基于MC68HC908RF2的汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

　　3.2 中央接收模塊硬件設(shè)計(jì)

　　中央接收模塊通過(guò)指示燈閃爍或液晶顯示來(lái)告知駕駛員車輛各輪胎當(dāng)前的壓力、溫度是否異常。中央接收模塊硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由無(wú)線接收部分、主控制器以及相關(guān)的外圍器件組成。無(wú)線接收部分由高集成UHF接收器MC33594及其匹配網(wǎng)絡(luò)組成；MC33594具有接收并解調(diào)OOK或FSK調(diào)制的Manchester(曼徹斯特編碼)數(shù)據(jù)的功能，同時(shí)通過(guò)其SPI總線接口可與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；若采用FSK調(diào)制，MC33594可支持?jǐn)?shù)據(jù)管理器――Manchester數(shù)據(jù)解碼器，如果有匹配的天線，其靈敏度可以達(dá)到-103dBm。

　　主控制器的選擇與TPMS無(wú)關(guān)，只要該控制器帶有SPI總線接口，就可以接收、處理MC33594按順序發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)中采用基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器ATmega16，該控制器具有運(yùn)行速度快、流水線方式執(zhí)行指令、可在線編程、保密性高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。對(duì)于與主控制器相連的外圍器件其功能是當(dāng)汽車的胎壓或溫度出現(xiàn)異常情況時(shí)，可通過(guò)聲、光和液晶顯示等形式向駕駛員告警。此外為了查詢、設(shè)置參數(shù)方便和便于通過(guò)計(jì)算機(jī)分析胎壓數(shù)據(jù)，該模塊還設(shè)計(jì)了鍵盤模塊和與計(jì)算機(jī)的串行通信接口。

　　4 汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　針對(duì)汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，其軟件設(shè)計(jì)分為胎壓監(jiān)測(cè)和中央接收兩部分。

　　4.1 胎壓監(jiān)測(cè)模塊軟件設(shè)計(jì)

　　胎壓監(jiān)測(cè)模塊的功能是準(zhǔn)確、及時(shí)地監(jiān)測(cè)各輪胎的內(nèi)部氣壓、溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送，其軟件流程圖如圖4所示。模塊上電后，首先控制器MC68HC908RF2對(duì)自身及傳感器MPXY8020A進(jìn)行初始化。為了降低能耗，延長(zhǎng)電池的使用壽命，控制器在沒(méi)有數(shù)據(jù)需要處理和傳輸?shù)那闆r下，將自身配置成STOP模式，同時(shí)將傳感器配置成STANDBY模式，傳感器在此模式下其OUT引腳每3秒會(huì)喚醒(下降沿觸發(fā))控制器響應(yīng)鍵盤中斷?？刂破髟谥袛嗵幚沓绦蛑校ㄟ^(guò)修改傳感器的工作模式，分別讀取采集到的胎壓和溫度數(shù)據(jù)，然后啟動(dòng)射頻發(fā)射模塊將數(shù)據(jù)以曼徹斯特編碼方式發(fā)送出去，同時(shí)進(jìn)入省電模式，等待響應(yīng)新的中斷。

　　4.2 中央接收模塊軟件設(shè)計(jì)

　　中央接收模塊軟件功能是完成數(shù)據(jù)的接收、處理、判別、顯示和告警，其流程如圖5所示。

　　該模塊以ATMEGA16為主控制器，在完成初始化后將自身配置為主機(jī)模式，通過(guò)SPI口對(duì)射頻接收器MC33594進(jìn)行初始化，將其配置在315MHz FSK模式下工作，然后又將自己配置成從機(jī)模式，等待接收數(shù)據(jù)。MC33594在接收到從胎壓監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送來(lái)的壓力、溫度數(shù)據(jù)后，由SPI口傳送給控制器，控制器在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)還要對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和復(fù)雜的算法處理，并對(duì)處理后的結(jié)果進(jìn)行判斷。若當(dāng)前輪胎內(nèi)部壓力、溫度超出了預(yù)先預(yù)定的范圍，則立即啟動(dòng)聲光報(bào)警，通過(guò)蜂鳴器、發(fā)光二極管提示駕駛員當(dāng)前存在異常，同時(shí)由LCD將發(fā)生異常的輪胎號(hào)、胎內(nèi)信息顯示出來(lái)；否則提示汽車運(yùn)行正常。此外，控制器還可以利用鍵盤設(shè)定、更新輪胎壓力、溫度上/下限值和輪胎ID號(hào)，利用串口實(shí)現(xiàn)與PC之間的通信，便于查詢、分析記錄的數(shù)據(jù)，為優(yōu)化控制算法和分析交通事故提供依據(jù)。

　　目前，市場(chǎng)上的TPMS 產(chǎn)品主要分為兩種類型：一種是間接式TPMS，該類系統(tǒng)是通過(guò)汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來(lái)比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，以達(dá)到監(jiān)測(cè)胎壓的目的；另一種是直接式TPMS，這種系統(tǒng)是利用安裝在每一個(gè)輪胎里的壓力傳感器來(lái)直接測(cè)量輪胎的氣壓、溫度，并對(duì)各輪胎氣壓、溫度進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)輪胎氣壓太低或有滲漏時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。本設(shè)計(jì)為直接式TPMS，實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明：該系統(tǒng)借助芯片組和軟件優(yōu)化算法，能夠識(shí)別輪胎(包括備用胎)，檢測(cè)壓力過(guò)大或不足的情況，還能夠補(bǔ)償貨物重量的變化，監(jiān)控輪胎溫度，對(duì)異常情況及時(shí)報(bào)警。此外，該系統(tǒng)還兼容各種汽車平臺(tái)和輪胎技術(shù)，模塊級(jí)的能量管理可以延長(zhǎng)電池的使用壽命，并在電池電量過(guò)低時(shí)發(fā)出信號(hào)。

　　隨著人們對(duì)汽車主動(dòng)安全性要求的提高及TPMS對(duì)防止重大交通事故發(fā)生的積極作用，市場(chǎng)對(duì)高性能的TPMS的需求量將會(huì)進(jìn)一步增加。因此，汽車胎壓監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)具有廣闊的發(fā)展空間和非常好的市場(chǎng)前景。