基于CAN總線的輪胎智能實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
汽車行駛安全是人們隨著生活水平的提高，越來越關(guān)心的話題。汽車輪胎壓力將直接影響汽車行駛安全，還將影響車輛的油耗和輪胎的壽命 [1]。TPMS是汽車輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)（Tire Pressure monitoring System），主要用于在汽車行駛時實(shí)時地對輪胎氣壓進(jìn)行自動監(jiān)測，對輪胎漏氣、低氣壓、高壓、高溫等異常情況進(jìn)行報警，以保障行車安全。
縱觀國內(nèi)外這幾年 TPMS產(chǎn)品的發(fā)展變化，可以看出，國外 TPMS產(chǎn)品的發(fā)展主要集中在智能傳感器的研究上，TPMS發(fā)射模塊將向高度集成化、單一化、無源化方向發(fā)展。本文闡述了一種新 TPMS的發(fā)射和接受的設(shè)計(jì)原理。設(shè)計(jì)中采用摩托羅拉面向 TPMS的集成芯片 MPXY8020A作為輪胎壓力檢測單元的主器件，進(jìn)一步減小了系統(tǒng)的體積、降低了系統(tǒng)的功耗.該系統(tǒng)不僅把采集到的壓力、溫度值顯示出來，并且該數(shù)值以 CAN的格式發(fā)送到總線上，掛接在 CAN總線上的子系統(tǒng)，根據(jù)接收到的報文做出措施，這樣使輪胎的重要性顯得越來越明顯。如掛接在 CAN系統(tǒng)上的發(fā)動機(jī)模塊，如果從總線上采集到的數(shù)據(jù)表明壓力值低于標(biāo)準(zhǔn)值，則可以使它減速，避免對發(fā)動機(jī)系統(tǒng)造成磨損等等 [2]。并且在現(xiàn)流行的 TPMS 模塊上加一個泄壓模塊，使得胎內(nèi)壓力永遠(yuǎn)不可能達(dá)到過壓至爆胎狀態(tài)，使我們的行車更為安全、可靠。輪胎智能壓力監(jiān)控系統(tǒng)工作原理
1.1輪胎智能壓力監(jiān)控系統(tǒng)測壓原理
它以鋰亞電池為電源，通過植入輪胎里的壓力溫度傳感器來直接測量輪胎的氣壓和溫度，并經(jīng)無線調(diào)制發(fā)射出去，中央監(jiān)視器模塊通過無線接收、處理接收的輪胎壓力、溫度信號和模塊狀態(tài)，通過顯示部分可輪流顯示各輪胎氣壓和溫度，駕駛者可以直觀地了解各個輪胎的氣壓溫度狀況，根據(jù)提示，采取相關(guān)措施 ;當(dāng)輪胎氣壓過高、太低，溫度過高，接收出現(xiàn)異常等系統(tǒng)就會自動進(jìn)行報警。
1.2 輪胎智能壓力監(jiān)測系統(tǒng)泄壓原理在氣門上安裝一安全閥。安全閥是用來防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過昀大許用壓力以保護(hù)由于壓力過高導(dǎo)致的爆胎現(xiàn)象，以保證行車的安全。
圖 1 安全閥的工作原理圖。閥的輸入口與控制系統(tǒng)（或裝置）相連，當(dāng)系統(tǒng)壓力小于此閥的調(diào)定壓力時，彈簧力使閥芯緊壓在閥座上，如圖 1（a）所示。當(dāng)系統(tǒng)壓力大于此閥的調(diào)定壓力時，則閥芯開啟，壓縮空氣從 R口排放到大氣中，如圖 1（b）所示。此后，當(dāng)系統(tǒng)中的壓力降低到閥的調(diào)定值時，閥門關(guān)閉，并保持密封。
輪胎智能壓力監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)整個系統(tǒng)由各個輪胎胎內(nèi)模塊、泄壓模塊和中央控制器三部分組成。圖 1為輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，主要包括高精度集成傳感器 MPXY8020[3]，胎內(nèi)微
控制和發(fā)射器 MC68HC908RF2 [4]，射頻接收器 MC33594，主微控制器 MC68HC908GZ16,CAN總線驅(qū)動器TJA1050T。
2.1 胎內(nèi)模塊
圖3所示為輪胎模塊電路原理圖。模塊安裝在輪胎氣門芯上, 由鋰電池供電。射頻芯片的晶振頻率為9.84MHZ,通過將MODE引腳置低電平選擇FSK發(fā)射調(diào)制方式，發(fā)射頻率為 434MHZ[5]。天線印制版電路的設(shè)計(jì)中利用環(huán)形天線技術(shù) [6]。
2.2 中央模塊中央模塊包括射頻接收和處理模塊、報警顯示模塊和 CAN總線收發(fā)模塊。射頻和中央處理模塊的功能是射頻接收芯片 MC33594解調(diào)出信號后送給單片機(jī) MC68HC908GZ16進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,通過數(shù)碼管進(jìn)行顯示、通過蜂鳴器發(fā)光二極管進(jìn)行聲光報警，并通知其他 CAN子系統(tǒng)，從而有效防止爆胎，減少其他系統(tǒng)的磨損。硬件電路為圖4、圖5。
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