSS擴頻通信技術，最大速率為250kbps。
在分組差錯率為1％的情況下，其接收靈敏度為－94dBm。
鄰近信道干擾>30dBm，間隔信道干擾>53dBm。
工作溫度為－45oC到125oC。適用于惡劣的工作環(huán)境。
供電設備：使用專業(yè)的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)電池，由于ZigBee和Daytona的低功率特點，其可有效供電10年以上。
2.2 接收顯示模塊：
一般安裝于車內(nèi)儀表板附近。用于接收和處理遠程感應模塊傳送來的數(shù)據(jù)。該模塊由ZigBee無線接收裝置、天線、液晶顯示裝置、鍵盤和MCU組成，如圖2所示：本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/197454.htm
圖2 TPMS接收顯示模塊硬件結(jié)構圖
接收顯示模塊的ZigBee收發(fā)器和MCU同樣采用CC2430來實現(xiàn)的。
LED：液晶顯示裝置需要圖形顯示和數(shù)字顯示兩個部分。圖形顯示為車輛的簡化圖，當發(fā)生報警時，可以分別接通該圖中用于表示左前、右前、左后、右后4個車輪的發(fā)光二極管，顯示告警的遠程感應模塊的具體位置，同時數(shù)字顯示部分顯示每個車輪的溫度和壓力的具體數(shù)字信息。并在數(shù)值超出門閾值時，發(fā)出蜂鳴聲告警。
鍵盤用于開啟TMPS系統(tǒng)電源、并可對存儲在MCU的RAM中的歷史數(shù)據(jù)進行查詢。
3 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構和協(xié)議
ZigBee網(wǎng)絡層（NWK）支持星形、樹形和網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲。在本系統(tǒng)中采用星形拓撲結(jié)構，即其網(wǎng)絡由一個單獨設備——ZigBee協(xié)調(diào)器控制。ZigBee協(xié)調(diào)器負責發(fā)起和維護網(wǎng)絡上的設備和所有的其它設備，終端設備直接和ZigBee協(xié)調(diào)器通信。位于4個輪胎里的遠程感應模塊為ZigBee終端設備，由簡單功能設備（RFD）組成。位于車內(nèi)的接收顯示模塊為全功能設備（FFD），作為ZigBee協(xié)調(diào)器。當ZigBee協(xié)調(diào)器被激活后，它就可以開始建立一個自己的網(wǎng)絡。通過選擇一個PAN標識符可實現(xiàn)其唯一性，即在某個網(wǎng)絡的覆蓋范圍內(nèi)，該標識符不能被其它網(wǎng)絡所使用。當選定PAN標識符以后，PAN協(xié)調(diào)器就可以允許其它設備加入該網(wǎng)絡當中。在本系統(tǒng)中，遠程感應模塊有其唯一的64位IEEE地址，當協(xié)調(diào)器掃描到具有匹配的64位擴展地址的設備時，便允許其加入網(wǎng)絡，并進行數(shù)據(jù)傳輸。所有的星形網(wǎng)絡和其它的星形網(wǎng)絡各自獨立運行，就可以避免在車輛行駛中與其它ZigBee設備產(chǎn)生干擾，造成數(shù)據(jù)丟失。
4 軟件設計
首先應初始化系統(tǒng)，設置壓力、溫度的門閾值以及遠程感應模塊的設備ID。系統(tǒng)啟動后，接收顯示模塊首先發(fā)送命令幀給遠程感應模塊，喚醒遠程感應模塊的接收器。遠程感應模塊收到命令幀，返回確認幀，以告知車內(nèi)接收顯示模塊已激活接收機。遠程感應模塊激活后，傳感器首先采集數(shù)據(jù)，傳遞給MCU進行處理，然后通過無線收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)傳輸給接收顯示模塊，然后自動轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。接收顯示模塊在收到數(shù)據(jù)以后，MCU處理數(shù)據(jù)。通過與標準溫度和壓力數(shù)據(jù)門閾值的比較，判斷是否產(chǎn)生告警，并把處理結(jié)果存儲在MCU的RAM中，以供及時查詢。最后將結(jié)果顯示于液晶顯示屏上，以供駕駛員觀測。系統(tǒng)每3秒鐘激活一次遠程感應模塊采集數(shù)據(jù)；每30秒遠程感應模塊向接收顯示模塊傳送一次數(shù)據(jù)。
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