汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）主要用于汽車行駛時對輪胎氣壓進行實時自動監(jiān)測，對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以保障行車安全。目前最流行的 PSBTPMS系統(tǒng)，是利用安裝在每一個輪胎里的壓力傳感器來直接測量輪胎氣壓的，并對各輪胎氣壓進行顯示及監(jiān)視。當輪胎氣壓太低或有滲漏時，系統(tǒng)會自動報警。就TPMS系統(tǒng)構造而言，其采集的溫度壓力數(shù)據(jù)需要通過一種無線方式進行發(fā)送和接收，而且該收發(fā)電路要安裝在輪胎里。這就必須要求其組成電路的芯片能夠耐高溫。要解決這兩個問題，可以利用Motorola公司研制的發(fā)射芯片MC33493和接收芯片MC33594。該兩款芯片都達到了汽車級溫度完全可以解決耐高溫的問題，且工作性能極好。它們與單片機一起構成的接口電路成為TPMS系統(tǒng)中無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾M成部分。

　　TPMS系統(tǒng)主要由安裝在汽車輪胎內的壓力、溫度傳感器，信號處理單元、RF發(fā)射器組成的TPMS發(fā)射模塊，安裝在汽車駕駛臺上的包括數(shù)字信號處理單元的RF接收器以及LCD組成。一般情況下，一輛轎車需要4個TPMS發(fā)射模塊和1個TPMS接收器；而一輛卡車需要6～12個TPMS發(fā)射模塊。為了提高系統(tǒng)的接收能力和抗干擾能力，系統(tǒng)安裝時需要在汽車底盤安裝接收天線。由SP12傳感器、微控制器、MC33493發(fā)射模塊、MC33594接收模塊等主要芯片組成的TPMS系統(tǒng)方案結構框圖如圖1所示。

　　溫度壓力傳感器將采集到的溫度壓力數(shù)據(jù)通過I2C總線或RS232接口送到單片機，單片機發(fā)送一使能信號ENABLE給發(fā)射器。當為高電平時，發(fā)射機開始工作，產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)時鐘信號給單片機，用于信號的同步。此時，單片機發(fā)送數(shù)據(jù)給發(fā)射機，發(fā)射機將得到的數(shù)據(jù)通過天線發(fā)射出去。接收機通過天線接收到信號后，首先置RESET引腳為一低電平，此時微控制器為主機，通過MOSI線來設置作為從機的接收器內的寄存器，設置好以后置RESET腳為高電平。此后微控制器為從機，而接收器就變?yōu)橹鳈C。它產(chǎn)生時鐘信號，通過MOSI線將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機。此時單片機通過SPI接口與PC機實現(xiàn)簡單的連接，以達到在PC機上顯示報警的作用。

　　無線射頻接收芯片MC33594

　　摩托羅拉的MC33594器件是高溫集成UHF超外差無線電接收模塊。該芯片采用LQFP-24封裝，工作頻率在300～450MHz頻段，電壓在4.5～5.5V范圍內；接收靈敏度高達-103dBm。芯片最大的特點是帶有一串行外設接口SPI（Serial Peripheral Intelface）。通過SPI，它允許CPU與各種外圍接口器件以串行方式進行通信，交換信息。SPI接口使用四條線：串行時鐘線（SCK），主機輸入／從機輸出數(shù)據(jù)線MISO，主機輸出／從機輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機選擇線RESET。

　　TPMS系統(tǒng)設計中較關鍵的一點是數(shù)據(jù)的傳輸部分。整個數(shù)據(jù)傳輸部分由兩部分組成：一是駕駛室中的無線接收部分，另外一部分是輪胎中的無線發(fā)射部分。這兩部分數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性、穩(wěn)定性，將是系統(tǒng)優(yōu)良性能的重要體現(xiàn)。

　　無線發(fā)射電路由發(fā)射芯片MC33493、AT89C2051單片機和電平轉換電路構成，如圖2所示。發(fā)射模塊中，引腳3（BAND引腳）接3V高電平，表示系統(tǒng)發(fā)射頻率為434MHz，用于選擇工作頻率；引腳 14（MODE引腳）接高電平，表示系統(tǒng)選擇FSK調制模式。FSK調制方式定義為一個信號的兩個不同的頻移值分別表示數(shù)字高、低兩種電平。在這個系統(tǒng)中，低頻移表示數(shù)字高電平，高頻移表示數(shù)字低電平。發(fā)射芯片的FSK調制方式由與晶振串聯(lián)的下拉負載電容C1來實現(xiàn)。與CFSK引腳相連的有一內部開關，用以選通下拉電容C1。當DATA=O時（MODE引腳置高電平），開關關閉，此時輸出高頻移；當DATA=1時，開關接通，此時輸出低頻移，這就實現(xiàn)了 FSK調制方式，也就是說，如果載波頻率是433.92MHz而且總的頻偏是士△f（MHz），則數(shù)字高電平表示為433.92MHz-△f，數(shù)字低電平表示為433.92 MHz+△f。

　　由于MC33493工作電平最大為3V，而微控制器89C2051工作電平最大為5V，要實現(xiàn)連接就必須進行電平轉換。系統(tǒng)供電為5V，通過電平轉換電路為發(fā)射芯片供電。其發(fā)射芯片MC33493通過電平轉換芯片與單片機相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。它與89C2051單片機及接收機一起構成無線數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)。

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