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)

　　中央接收模塊通過指示燈閃爍或液晶顯示來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，主要由無線接收部分、主控制器以及相關(guān)的外圍器件組成。無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?，通過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；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)是通過汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來比較輪胎之間的轉(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。