基于SP37的汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)與測(cè)試

當(dāng)汽車(chē)輪胎壓力出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不僅會(huì)減少輪胎的使用壽命和增大油耗，甚至?xí)?dǎo)致爆胎等危險(xiǎn)情況的發(fā)生。統(tǒng)計(jì)表明，目前我國(guó)高速公路上70%的交通事故為輪胎氣壓?jiǎn)栴}所引發(fā)。引發(fā)輪胎事故的原因比例為：輪胎氣壓過(guò)高占20%，輪胎氣壓不足占57%，其他為23%。車(chē)速在160公里以上時(shí)發(fā)生爆胎，死亡率近至100%。因此，爆胎已成為目前汽車(chē)交通事故的重大殺手之一。汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)傳感器能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量當(dāng)前輪胎壓力和溫度值，當(dāng)輪胎出現(xiàn)異常危險(xiǎn)情況時(shí)，傳感器將通過(guò)無(wú)線電信號(hào)發(fā)送給車(chē)汽車(chē)儀表顯示并報(bào)警，達(dá)到實(shí)時(shí)提醒駕駛者的效果，將事故消滅在萌芽之中。
　　系統(tǒng)描述
　　在每個(gè)車(chē)輪內(nèi)部安裝一個(gè)汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)傳感器，它能夠準(zhǔn)確測(cè)量輪胎內(nèi)部的壓力和溫度，傳感器通過(guò)433.92MHz射頻無(wú)線形式按照一定的規(guī)律向汽車(chē)儀表發(fā)送輪胎的壓力值和溫度值，駕駛員通過(guò)儀表盤(pán)顯示屏獲得每一個(gè)輪胎的壓力值、溫度值。當(dāng)某一個(gè)輪胎的壓力值或溫度值變化超過(guò)了報(bào)警值，儀表盤(pán)能夠準(zhǔn)確顯示報(bào)警輪胎的位置，并發(fā)出圖形、聲音、文字報(bào)警。同時(shí)，胎壓監(jiān)測(cè)傳感器接收安裝于每個(gè)輪胎擋泥板位置處125kHz低頻天線數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)雙向通信。由于該產(chǎn)品是汽車(chē)產(chǎn)品安全件，其應(yīng)在各種環(huán)境下具有高可靠性。各種環(huán)境為：陰天、下雨等不同天氣環(huán)境；國(guó)道、高速、鄉(xiāng)村公路、山路等各種路況；冬季中的雪路、冰面、極其寒冷地區(qū)（-40℃）；夏季中的炎熱、潮濕地區(qū)（地表溫度+50℃，90%濕度）；不同的車(chē)速（0～200km/h）等。這就需要在設(shè)計(jì)汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)傳感器時(shí)要嚴(yán)格選擇各個(gè)器件。
　　電路設(shè)計(jì)
　　由于汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)傳感器是安裝在輪胎內(nèi)部，不與外界接觸，這就要求不能過(guò)于頻繁的維護(hù)修理，一般要求有10年或10萬(wàn)公里使用工作壽命，而且其工作溫度范圍為：-40～+125℃，這就要求所選擇的器件都要是汽車(chē)級(jí)和低功耗元器件。
　　汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)傳感器系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。
　　
　　圖1 系統(tǒng)組成框圖
　　系統(tǒng)分為采集部分、處理部分、驅(qū)動(dòng)部分。采集部分為壓力檢測(cè)、溫度檢測(cè)、電壓檢測(cè)和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。溫度檢測(cè)用于測(cè)量輪胎內(nèi)部溫度，也用于壓力測(cè)量時(shí)的溫度補(bǔ)償。壓力檢測(cè)用于測(cè)量輪胎內(nèi)部絕對(duì)壓力；電壓檢測(cè)用于測(cè)量供電電池電壓；運(yùn)動(dòng)檢測(cè)用于監(jiān)視汽車(chē)行駛狀態(tài)；驅(qū)動(dòng)部分為低頻驅(qū)動(dòng)和高頻驅(qū)動(dòng)組成。低頻驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)125kHz低頻數(shù)據(jù)接收，高頻驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)433.92MHz高頻數(shù)據(jù)發(fā)射；處理部分由MCU完成，負(fù)責(zé)按照一定算法策略協(xié)調(diào)采集部分和驅(qū)動(dòng)部分工作。
　　本系統(tǒng)器件選擇Infineon（英飛凌）公司的SP37，芯片內(nèi)部集成了圖1所有功能處理模塊。SP37芯片具體性能為：工作電壓1.9～3.6V；工作溫度-40～+125℃；壓力測(cè)量范圍0～450kPa；Z軸運(yùn)動(dòng)加速度-115～+115g；溫度測(cè)量-40～+125℃；電池電壓AD檢測(cè)；集成ISM波段315/434MHz射頻發(fā)射；射頻輸出功率（50Ω負(fù)載）5～8dBm；硬件曼切斯特/雙向編碼RF發(fā)射；射頻ASK/FSK調(diào)制方式；FSK頻偏達(dá)50kHz；集成高靈敏度125kHz低頻接收器；硬件曼切斯特低頻解碼；16bit硬件CRC生成器；兼容8051指令的控制器；6KB Flash程序存儲(chǔ)空間；16KB ROM庫(kù)函數(shù)存儲(chǔ)空間；256Byte RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；Power Down、Idle、Run和Int四種工作模式；間隔定時(shí)器、低頻接收或外部管腳中斷三種喚醒模式；8bit硬件隨機(jī)數(shù)發(fā)生器；看門(mén)狗定時(shí)器；3個(gè)I/O端口。