基于NPX系列芯片輪胎壓力監測系統的解決方案

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　　近幾年，隨著人們的消費水平的日益提高，汽車消費市場的日益火爆，汽車的安全性能更加地被消費者所關注。在汽車高速行駛過程中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔心和最難預防的，也是突發性交通事故發生的重要原因之一。據統計，在中國高速公路上發生的交通事故有70%是由于爆胎引起的，而在美國這一比例更是高達80%?；诖?，美國運輸部（DOT）國家公路交通安全管理委員會（NHTSA）出臺了法規。該法規規定：2003年11月到2006年10月31日期間美國新出廠的輕型汽車將逐步引入輪胎壓力監測系統（TyrePressureMonitoringSystem，TPMS）。鑒于如此大的市場潛力，國內外許多汽車公司紛紛開始投入TPMS的研制。

　　1 TPMS硬件系統構成

　　輪胎壓力監測系統分為直接系統和間接系統。間接系統是通過ABS確定輪胎壓力變化的系統。ABS通過車速傳感器確定輪胎故障，從而決定是否啟動防抱死系統。目前這類系統的準確率沒有直接系統高，故障輪胎的確定也很困難，而且系統校準極其復雜。此外，在某些情況下此類系統會無法正常工作，例如同一車軸的兩個輪胎氣壓都低時。直接系統一般由輪胎監測模塊和主機接收顯示模塊構成。通過在每一個輪胎上都安裝一個輪胎監測模塊，來實時監測汽車行駛狀態下各個輪胎的狀況，從而使安裝在駕駛臺的主機接收顯示模塊能實時顯示各輪胎氣壓、溫度等。在輪胎出現漏氣、低氣壓及高溫等異常情況時，系統會自動報警。這樣駕駛者可以直觀地了解各個輪胎狀況，以保障行車安全。

　　1.1 輪胎監測模塊

　　輪胎監測模塊嵌入到輪胎里面，主要用來監測輪胎內部氣壓和溫度狀況，并通過無線調制方式發送到主機顯示模塊，故輪胎監測模塊主要應包含傳感器、微控制器、UHF發射器以及供電電池。整個模塊放置在輪胎里面，在汽車高速行駛時且輪胎內部產生高溫情況下要能正常運行，并且能保證有效工作5～10年，故而模塊的小型化、寬工作溫度范圍以及低功耗設計就顯得尤為重要。

　　1.1.1 NPX-C10746簡介

　　NPX-C10746是GENovaSensor公司最新推出的輪胎壓力監測系統專用芯片，它是由一塊帶有大量外圍器件的Philip8bitRISC內核組成的高集成度芯片。片內集成有壓力傳感器、溫度傳感器、電壓傳感器、低噪聲放大器和12位A/D轉換器;內置的RC振蕩器提供系統時鐘，無需外接晶體振蕩器;SOIC14L封裝，工作溫度達汽車工業級（-40～+125℃）。

　　1.1.2 監測模塊硬件構成

　　輪胎監測模塊硬件結構圖如圖1所示。UHF發射芯片采用Atmel公司的ATA5757，該芯片集成度高、低功耗模式下電流《1μA、MSOP-10封裝（3mm×5mm），能很好滿足監測模塊低功耗、小型化設計要求;工作電壓范圍為2V～3.6V，當監測模塊使用單塊扣式電池供電時，可不加電源管理芯片，從而進一步降低系統功耗，延長工作時間。監測模塊采用Tadiran公司的TLH-2450長效鋰亞硫酰氯扣式電池供電，該電池額定工作溫度在-40℃～+125℃之間，并具有外形尺寸小、能量密度大、自放電極低的特點。此外，供電電池串聯一個加速度開關（即圖1中的開關），用于控制監測模塊電源。當車輪轉速超過2圈/秒時，加速度開關導通，監測模塊開始工作。

　　1.2 主機接收顯示模塊

　　主機接收顯示模塊安裝在汽車駕駛臺，通過改變指示燈顏色和數碼顯示告知駕駛員車輛各輪胎當前的壓力、溫度及供電電壓狀況是否異常等。

　　主機接收顯示模塊硬件結構圖如圖2所示，由接收天線、UHF接收器MC33594、微控制器P89LPC930等器件組成。

　　MC33594器件是摩托羅拉公司生產的高度集成的UHF接收器，它能夠接收并解調OOK或FSK調制的Manchester編碼數據，同時通過一條串行外圍接口（SPI）總線將其發送出去。通信中采用FSK調制方式時，MC33594支持數據管理器，可以去掉數據幀中的同步碼、前導碼和結束符（EOM）等字節，這樣控制它的軟件就可以大大簡化。P89LPC930是Philip公司的一款微控制器，適合于許多要求高集成度和低成本的場合，可以滿足多方面的性能要求。P89LPC930采用高性能的處理器結構，指令執行速度六倍于標準80C51器件，且帶有SPI總線接口，可方便地與MC33594進行通信。

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