基于MPXY83OO的TPMS的設(shè)計(jì)

　　本文是基于MPXY8300設(shè)計(jì)的TPMS系統(tǒng)，由安裝在輪胎里的發(fā)射模塊與安裝在駕駛室內(nèi)的接收模塊組成。發(fā)射模塊實(shí)現(xiàn)輪胎壓力、溫度、加速度等的檢測(cè);測(cè)量數(shù)據(jù)的初步處理;數(shù)據(jù)的RF無(wú)線傳輸?shù)裙δ?。接收模塊完成信號(hào)的接收、解調(diào)、處理、判斷、顯示和報(bào)警等功能。

　　1 系統(tǒng)組成

　　TPMS的發(fā)射模塊由MPXY8300、電源和發(fā)射天線組成。MPXY8300是飛思卡爾推出的最新集成度很高的胎壓檢測(cè)芯片，內(nèi)部集成了溫度、壓力、加速度和電壓傳感器、信號(hào)補(bǔ)償調(diào)理電路、8位微控制器、RF發(fā)射器等，集成度高，性價(jià)比高;電源用放電電壓平穩(wěn)、自放電極低、高溫和低溫特性都好的鋰亞電池供電;天線用體積小、成本低、功耗小的小環(huán)天線。

　　接收模塊由接收芯片MC3 3 596、微控制器MC68HC908KX8、顯示報(bào)警和電源電路組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

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　　2 發(fā)射模塊電路

　　2.1 發(fā)射電路

　　發(fā)射電路如圖2所示。NX3225為16.0132MHz的晶振，為MPXY8300提供時(shí)基。載波頻率為434MHz，數(shù)據(jù)傳輸速率9600b/s，數(shù)據(jù)采用曼徹斯特編碼，調(diào)制方式為頻移鍵控。輪胎數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)幀發(fā)送，數(shù)據(jù)幀格式為前導(dǎo)碼+設(shè)備ID+壓力數(shù)據(jù)+溫度數(shù)據(jù)+狀態(tài)+校驗(yàn)碼+停止位。汽車在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)輪胎內(nèi)的電磁、溫度、濕度、壓力等情況十分復(fù)雜，所以該模塊的設(shè)計(jì)要按軍用級(jí)產(chǎn)品的要求來(lái)選擇元器件，安裝在輪胎上的輪胎壓力、溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理及發(fā)送系統(tǒng)裝置的所有器件、材料都要滿足一40℃到+125℃的使用溫度范圍。MPXY8300系列采用了新一代電容式傳感器技術(shù)，使之功耗更低、集成能力更高。綜合比較傳感器的各種性能、考察供貨情況、資料獲得情況，選擇MPXY8300為設(shè)計(jì)TPMS的傳感器。

　　2.2 發(fā)射模塊電源

　　由于輪胎發(fā)射模塊是安裝在輪胎內(nèi)部，無(wú)法利用汽車電源，所以只能采用電池供電。輪胎發(fā)射模塊的環(huán)境非常差，要耐高低溫、防潮、抗沖擊震動(dòng)、抗離心力作用、抗電磁干擾、抗高氣壓，對(duì)電池的影響很大。這就對(duì)作為輪胎模塊的電源的電池提出了更高的要求，電池的使用壽命，關(guān)乎發(fā)射模塊的壽命、穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)發(fā)送的準(zhǔn)確性等，甚至關(guān)乎系統(tǒng)的壽命。

　　目前工業(yè)用電池主要有三類：鋰亞電池、鋰錳電池及鋰氟電池。三種電池的特性比較如表1所示。從表中可以看出，鋰亞電池放電電壓平穩(wěn)，自放電極低，高溫和低溫特性都好，能量體積比最高，瞬間放電脈沖比小，價(jià)格適中，滿足TPMS設(shè)計(jì)需要。

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　　2.3 發(fā)射天線

　　輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)射模塊安裝在輪胎的內(nèi)部，輪胎的胎面、輪轂、子午胎的鋼絲都會(huì)影響到天線的工作。系統(tǒng)還要求體積小、質(zhì)量輕、成本低、功耗小。小環(huán)形板載天線是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的天線，體積小、質(zhì)量輕、成本低、安裝牢固，因此，在汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案中，選用小環(huán)形板載天線來(lái)發(fā)射射頻信號(hào)。小環(huán)形板載天線的周長(zhǎng)小于所發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的1/10，輻射場(chǎng)與環(huán)的面積、匝數(shù)和環(huán)上的電流成正比，與工作波長(zhǎng)的平方和距離成反比，與環(huán)的形狀關(guān)系不大。小環(huán)板載天線電場(chǎng)和磁場(chǎng)的形式類似于無(wú)限小偶極子的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，在垂直于天線平面的方向沒(méi)有分量，在天線平面上具有最大分量。在TPMS系統(tǒng)中，將接收天線安裝在小環(huán)板載天線平面上，可使系統(tǒng)獲得最佳的傳輸效果。