基于SP37和MAX1473的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　前言

　　輪胎氣壓監(jiān)視系統(tǒng)屬于“事前主動”型安保，即在輪胎出現(xiàn)危險(xiǎn)征兆時(shí)，如輪胎快漏氣、溫度高、氣壓高、氣壓低等能及時(shí)報(bào)警，采取措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)，確保汽車在行駛過程中始終處于安全狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國高速公路上發(fā)生的交通事故中有70%是由爆胎引起的，而在美國這一比例更高達(dá)80%，美國汽車工程師協(xié)會的調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，美國每年有26萬起交通事故是由于輪胎氣壓低或滲漏造成的。

　　正由于TPMS在汽車安全性上的重要性，我國于2008年5月形成了TPMS標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿，同年12月形成了標(biāo)準(zhǔn)送審稿。2011年7月《基于胎壓監(jiān)測模塊的汽車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)》的國家標(biāo)準(zhǔn)開始正式實(shí)施，相信不久以后相關(guān)的強(qiáng)制法規(guī)也將會頒布施行。

　　TPMS系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和工作原理

　　TPMS系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成：安裝在汽車輪胎里的輪胎壓力檢測發(fā)射模塊和安裝在汽車駕駛臺上的中央接收顯示模塊。輪胎壓力檢測發(fā)射模塊直接安裝在每個(gè)輪胎里，實(shí)時(shí)測量輪胎壓力、溫度、加速度，將測量得到的信號調(diào)制成高頻信號后無線發(fā)射出去，一個(gè)TPMS系統(tǒng)有4個(gè)或5個(gè)輪胎壓力檢測發(fā)射模塊。中央接收顯示模塊接收到胎壓檢測模塊發(fā)送的信號，將接收的輪胎壓力、溫度數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，供駕駛者參考。如果輪胎的壓力、溫度出現(xiàn)異常，中央接收顯示模塊根據(jù)異常情況，發(fā)出相關(guān)的報(bào)警信號，提醒駕駛者采取必要的措施。系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。

　　檢測發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　TPMS發(fā)射系統(tǒng)主要完成的功能是：對輪胎的壓力、溫度、加速度等信息進(jìn)行測量，并將測量得到的壓力、溫度等信息進(jìn)行處理，判斷是否出現(xiàn)高溫、高壓、低壓等情況，若出現(xiàn)上述情況之一，則系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信息疊加到433.92MHz的載波上，通過天線無線發(fā)射，提供給接收顯示系統(tǒng)。

　　MCU/Sensor是檢測發(fā)射系統(tǒng)的核心，汽車輪胎獨(dú)特的工作環(huán)境條件，決定了壓力傳感器的高要求：寬溫工作區(qū)(-40～125℃)、較低的功耗、惡劣環(huán)境無線信號傳輸穩(wěn)定性要求。

　　本設(shè)計(jì)選用Infineon公司2011年3月最新推出的SP37芯片，其相比Infineon早期的傳感器(如SP12、SP30)，采用了更高的集成度，不但集成了壓力/溫度/加速度傳感器模組、MCU模組，還集成了RF發(fā)射模組，這樣使發(fā)射系統(tǒng)由以前的傳感器+RF+MCU+天線+電池的五合一時(shí)代，走向傳感器+電池+天線的三合一時(shí)代;其開發(fā)環(huán)境和語言也更加簡單，SP37的MCU內(nèi)核采用常見的8051內(nèi)核，用C語言就可編程開發(fā)，開發(fā)環(huán)境為的Keil uVision，安裝Infineon SP3xSID 2.0驅(qū)動程序即可使用。

　　SP37還具有ASK/FSK調(diào)制發(fā)射，發(fā)射頻點(diǎn)315MHz和433.92MHz可選，發(fā)射功率5dbm/8dbm軟件可調(diào)等功能，滿足不同系統(tǒng)的要求，工作溫度：-40～125℃，休眠電流：0.6μA，工作電壓：1.9V～3.6V，完全可滿足發(fā)射系統(tǒng)寬溫、低功耗、寬電壓的要求。

　　本設(shè)計(jì)考慮到提高接收系統(tǒng)的靈敏度和接收的可靠性，采用了ASK調(diào)制發(fā)射、8dbm發(fā)射功率、433.92MHz發(fā)射頻點(diǎn)。