汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)射模塊設計

　　引言

　　汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)是一種能對汽車輪胎氣壓、溫度進行自動檢測，并對輪胎異常情況進行報警的預警系統(tǒng)。TPMS系統(tǒng)可分為間接式和直接式兩種。間接式是通過汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來比較車輪之間的轉速差別，以達到監(jiān)視胎壓的目的。直接式利用安裝在每一輪胎里的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，并通過無線調制發(fā)射到安裝在駕駛臺的接收器上[1]。

　　目前直接式TPMS發(fā)射模塊較多采用以下兩種方案：一種是電池+單片機+傳感器+射頻芯片，另一種是電池+內部集成MCU(微控制器)的傳感器+射頻芯片。前一種方案由于集成度低、體積和功耗大而被市場逐漸淘汰，后一種方案是當前市場上主流的產品設計形式。由于幅移鍵控(ASK)信號調制模式具有功耗低、靈敏度高以及低成本的優(yōu)點，本文選用基于ASK模式的MAX7044作為發(fā)射芯片，英飛凌公司的SP30作為傳感器設計完成了一種新型胎壓發(fā)射模塊。

　　發(fā)射模塊硬件設計

　　發(fā)射模塊硬件主要由傳感器SP30、MAX7044、電池和天線組成，如圖1所示。內部集成MCU的傳感器SP30通過串行通信接口把數據送給MAX7044發(fā)射出去，電池為二者供電。本設計中所選用的器件工作溫度均為汽車級(-40～+125℃)，以滿足輪胎內發(fā)射模塊復雜惡劣環(huán)境下可靠工作的要求。該方案遵循歐洲標準，無線信號調制中心頻率為433.92MHz。

　　SP30應用設計

　　SP30是英飛凌公司推出的胎壓檢測專用傳感器芯片，內部不但有壓力、溫度、加速度和電池電壓傳感器，而且集成了一個8位哈佛結構的RISC單片機，工作電壓范圍1.8~3.6V，壓力測量范圍0~3.5Bar，溫度測量范圍-40~+125℃，應用電路如圖2所示[2]。SP30外圍器件很少，只需要接一個3V的電池和濾波電容即可。

　　SP30可在四種模式下工作，即低功耗模式、空閑模式、運行模式和熱關斷模式。其中，低功耗模式功耗最小，所以SP30應盡可能處于該工作模式，以保證電池有較長的使用壽命。P14和P15為串行通信口，P14為串行數據，P15為MAX7044提供的外部時鐘，時鐘頻率為847.5kHz ，P17無用接地。XP1為調試接口。

　　MAX7044射頻應用設計

　　無線發(fā)射芯片是發(fā)射模塊可靠工作的關鍵。由于發(fā)射模塊安裝在輪轂上，采用能量有限的鋰電池供電，因此發(fā)射芯片的選型需具有以下兩個特點：

　　● 功耗低，支持ASK調制，有多種工作模式，便于根據具體工作狀態(tài)進行功耗管理，以盡可能延長電池的使用壽命;

　　● 芯片最小可工作電壓低，且具有足夠大的發(fā)射功率。

　　根據以上特點，并經過分析比較，我們最終選用了MAX7044這款性價比高的發(fā)射芯片。