基于ZigBee的無線胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
摘要:本文主要提出了基于一種新的無線技術(shù)——ZigBee的新型的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)的設(shè)計(jì)方案。鑒于ZigBee低成本、低功耗等特點(diǎn),適用于胎壓監(jiān)測系統(tǒng),目前業(yè)界還沒有出現(xiàn)類似的設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)為直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng),即在車輛輪胎上安裝壓力和溫度傳感器,通過ZigBee無線方式將胎壓的信息傳送給車內(nèi)顯示模塊,并顯示在液晶顯示屏上。由此可實(shí)時(shí)監(jiān)測車輛的胎壓情況,并在胎壓異常情況下發(fā)出報(bào)警。
引言:
隨著商業(yè)用車和家庭用車的日益增多,汽車安全越來越受到人們的重視。美國汽車工程師協(xié)會(huì)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汽車輪胎氣壓低或滲漏造成的,美國運(yùn)輸部國家公路交通安全管理委員會(huì)(NHTSA)制定的法規(guī)中規(guī)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胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(Tire Pressure Monitoring System,TPMS)[1]??梢姡琓PMS的研究和投產(chǎn)勢(shì)在必行。TPMS主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測汽車輪胎溫度和壓力,當(dāng)壓力和溫度超出或低于標(biāo)準(zhǔn)值范圍時(shí),系統(tǒng)發(fā)出蜂鳴或光報(bào)警信號(hào),從而有效的避免交通意外的發(fā)生。
1 ZigBee技術(shù)簡介
ZigBee是一個(gè)簡單的、低成本的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),它應(yīng)用于一些功率有限和對(duì)網(wǎng)絡(luò)吞吐量無嚴(yán)格要求的設(shè)備之間的無線連接。ZigBee能建立一個(gè)易于安裝、有可靠的數(shù)據(jù)傳輸、通信距離短、成本低、極好的電池壽命的網(wǎng)絡(luò),并且能保持簡單的和靈活的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。其主要技術(shù)特點(diǎn)如下:
低成本:ZigBee通信模塊的單位成本已經(jīng)減小到兩美元左右。
低功耗:發(fā)射功率為1mw,兩節(jié)普通干電池可以用6個(gè)月到兩年。
數(shù)據(jù)傳輸率低:ZigBee通信在免費(fèi)2.4 GHz工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)(ISM)的最高傳輸速率為250kbps,適用于報(bào)文吞吐量較小的通信應(yīng)用場合。
信道接入方式采用CSMA-CA,能有效地減少了幀沖突。具有高可靠性、良好的安全性和兼容性。
2 TPMS硬件設(shè)計(jì)
TPMS系統(tǒng)采用直接式溫度壓力測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為兩個(gè)模塊:遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊和接收顯示模塊。遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊利用車胎內(nèi)的溫度壓力傳感器和無線收發(fā)器,把數(shù)據(jù)發(fā)送給車內(nèi)的接收顯示模塊。直接式系統(tǒng)特點(diǎn)是成本偏高,但監(jiān)測效果較好,精確可靠。
2.1 遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊:
該模塊固定安裝于4個(gè)車胎內(nèi)部,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、簡要處理及傳輸。其硬件結(jié)構(gòu)包括壓力溫度傳感器元件、MCU、ZigBee無線通信裝置、天線和供電設(shè)備,如圖1所示:
圖1 TPMS遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊硬件結(jié)構(gòu)圖
評(píng)論