汽車胎壓監測系統外文文獻翻譯

汽車胎壓監測系統外文文獻翻譯③當某個輪胎處于欠壓狀態時，相應的欠壓報警指示燈亮。本文分為胎壓檢測模塊和中央監視模塊兩大部分：首先，分別介紹了硬件系統的構成，給出了各模塊的硬件電路設計方案；對系統中用到的主要芯片，如傳感器SP12、內嵌UHF發射器的處理器rfPIC12F675、無線接收芯片rfXD0420、中央監視模塊處理器PIC16F877、內置T6963C控制器的LCD等，簡單介紹了其功能和特性。其次，為提高TPMS系統抗干擾性能和實現低功耗管理，引入了LF低頻主動喚醒技術。再次，基于功能模塊劃分，結合LF喚醒電路和低功耗管理思想，提出了動態周期測量和發射數據的思想，并給出了相應的軟件算法和程序。針對汽車輪胎所處環境惡劣、干擾嚴重的特點，引入了適合TPMS嚴格的射頻通信環境的CRC數據校驗算法；然后，定制了合理的通訊協議，使用了軟件過濾等方法以提高檢測數據和報警的可靠性和準確性。3硬件設計本系統包括5個模塊，4個用于輪胎內的監視模塊，一個用于車內的接收模塊。監視模塊包括傳感器和發射模塊。傳感器把測量到的壓力與溫度信號轉換為電信號通過無線發射裝置將信號發射出來。傳感器發射出來的氣壓溫度信息由接收模塊接收處理后，在駕駛臺上的顯示器中顯示出來，在行駛過程中實時地進行監視。顯示方式如LED、LCD或語音提示等都可依實際要求來設計。輪胎監測模塊受中央主機控制模塊低頻LF信號控制，定間隔分時進入工作模式，其余時間處于休眠狀態。3.1輪胎監視模塊的硬件設計汽車輪胎獨特的工作環境條件決定了胎壓實時監測的壓力傳感器的高要求：要求寬溫區，寬電源電壓范圍內較高的精度和可靠性；低功耗要求；惡劣環境無線信號傳輸穩定性要求。本系統使用英飛凌(Infineon)公司的SP12輪胎氣壓溫度加速度專用檢測傳感器。因為節電和超小規模的要求，所以采用了SP12傳感器。SP12是一種壓電電阻傳感器，除了可以測量壓力和溫度值之外，還集成有加速度傳感器和電壓傳器，壓力測量范圍為100~450kPa，溫度測量范圍為-40~+125。待機模式平均耗電僅為13。具有SPI串行通訊口，可以更方便的與控制器組成單片機系統。rfPIC12F675F是Microchip公司推出的單片集成內嵌射頻無線數據發射器的8位CMOS微控制器。1024×14位可編程EPROM，64×8字節數據存儲器，128×8字節EEPROM數據存儲器，16個特殊功能的硬件寄存器；看門狗定時器，低功耗睡眠模式，6個通用I/O等功能；工作電壓25~55V，低功耗睡眠模式電流為500。內嵌UHFASK/FSK發射器，射頻頻率范圍為230~930MHz，可調節輸出功率+6~-15dBm，ASK數據發射速率0~40kbps，FSK數據發射速率0~20kbps；PLL鎖相，集成晶體振蕩器和VCO，電路僅需少量外部元件。符合USFCCPart15231和EuropeanEN300220規則要求。輪胎監測模塊由微控制器rfPIC12F675F、壓力溫度加速度傳感器SP12、天線網絡以及LF低頻喚醒電路4部分組成。外圍元件及電路簡潔，可靠性高。利用SP12的SPI串行數據接口SDO、SCLK和SDI分別與微控制器rfPIC12F675F上的GP4、GP1和GP2連接，由于rfPIC12F675F無硬件SPI功能，但很容易進行軟件模擬實現與SP12之間的串行通訊。內置的發射芯片包含有發射功率放大器PA，晶體振蕩器，鎖相器PLL，壓控振蕩器VCO和模式邏輯控制塊等電路。本應用系統中采用工作頻率為433MHz，XTAL引腳與FSKOUT引腳間加入外接晶體振蕩器X1與電容C1、C2，實現FSK調制。當DATAFSK=1時，FSKOUT為高阻狀態，發射頻率為fMAX；當DATAFSK=0時，FSKOUT與VSSRF接地，電容C1、C2并聯，發射頻率為fMIN。本系統發射功率為+2dB，待機狀態電的流消耗僅10。在發射過程中，VCO的輸出信號是直接送入到PA，VCO的輸出頻率晶體振蕩器頻率的32倍，DATAFSK端輸入的數字信號(GP0為信號輸入控制端，與DATAFSK相連)被頻移鍵控后送到功率放大器輸出，PA直接驅動天線。低頻喚醒模塊由L和C組成一個并聯的LC諧振電路，用于接收從主機出的LF喚醒信號。輸出端與rfPIC12F675FIO端口GP3相連，當產生相對較高的電壓時，比較器輸出中斷。喚醒rfPIC12F675F，其靈敏度達5mV。3.2主機控制模塊硬件設計主機控制模塊由低頻信號發送電路、MCU、射頻接收電路以及人機界面4部分組成。其中MCU選用MICROCHIP公司生產的中檔單片機PIC16F877A，它具有低價位、高性能、片上資源豐富和可靠性高等優點。低頻信號發送電路采用大功率CMOS驅動芯片驅動串行諧振電路，發送低頻信號。射頻接收電路使用。MICROCHIP的射頻接收芯片rfRXD0420,它具有體積小、接收靈敏度高、抗干擾能力強的優點。人機界面的電路采用成熟的模塊設計，使用按鍵作為輸入接口，128×64位的點陣圖形液晶顯示器作為輸出界面。當電路處于諧振狀態時，串聯諧振頻率可由公式計算：f=1/(2LC)。為減少成本，串聯諧振電路的驅動信號使用PIC16F877A的PWM功能，由其發出驅動信號激勵串聯電路。4軟件設計TPMS系統對功耗要求十分嚴格，因此需要有良好的算法來完成系統要求。系統中傳輸是相當耗電的，因此應該盡量減少TPMS所需的發送次數。傳感器的休眠模式耗電很少，應該盡量讓傳感器處于此模式。4.1輪胎監測模塊系統初始化后即進入休眠模式，等待主機模塊發射出來的LF低頻信號的喚醒。解析并根據接收到的LF信號命令,配置傳感器SP12，進行實時壓力溫度數據采集，取100次平均值(防誤報)，按數據幀格式編碼形成發送數據。啟動UHF射頻發射電路進行數據發送。4.2主機顯示模塊主機PIC16F877A初始化后(包括完成其周圍的射頻模塊和顯示模塊的初始化)，按時間間隔掃描式輪流向4個輪胎模塊發送頻率為125kHz的LF低頻信號，輪流將各輪胎模塊激活并開啟射頻接收中斷，等待接收各模塊發送回來的實時胎壓溫度數據，進行解碼分析，與標準設定的安全壓力溫度值域比較，判斷是否進行報警，并送數據至液晶屏顯示。設定合理的時間延時后，循環以上流程分時采集和監視各輪胎模塊的壓力溫度情況。這樣一來在根本上解決了同頻信號干擾碰撞問題，也給節省耗電提供了有效的控制方法。充分考慮到節能和實時監測這兩方面的因素，本系統設定間隔200ms啟動一次LF喚醒操作。4.3通信協議為了實現4個輪胎模塊和中央主機接收模塊進行無線通信，必須制定一個通信協議。這里采用曼徹斯特編碼、FSK信號調制方式和9600BP/S的傳輸速率。輪胎模塊以數據幀的形式發送數據，當輪胎模塊rfPIC12F675F決定要發送數據時，通過發送數據幀前導位喚醒主機接收模塊，隨后發送ID、壓力、溫度、狀態、校驗及停止位。5總結本文提出了一種計算目標距離的新方法