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摘要：汽車爆胎是導致交通事故發生的一個重大因素，汽車胎壓監測系統對輪胎壓力進行實時監測，保障行車安全。本文汽車胎壓力監測系統設計采用直接式，基于PIC單片機，配以射頻電路和SP12傳感器。
關鍵詞：汽車輪胎壓力監測系統；輪胎壓力；電路設計
引言
汽車輪胎壓力檢測系統，主要功能是對輪胎的壓力和溫度參數進行實時檢測，保障行車安全。據有關數據統計，在中國高速路上發生較大交通事故40%是由于輪胎故障引起的，其中爆胎占70%以上，引起爆胎的主要魁首是高熱，導致輪胎高熱的主要元兇是輪壓過低。胎壓監測有直接式與間接式，直接式胎壓監測無論是功能還是性能上都要優越于間接式胎壓監測(表1）。本文胎壓監測系統設計由PIC、SP12和收發芯片T5754三部分組成。
1系統框架設計
本文設計的汽車胎壓監測系統由上位機與下位機模塊構成[1]。下位機模塊——以處理器PIC為核心,SP12與2.5GHz信號收發器T5754為主要構成。胎壓和胎溫參數由SPl2按處理器的指令進行測量，由處理器PIC匯總通過信號收發器T5754傳至上位機模塊（圖1）。上位機模塊——從下位模塊發送過來的數據中選擇出胎壓與胎溫值，通過顯示或蜂鳴形式傳遞給駕駛員(圖2），保障行車的安全。
2系統硬件設計方案
2.1下位機模塊
主要組成部分：SP12、MCU與RF輪胎胎壓和溫度信號發射電路。SP12探頭于芯片封裝上,其工作受制于MCU通斷電[2]，MCU選用一款超低功率的8位單片機PIC16F876，具有復位與晶振電路,通電即可工作。在其外部擴展了SPl2、T5754兩個外設,與T5754的接口采用了3個I／O口,與SPl2的接口采用了6個I／O口。RF發射電路采用的是ATMEL公司的T5754超高頻（UHF）發射。其是具有PLL鎖相環濾波電路的集成芯片，傳送頻率為429MHz到439MHz，發送數據波特率可達32K，功耗小，可用于ASK和FSK，本設計方案采用的發射載波頻率為432.89MHz，另外再加上1個12.34MHz的晶振，形成基頻振蕩，基頻經32倍頻即得所需發射頻率[3]，如圖3所示。
2.2上位機模塊
主要組成部分：RF、MCU、通訊模塊和提醒器。RF與T5754組成一個胎壓、胎溫等信號收發系統；MCU的監測信息通過提醒器傳遞于駕駛人員，當超過正常數值時會以聲音的方式提醒駕駛人員；通信模塊將胎壓系統的數據發送于發動機ECU。
3系統軟件設計方案
3.1下位機模塊
下位機模塊供電采用電池，其工作時電流4mA，休眠時僅為0.4μA，如輪胎加速度為0，則不測量其它數據，同時也不發射數據，SP12為待機狀態。此外由于單次測量值錯誤比較大，為降低誤差每次發送為每5次數據的平均值，其采集胎壓、胎溫與加速度等信號值，其中對胎壓采集頻率最大，因其最為影響行車安全。為了保證無線信號的可靠性，發送模塊采用FSK頻移鍵控傳輸方式，并循環冗余校驗。在數據判斷子程序中，對求平均值后的數據和預設的展開對比，如超出就連續5次提醒駕駛員，如圖5所示。
3.2上位機模塊
T5743有休眠、啟動、位檢查和接收四種模式，如圖6示。從下位機模塊傳送來的數據經MCU處理、校驗，從可靠的數據中分離出胎溫、胎壓、ID等信號，送至顯示器，如接收到幾組完全相同的數據，則視為報警數據，點亮LED，蜂鳴器發出提醒聲，確保行車安全。
3.3數據通訊協議
本文數據采用的方式發送為：9600bps速率、曼徹斯特編碼和FSK調制。輪胎模塊以數據包（幀）的形式發送數據，當下位機模塊中MCU發送數據時，通過發送數據幀的前導位來喚醒接收模塊，前導位與上位機模塊同步取得，輪胎ID用于上位機模塊識別輪胎。每個SP12都有1個ID號，長度為3個字節，且1出現一個相同的幾率為680萬分之一。
4結束語
本文所設計的汽車輪胎壓力監測系統小且性價比高，可測量的胎壓范圍為100kpa～400kpa，胎溫范圍為-45℃～+130℃，達到了預期目標。TPMS屬于主動安全保護裝置，在輪胎出現危險征兆時提醒駕駛員保障行車安全，同時，也為底盤控制系統提供相關的信息和數據。
參考文獻
[1]顏重光.TPMS的設計方案思考[J].理論與研究,2005,(7).
[2]袁易軍.基于SP12的汽車輪胎壓力監測系統的研究[J].今日科苑,2008,(24).
[3]屈金龍,馬東杰.汽車輪胎壓力系統的電路實現[J].汽車工程師,2011,(8).
作者：陳保山 單位：濮陽職業技術學院