压电式传感器及其应用

1、传感器实验报告摘 要随着汽车的普及，汽车行驶安全愈来愈受到重视，而轮胎压力异常是危及汽车行驶安全的重要因素之一。因此，实时监测汽车轮胎压力有着重要的意义。并通过无线数据传输方式将压力信息传输至监视终端，实现了实时监测汽车轮胎压力的功能，对汽车行驶安全起到了重要的作用。系统硬件由中央接收处理模块和胎压测量发射模块两部分组成。中央接收处理模块以ARM7微控制器LPC2103为核心，外扩无线接收电路，LCD显示屏和胎压测量模块由MPXY8300传感器及PCB天线构成。软件设计了串口驱动、SPI驱动、定驱动和LCD驱动，实现了无线数据发送和数据接收的功能。在完成软、硬件设计的基础上，分别对微控制器模块

2、、串口模块、显示模块和无线收发模块调试后，结果表明系统运行正常。关键词：TPMS MPXY8300 MC33696 ARM PCB天线 前言基于目前国内外TPMS的发展状况，本文设计一种直接式的汽车轮胎压力监测系统(简称胎压监测系统)，主要从硬件和软件两部分进行设计，具体内容如下：硬件设计给出了汽车轮胎压力监测系统的硬件设计总体方案，包括胎压测量发射模块的设计和中央接收处理模块的设计。胎压测量发射模块采用胎压传感器来采集轮胎当前的压力、温度和加速度，在芯片内部编码和调制后，通过无线方式把压力温度等信息发送给中央接收处理模块。中央接收处理模块由微控制器模块、无线收发模块、显示屏模块以及PCB天线

3、构成。其中，微控制器模块包括微控制器LPC2103、时钟电路、电源管理电路、复位电路、调试接口电路和RS-232串口电路。无线收发模块由无线收发器MC33696及外围电路、信号调理模块构成。中央接收处理模块通过天线，接收胎压测量发射模块发送的无线信号，无线信号经过信号调理模块后，由无线收发器对其解调解码后，送给微控制器进行处理，最终显示在显示屏上。在硬件设计过程中，对无线收发器模块中的信号调理电路进行仿真，为硬件设计提供依据。软件设计在硬件设计的基础上，分别对胎压测量发射模块和中央接收处理模块进行程序编写。胎压测量发射模块调用MPXY8300芯片的固件函数来编写发送程序，程序实现每隔2s更新并

4、发送帧胎压信息数据；中央接收处理模块编写了串口、显示屏和SPI接口的初始化程序，MC33696的驱动程序，显示屏显示数据程序，在这些基础上设计了整体的接收显示程序。1.绪论1.1课题研究背景及意义随着汽车的普及，汽车交通事故频繁发生，而汽车轮胎压力异常是危及汽车行驶安全的重要因素之一，愈发受到重视。据2002年美国汽车工程师学会调查，全美平均每年有26万起交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的1。同样，据我国公安部统计，国内高速公路70的意外交通事故是由爆胎引起的，而时速在160公里以上发生爆胎的死亡率接近1002。由此可见，轮胎故障，尤其是轮胎压力异常，是导致交通事故频发的重要原因。早在200

5、0年11月1日，美国总统克林顿签署批准了美国国会关于修改联邦运输法的提案，联邦法案要求2003年以后出产的所有新车都需将轮胎压力监测系统作为标准配置；2006年11月1日起所有需要行驶在高速公路上的汽车都需配置轮胎压力监测系统3。在该提案的推动下，汽车轮胎压力监测系统开始受到关注。汽车轮胎压力监测系统（TPMS：Tire Pressure Monitoring System），主要用于在汽车行驶过程中，实时监测轮胎内的压力和温度，对因轮胎漏气而导致的气压异常进行报警，以保障行驶安全4。TPMS属于事前主动型安保范畴，不同于事后被动型安保的安全气囊和防抱死制动系统（ABS），一旦轮胎出现故障的征

6、兆，驾驶员就能根据警示采取相应的措施，避免事故的发生。TPMS不仅能保障驾驶员的安全，还能减少因轮胎气压异常而产生的燃油消耗，避免车辆部件与轮胎不正常的磨损，从而延长轮胎的使用寿命5。汽车轮胎压力监测系统发展至今，已与汽车安全气囊、ABS成为汽车的三大安全系统，并被大众所重视。本课题以此为背景，研究并设计一种直接式汽车轮胎压力监测系统，通过胎压测量发射模块测量和发送轮胎压力、温度等信息，利用中央接收处理模块接收数据信号并进行相应的数据处理，最终把胎压信息和低压高压警示显示在显示屏上，对保证驾驶员行车过程中的安全起到重要作用。1.2 TPMS发展状况TPMS发展至今，主要分为两种类型：一种是间接

7、式TPMS（WheelSpe BasedTPMS，简称WSB），这种系统通过汽车ABS的轮速传感器来比较轮胎之间的轮速差别，来达到监视胎压的目的。另一种是直接式TPMS（Pressure-Sensor Based TPMS，简称PSS），这种系统利用安装在轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上，监视器实时显示轮胎气压，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统就会自动报警。国外TPMS研究主要集中在北美、日本和欧洲地区，起步相对较早，加上政策支持，已诞生了相对成熟的产品。国外主要的生产厂商有加拿大斯马轮胎设备公司、固特异轮胎橡胶公司、米其林集团公司、日本横滨公司

8、等7。到目前为止，国外已有许多车型都安装了TPMS。1997年，通用汽车公司开始使用间接式TPMS；2000年5月，TPMS在美国上市。许多欧洲的汽车厂商也已将直接式TPMS配装于自己的中高档车型之中。国内方面，由于经济水平落后，安全观念缺乏，且缺少政策支持，TPMS发展较国外相对滞后。但是着眼于TPMS的发展趋势，国内一些高校，例如吉林大学、浙江大学、郑州大学等，已有学者对直接型TPMS进行理论研究，提出了一系列方案。此外，国内生产TPMS产品的企业也逐渐增多，但是，这些企业研发和生产水平低下，工艺相对落后，产品的功能、质量与世界一流企业相比存在着明显的差距。因此，迫切需要制定TPMS国家标

9、准，加大政策支持力度，为国内TPMS的发展提供强劲动力，从而构建更为安全的交通环境。2 胎压监测系统方案设计本章为胎压监测系统的方案设计，分别从设计需求分析、总体结构设计、核心器件选型和数据通信方式选择四个方面进行阐述。2 胎压监测系统方案设计 2.1设计需求分析TPMS作为汽车上应用的产品，关系到安全问题，在设计之初，根据实际情况进行以下的需求分析。TPMS测量轮胎压力，最终目的是让驾驶员了解胎压状况，因此，系统需由两个模块组成：用于测量汽车轮胎压力的模块(胎压测量发射模块)和告知驾驶员胎压信息的模块(中央接收处理模块)。小汽车的轮胎压力在210KPa左右8，但由于汽车型号和负载的缘故，会导

10、致胎压有所浮动，但是超过280KPa或低于180KPa时，胎压就处于异常的状态。TPMS在工作环境适应方面要求比较严格，特别是胎压测量发射模块，在任何天气且高速运行的状态下，都应能正常工作，且可以适应较宽的温度范围。此外，胎压测量发射模块要装在轮胎轮毂上，体积不能过大，太大会给轮胎安装、拆卸造成很大的困难。此外，胎压测量发射模块的重量要轻，否则会对轮胎的动态平衡产生影响。TPMS以无线方式通信，要考虑信号可靠性问题。胎压测量发射模块安装在轮毂上，且有多个，发射信号容易受到干扰和造成冲突。中央接收处理模块放入车内，车体相当于一个屏蔽盒，会减弱信号。选择合理的器件并正确设计无线收发电路，对保证信号

11、传输可靠性至关重要。TPMS的使用寿命一般较长，如果依靠增加电池容量来维持工作时间，会增加胎压测量发射模块的体积和重量。降低硬件电路的设计功耗，才是更为可行的方法之一。综上所述，TPMS的设计要求包括以下几个方面：1压力测量范围：100KPa-50KPa。高压报警：280KPa；低压报警：180KPa；2温度测量范围：-40-125；3胎压测量发射模块设计要小型化，功耗要低；4无线接收处理模块接收灵敏度高，能有效接收无线信号；5显示轮胎压力数据信息，具有低压和高压警示功能。2.2系统总体结构设计本文设计的直接式胎压监测系统，由胎压测量发射模块和中央接收处理模块组成。胎压测量发射模块车轮内缘车轮

12、外缘中央接收处理模块安装在驾驶室内，方便驾驶员观察当前汽车轮胎压力信息。四个胎压测量发射模块安装在汽车的四个轮胎轮毂中。胎压测量发射模块的安装方式如图2.1所示。图2.1胎压测量发射模块安装图胎压监测系统总体安装示意如图2.2所示。胎压测量发射模块胎压测量发射模块胎压测量发射模块胎压测量发射模块中央接受块无线信号无线信号图2.2胎压监测系统总体安装示意图其中，胎压测量发射模块主要由传感器芯片、外围电路和天线构成，测量轮胎压力和温度，并将ID号、压力、温度等信息组帧后经曼彻斯特编码送到RF发射电路，最后由RF电路将数据调制后通过天线发射给中央接收处理模块。中央接收处理模块由微控制器模块、无线收发

13、模块、显示屏及天线组成，该模块通过天线和收发器接收无线信号，解调解码后由微控制器进行分析处理，最后将数据显示到显示屏上。胎压监测系统工作原理如图2.3所示。微控制器微控制器射额电路压力传感器无线收发器显示屏射额电路天线天线图2.3胎压监测系统工作原理框图2.3核心器件选型从胎压监测系统的总体结构可以看出，整个系统中核心器件有胎压传感器、无线收发器和微控制器。核心器件的选择是系统构建的首要步骤，根据2.1节设计需求分析，三个核心器件的选型情况如下。2.3.1胎压传感器选型胎压测量发射模块是基于胎压传感器来测量轮胎压力、温度等信息的，所以要选择合适的传感器。目前，在已有的TPMS设计方案中，使用的

14、胎压测量传感器主要有Freescale的MPXY8020、英飞凌公司的SPl2以及GE公司的NPX。由于胎压测量发射模块安装在轮胎轮毂中，所以设计时要考虑小型化和低功耗两方面的问题。一般的胎压测量发射模块由传感器模块、微控制器、射频模块、电源和天线构成。MPXY8020芯片只集成了压力传感器和温度传感器，外围需增加额外的唤醒器件才能实现省电的功能，因而成本和体积也会随之增加。NPX和SPl2芯片在集成了压力和温度传感器的基础上，添加了加速度传感器和电压检测，更加有利于电源管理。这两种传感器内部虽然含有微控制器，但是没有RF模块9。随着TPMS产品市场的发展，产生了新一代的胎压传感器MPXY83

15、00。通过这三种芯片的对比，以及对MPXY83能的分析，本文选用Freescale的MPXY8300作为胎压测量发射模块的胎压传感器。MPXY8300是飞思卡尔推出的电容式胎压传感器，面向超低功耗和精确感应的汽车轮胎压力监测系统。MPXY8300芯片内部包含微控制器、射频发射器件、压力传感器件、温度传感器件以及Z轴X轴加速度传感器件，它为每个小器件都使用了最佳的处理技术10。MPXY8300芯片结构如图25所示。这个高度集成的MPXY8300系统可以安装应用在车轮上，它通过把TPMS必要的数字、模拟和传感器功能结合到一个紧凑的封装内，不仅能帮助汽车工程师减少开发周期、组件数量和系统成本，还能够

16、为汽车应用提供各种高性能的模拟、电源管理、压力、温度和加速度传感器，以及RF器件11。MPXY8300具有以下的系统特性：1高度集成的系统封装设备；2压力传感器、温度传感器、Z轴和X轴加速度传感器；38位微控制器、512KB的RAM、8KB的FLASH、32字节参数寄存器4内部315434MHz的RF发射器，外部晶体振荡器，可编程数据波特率发生器；5ASK和FSK调制功能，曼彻斯特或双相位数据编码，128位RF数据缓冲器；。64个GPIO管脚，带有可选的上拉下拉和唤醒中断；7LFO驱动的实时中断，带有8、16、32、64、128、256和512ms的内部中断；8LFO驱动的低功耗唤醒定时器和周

17、期复位；92通道通用定时器；10 -40-+125的温度工作范围。3 胎压监测系统硬件设计本章介绍胎压监测系统的硬件设计，根据胎压监测系统总体结构，本章分为两个部分，分别介绍胎压测量发射模块和中央接收处理模块的硬件设计。3.1胎压测量发射模块硬件设计3.1.1胎压测量发射模块结构设计在第二章23小节核心器件选型中，选择MPXY8300作为胎压测量发射模块的胎压传感器。由于MPXY8300集传感器和微控制器于一体，因此，本文设计的胎压测量发射模块由胎压传感器MPXY8300芯片及其外围电路、PCB天线构成，如图31所示，其中MPXY8300外围电路主要由电源、晶振和仿真器接口组成；采用SemiL

18、oop天线作压测量发射模块的天线；仿真器接口用于调试软件。胎压测量发射模块晶振、电源仿真器接口MPXY8300PCB天线图31胎压测量发射模块结构图3.1.2胎压测量发射模块天线设计MPXY8300集成了传感器、微控制器和射频模块，能够测量胎压等信息，还需设计天线，以使胎压测量发射模块能够通过无线方式将数据传送给中央接收处理模块。天线的设计直接影响到TPMS通信的距离、稳定性和可靠性，因此对于天线的设计需要慎重考虑。目前，天线主要有PCB天线、芯片天线和外接天线三种，各自的优缺点列在表3.1中。表31天线类型及其优缺点天线类型优点缺点PCB天线成本低，尺寸小设计难度大芯片天线尺寸小性能中等，成

19、本中等外接天线性能好成本高由于胎压测量发射模块安装位置的特殊性，决定了所需设计天线的类型。本论文选择成本低、尺寸小的PCB天线。PCB天线根据形状和大小的不同，其性能也不同，可以分为全向天线和定向天线。全向天线在360。方向上都均匀辐射，应用距离近。而定向天线在360方向上的辐射有差异，表现为一定角度的范围辐射，通信距离远。由于胎压测量发射模块安装在轮胎轮毂上，会随着轮胎转动而转动，为了胎压测量发射模块在任何时候发送到中央接收处理模块上的信号都能够有足够的强度，保证两模块之间能稳定通信，需将该模块的天线设计成全向天线。常用的PCB天线有“倒L形”、“倒F形”等，这些天线性能优越、工作稳定、无需

20、额外调谐元件。但由于本系统工作在434MHz的频率上，相对来说，这个工作频率较低，波长较长，用“倒L形”、“倒F形”等天线的话会使得天线尺寸过丈而无法安装使用。屋终选择Semi-Loop作为发射天线，这种天线具有尺寸小(长度必须小于四分之一波长)、频点稳定、适合应用于手持设备等优点。SemiLoop天线幽33Semi-Loop无线设计示意恻天线设计绕转PCB边缘一圈为非闭合型单端天线。3.2中央接收处理模块硬件设计3.2.1中央接收处理模块结构设计中央接收处理模块主要由以下模块组成：微控制器模块、无线收发模块、天线模块和显示屏模块。其中，微控制器模块包括微控制器LPC2103、时钟电路、电源管

21、理电路、复位电路、调试接口电路和RS.232串口电路。无线收发模块由无线收发器MC33696及外围电路、信号调理模块构成。天线模块为PCB天线，接收来自胎压测量发射模块发送的无线信号；信号调理模块对无线信号进行调理，利于收发器接收；收发器接收到数据后，通过SPI接口传给微控制器处理，最终微控制器把胎压数据显示在显示屏上。中央接收处理模块总体结构如图3.5所示。微控制器模块时钟电路电源管理模块调试接口电路RS-232串口电路 微控制器 （LPC2103）复位电路无线收发器MC33696显示屏模块天线模块（PCB天线）信号调理模块（包括SAW、LNA、PA电路）图3.5中央接收处理模块结构图3.2

22、.2微控制器模块电路设计微控制器模块包括时钟电路、电源管理电路、复位电路、调试接口电路和RS-232串口电路，以下分别说明各电路的设计。(1)时钟电路：程序在LPC2103上有序运行需要时间基准，而时钟电路就是用来提供这个时间基准的，因此时钟电路的搭建是整个微控制器电路设计的基础。LPC2103的振荡器可工作在两种模式下：从属模式和振荡模式，在本设计中，选择振荡模式。由于LPC2103板上振荡器电路支持1MHz25MHz的外部晶振，所以选择最常用的11.0592MHz的晶振。其中，X1是振荡器和内部时钟发生器电路的输入，X2是振荡器的输出，Y1是外部晶体振荡器。(2)电源管理电路：电源管理电路

23、是嵌入式系统不可或缺的一部分，它为整个系统正常工作提供稳定充足的能量。本文设计的胎压监测系统中，SYBl2864C显示屏需要5V电源；LPC2103的IO端口和模拟端口、MC33696和SP3232等需LPC2103的内核电源需要1.8V。据此，系统需要三个电压等级：5V、3.3V和1.8择5V的外部电源作为总电源供给，通过电压转换电路把5V转成3.3V和1.8V。5V电压转换到3.3V和1.8V可以通过开关稳压器或线性稳压器来实现。4 胎压监测系统软件设计胎压监测系统软件设计主要涉及到两个方面：胎压测量发射模块的软件设计和中央接收处理模块的软件设计。前者主要是调用MPXY8300固件函数编写

24、程序，实现测量胎压信息和定时发送胎压信息的功能；后者负责达到显示胎压信息和警报的目的，其中涉及到MC33696的配置以及LPC2103与MC33696通信的软件设计，此外块的软件设计也是关键。4.1胎压测量发射模块软件设计这部分的软件设计主要关于MPXY8300芯片的配置，由于MPXY8300是飞设计的集传感器和微控制器于一体的芯片，Freescale CodeWarrior5.0软件提MPXY8300的程序模版，可以方便地对MPXY8300进行编程。所以本CodeWarrior5.0开发工具来进行该部分的软件设计。4.1.1CodeWarrior50开发工具介绍CodeWarrior5.0是

25、由Freescale公司推出专门针对HC(S)08R进行优化过的开发软件。MPXY8300芯片属于Freescale HCS08系列的微控制器，在CodeWarrior5.0进行软件设计时可以选择MPXY8300工程模版。Codewa下功能：1项目管理器：为软件开发人员处理高级别的文件管理，按照主要级别组织项目条目，确定每个构建中特定文件的构建顺序及内容；2文本编辑器：支持源代码和其他文本文件的创建和处理。与其他的IDE功能完全集成 ；3搜索引擎：查找特定的文字串，替换查找到的文字等功能；4源码浏览器：保存用于程序的符号数据库，使用符号数据库协助代码浏览等；5构建系统：使用编译器从源代码产生可

26、重新定位的目标代码，并使用链接器从目标代码生产最后的可执行图像。Codewarrior5.0的CC+编译器工具包括业内CC+语言编译器、标准模块库(STL)及各种其他工具；6源级别调试器：提供高性能窗口的源级别调试器，配备最新的高效率增强型图形性能，缩短板的bringup和应用开发时间；使用符号数据库，提供源级别调试。4.1.2总体软件设计流程MPXY8300的测量和发射可采用如下三种方法：1不断循环测量并发射（可以软件延时），缺点是芯片一直工作，功耗较大。2使能LF中断，接收外界唤醒命令并产生LF中断，在中断函数里完成测量和数据无线发射。优点是其工作由外界启动，功耗较小；缺点是需用到额外的无

27、线接收电路，影响系统的EMC性能。3使用内部的低功耗唤醒定时器。通过配置MPXY8300，可以让其周期性(时间长度可配置)的重启或进入中断，在主函数里或中断函数里完成测量和数据发射。采用这种方式既能有效减少发射端的功耗，又能不增加系统复杂度，提高EMC性能。本设计选择使能低功耗唤醒定时器，并设计唤醒定时器为重启模式，时间间隔为2s，在主函数里完成测量和发射。MPXY8300上电开始工作，初始化寄存器、定时器，配置射频发送频率等信息，然后测量轮胎压力、温度和加速度信息，并将这些信息以无线信号发射出去，进行一次数据发射的总体流程如图41所示。 开 始喂狗设置系统配置寄存器设置定时器2s唤醒，唤醒方

28、式为重启配置射频发射模块发送射频信号配置停止模式为Stopl进入停止模式结束 图41胎压测量发射模块流程图为了节省电源使得系统能持续工作较长时间，设置MPXY8300测量和发射一次无线数据后就进入停止模式。MPXY8300有四种停止模式：第一，Stopl，大多数电路关包括RAM，以最大限度节省电力，电压调节器处于待机状态；第二，Stop2，大多数电路关闭，电压调节器处于待机状态，RAM维持在微供电状态；第三，Stop3，所有内部电路接通，电压调节器处于具有微供电的待机状态；第四，Stop4，所有内部电路接通，并维持全功能电压调节，以便以最快速度恢复。在这四种停止模式中，Stopl是四种模式中待

29、机功耗最低的，因此软件设计中选择Stopl来使系统降低功耗。4.2中央接收处理模块软件设计中央接收处理模块软件设计，实现接收无线数据并对其进行处理的功能。本节的软件设计包括MC33696的底层驱动程序、LPC2103的分析处理函数和显示程序等LPC2103属于ARM7单片机系列，选择ARM集成开发环境ADS(ARM Developer Suite)对其编程。4.2.1ADS开发环境介绍汽车轮胎压力监测系统采用的软件开发平台是ARM集成开发环境ADS(ARMDeveloper Suite)，它是ARM公司推出的新一代包含了编辑工具、编译工具和调试工具的一套完整的开发环境，其成熟版本是ADSl2。

30、ADSl2支持软件调试及JTAG硬真调试，支持汇编、C和C+源程序，具有编译效率高、系统功能强等特点。ARM常用开发工具主要有JTAG下载器和硬件仿真器。硬件仿真器的连接方式主要有USB方式、PCI方式和并口方式。产品开发时采用下载器，它与上位机采用并口相连，转成JTAG接口连接到电路板。上位机运行软件与配合即可实现擦除FLASH和烧写FLASH的功能。4.2.2中央接收处理总体流程中央接收处理模块软件设计要实现的功能有：各个芯片的初始化、配置收发器MC33696、接收无线信号、无线数据校验和轮胎压力信息显示。整个软件设计定义了一个16位的状态字Status Word，该状态字存储了接收发送状

31、态、错误标志位等信息，方便后续程序判断。系统上电运行，首先初始化串口、SPI接口和LCD显示屏，然后判断当前MC3369的状态actualstate，系统处于循环判断中。系统刚上电时初始状态为NOTINIT对MC33696进行相应的初始化操作，并将状态更新为RFWORK，系统循环再次判actual state，若处于RF WORK状态，检查接收缓冲区有无数据，如果有，则接收数据并进行处理。中央接收处理模块的总体工作流程如图4.3所示。开始串口初始化SPI初始化LCD显示初始化判断当前状态为NOT-INIT?状态为RF-WORK？接收存储区有数据？接收、处理数据初始化MC33696状态设为RF-

32、WORK状态更新为NOT-INITYNNNYY图43中央接收处理流程图5.调试 本章在完成硬件和软件设计的基础上，分别进行模块电路调试和系统调试，来验证设计的可行性，并给出最终的调试结果。5.1模块电路调试印制电路板焊接完成之后，要进行电路板测试。首先通过万用表电阻档测量电源芯片输出端是否存在短路现象；其次，观察并测量电路板中二极管、三极管以及钽电容的极性，防止接反；然后，分模块进行调试。5.1.1微控制器模块调试微控制器是电路板的核心器件，首先要保证其能正常工作。本节从电源管理电路、时钟电路、复位电路对微控制器模块进行调试。1首先确保LMlll7.3.3芯片和LMlll7.1.8芯片周围的四

33、个钽电容正负反后，给中央接收处理模块提供5V电源，用万用表测量这两个芯片的输出端Vo。电压，应分别为3.3V和1.8V左右。用示波器观察这两个电源输出端的纹波。纹波太大会导致系统不能正常工作，一般其峰峰值不超过l00mV。本模块电源输出纹波峰峰值在80mV左右，不会影响系统的正常工作。2LPC2103使用外部11.0592MHz的晶振，用示波器测量晶振两端，看到显示频率为11.0592M的正弦波，表明晶振已起振。3复位电路需要通过小灯闪烁程序来调试。将小灯闪烁的程序下载到电路板上运行，小灯正常闪烁。短接复位电路上的跳线JP2，小灯不亮，断开JP2，小灯重新闪烁，表明复位电路已经起作用。根据LP

34、C2103的手册，除reset复位引脚之外，PO.14对也有影响。系统复位后，管脚P0.14上立即出现的低电平被看作是一个启动ISP命令处理器的外部硬件请求。由于复位后，LPC2103的IO管脚电平处于不确定状态，为了实现系统可靠复位，需在P0.14引脚上接上拉电阻，以保证该引脚始终保持高电平，防止复位后系统进入ISP状态。6.结论本文以汽车轮胎安全为背景，设计了一种直接式胎压监测系统。该系统由胎压测量发射模块和中央接收处理模块构成。胎压测量发射模块采用集控制器和传感器于体的MPXY8300芯片，来测量轮胎压力、温度等信息，数据在芯片内部经过曼彻斯特编码和FSK调制后，通过PCB天线向中央接收

35、处理模块发送。中央接收处理模块由微控制器模块、无线收发模块、信号调理模块和显示屏模块组成，实现了接收胎压测量发射模块发送的无线信号的功能，并利用MC33696芯片内部的RF电路对无线信号进行解调和解码，然后将解码解调后的数据传送给微控制器LPC2103。LPC2103处理数据后将各胎的压力值显示在显示屏上，使驾驶员随时了解每个轮胎的压力信息，确保行车安全。本文的工作主要包括以下几点：1根据系统所要实现的功能，提出了胎压监测系统的整体结构，并对核心器件进行选型，确定模块间的数据通信方式。2在提出系统整体结构和选定核心器件的基础上，进行胎压监测系统的硬件设计，完成了各个模块及天线部分的原理图和PC

36、B设计。3设计胎压监测系统的软件程序。胎压测量发射模块软件设计实现了每隔2s发送一帧胎压数据的功能；中央接收处理模块，在完成MC33696驱动程序的基础上，设计了数据接收程序和数据显示程序。本文设计的胎压监测系统，实现了测量胎压信息并将其显示在显示屏上的功能，进一步的工作可从下面几个方面展开，胎压监测系统的无源化研究。从胎压监测系统的发展趋势来看，无源化是日后需要研究的重要课题。它可以解决因锂电池供电而带来的使用寿命问题。硬件方面，可以优化设计中央接收处理模块的天线，减小天线的尺寸，合理利用电路板资源。此外，本文用显示的方式来提醒驾驶员轮胎压力有异常，以后可设计相应的语音电路，让驾驶员更加快捷

37、方便的了解胎压状况。软件方面，本文设计的程序实现了基本功能，下一步可根据产品需求来完善软件设计。工艺材料方面，本文设计的胎压测量发射模块还未从产品设计方面来考虑，以后可从防水、防盐雾、抗振动、抗冲击、电磁兼容等因素来进行模块的工艺设计7.参考文献1秦拯，胡建国，刘志贤汽车胎压智能监测系统研究与实现北京：科技大学出版社20082魏彦军浅析汽车轮胎压力监视系统TPMS汽车电器，天津：机械工业出版社20063耿福玲无线轮胎压力监测系统中央接收模块的软件设计哈尔滨：哈尔滨理工大学20094刘福海，孙春玲TPMS发展现状及发展趋势分析科技信息(学术版)，20085刘元宾汽车轮胎压力监视系统(TPMS)的研究.天津：天津大学，2007.6高先进，王国林，应世洲轮胎气压监测系统的发展趋势上海：轮胎工业出版社20077孙春玲基于轮胎模型的轮胎压力监测系统研究山东：山东理工大学2007.8鲁照权，沈俊峰汽车轮胎压力监