汽车胎压监测系统研究及电路设计

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摘要：汽车爆胎是导致交通事故发生的一个重大因素，汽车胎压监测系统对轮胎压力进行实时监测，保障行车安全。本文汽车胎压力监测系统设计采用直接式，基于PIC单片机，配以射频电路和SP12传感器。

关键词：汽车轮胎压力监测系统；轮胎压力；电路设计

引言

汽车轮胎压力检测系统，主要功能是对轮胎的压力和温度参数进行实时检测，保障行车安全。据有关数据统计，在中国高速路上发生较大交通事故40%是由于轮胎故障引起的，其中爆胎占70%以上，引起爆胎的主要魁首是高热，导致轮胎高热的主要元凶是轮压过低。胎压监测有直接式与间接式，直接式胎压监测无论是功能还是性能上都要优越于间接式胎压监测(表1）。本文胎压监测系统设计由PIC、SP12和收发芯片T5754三部分组成。

1系统框架设计

本文设计的汽车胎压监测系统由上位机与下位机模块构成[1]。下位机模块——以处理器PIC为核心,SP12与2.5GHz信号收发器T5754为主要构成。胎压和胎温参数由SPl2按处理器的指令进行测量，由处理器PIC汇总通过信号收发器T5754传至上位机模块（图1）。上位机模块——从下位模块发送过来的数据中选择出胎压与胎温值，通过显示或蜂鸣形式传递给驾驶员(图2），保障行车的安全。

2系统硬件设计方案

2.1下位机模块

主要组成部分：SP12、MCU与RF轮胎胎压和温度信号发射电路。SP12探头于芯片封装上,其工作受制于MCU通断电[2]，MCU选用一款超低功率的8位单片机PIC16F876，具有复位与晶振电路,通电即可工作。在其外部扩展了SPl2、T5754两个外设,与T5754的接口采用了3个I／O口,与SPl2的接口采用了6个I／O口。RF发射电路采用的是ATMEL公司的T5754超高频（UHF）发射。其是具有PLL锁相环滤波电路的集成芯片，传送频率为429MHz到439MHz，发送数据波特率可达32K，功耗小，可用于ASK和FSK，本设计方案采用的发射载波频率为432.89MHz，另外再加上1个12.34MHz的晶振，形成基频振荡，基频经32倍频即得所需发射频率[3]，如图3所示。

2.2上位机模块

主要组成部分：RF、MCU、通讯模块和提醒器。RF与T5754组成一个胎压、胎温等信号收发系统；MCU的监测信息通过提醒器传递于驾驶人员，当超过正常数值时会以声音的方式提醒驾驶人员；通信模块将胎压系统的数据发送于发动机ECU。

3系统软件设计方案

3.1下位机模块

下位机模块供电采用电池，其工作时电流4mA，休眠时仅为0.4μA，如轮胎加速度为0，则不测量其它数据，同时也不发射数据，SP12为待机状态。此外由于单次测量值错误比较大，为降低误差每次发送为每5次数据的平均值，其采集胎压、胎温与加速度等信号值，其中对胎压采集频率最大，因其最为影响行车安全。为了保证无线信号的可靠性，发送模块采用FSK频移键控传输方式，并循环冗余校验。在数据判断子程序中，对求平均值后的数据和预设的展开对比，如超出就连续5次提醒驾驶员，如图5所示。

3.2上位机模块

T5743有休眠、启动、位检查和接收四种模式，如图6示。从下位机模块传送来的数据经MCU处理、校验，从可靠的数据中分离出胎温、胎压、ID等信号，送至显示器，如接收到几组完全相同的数据，则视为报警数据，点亮LED，蜂鸣器发出提醒声，确保行车安全。

3.3数据通讯协议

本文数据采用的方式发送为：9600bps速率、曼彻斯特编码和FSK调制。轮胎模块以数据包（帧）的形式发送数据，当下位机模块中MCU发送数据时，通过发送数据帧的前导位来唤醒接收模块，前导位与上位机模块同步取得，轮胎ID用于上位机模块识别轮胎。每个SP12都有1个ID号，长度为3个字节，且1出现一个相同的几率为680万分之一。

4结束语

本文所设计的汽车轮胎压力监测系统小且性价比高，可测量的胎压范围为100kpa～400kpa，胎温范围为-45℃～+130℃，达到了预期目标。TPMS属于主动安全保护装置，在轮胎出现危险征兆时提醒驾驶员保障行车安全，同时，也为底盘控制系统提供相关的信息和数据。

参考文献

[1]颜重光.TPMS的设计方案思考[J].理论与研究,2005,(7).

[2]袁易军.基于SP12的汽车轮胎压力监测系统的研究[J].今日科苑,2008,(24).

[3]屈金龙,马东杰.汽车轮胎压力系统的电路实现[J].汽车工程师,2011,(8).

作者：陈保山 单位：濮阳职业技术学院