汽车胎压监测系统外文文献翻译

汽车胎压监测系统外文文献翻译③当某个轮胎处于欠压状态时，相应的欠压报警指示灯亮。本文分为胎压检测模块和中央监视模块两大部分：首先，分别介绍了硬件系统的构成，给出了各模块的硬件电路设计方案；对系统中用到的主要芯片，如传感器SP12、内嵌UHF发射器的处理器rfPIC12F675、无线接收芯片rfXD0420、中央监视模块处理器PIC16F877、内置T6963C控制器的LCD等，简单介绍了其功能和特性。其次，为提高TPMS系统抗干扰性能和实现低功耗管理，引入了LF低频主动唤醒技术。再次，基于功能模块划分，结合LF唤醒电路和低功耗管理思想，提出了动态周期测量和发射数据的思想，并给出了相应的软件算法和程序。针对汽车轮胎所处环境恶劣、干扰严重的特点，引入了适合TPMS严格的射频通信环境的CRC数据校验算法；然后，定制了合理的通讯协议，使用了软件过滤等方法以提高检测数据和报警的可靠性和准确性。3硬件设计本系统包括5个模块，4个用于轮胎内的监视模块，一个用于车内的接收模块。监视模块包括传感器和发射模块。传感器把测量到的压力与温度信号转换为电信号通过无线发射装置将信号发射出来。传感器发射出来的气压温度信息由接收模块接收处理后，在驾驶台上的显示器中显示出来，在行驶过程中实时地进行监视。显示方式如LED、LCD或语音提示等都可依实际要求来设计。轮胎监测模块受中央主机控制模块低频LF信号控制，定间隔分时进入工作模式，其余时间处于休眠状态。3.1轮胎监视模块的硬件设计汽车轮胎独特的工作环境条件决定了胎压实时监测的压力传感器的高要求：要求宽温区，宽电源电压范围内较高的精度和可靠性；低功耗要求；恶劣环境无线信号传输稳定性要求。本系统使用英飞凌(Infineon)公司的SP12轮胎气压温度加速度专用检测传感器。因为节电和超小规模的要求，所以采用了SP12传感器。SP12是一种压电电阻传感器，除了可以测量压力和温度值之外，还集成有加速度传感器和电压传器，压力测量范围为100~450kPa，温度测量范围为-40~+125。待机模式平均耗电仅为13。具有SPI串行通讯口，可以更方便的与控制器组成单片机系统。rfPIC12F675F是Microchip公司推出的单片集成内嵌射频无线数据发射器的8位CMOS微控制器。1024×14位可编程EPROM，64×8字节数据存储器，128×8字节EEPROM数据存储器，16个特殊功能的硬件寄存器；看门狗定时器，低功耗睡眠模式，6个通用I/O等功能；工作电压25~55V，低功耗睡眠模式电流为500。内嵌UHFASK/FSK发射器，射频频率范围为230~930MHz，可调节输出功率+6~-15dBm，ASK数据发射速率0~40kbps，FSK数据发射速率0~20kbps；PLL锁相，集成晶体振荡器和VCO，电路仅需少量外部元件。符合USFCCPart15231和EuropeanEN300220规则要求。轮胎监测模块由微控制器rfPIC12F675F、压力温度加速度传感器SP12、天线网络以及LF低频唤醒电路4部分组成。外围元件及电路简洁，可靠性高。利用SP12的SPI串行数据接口SDO、SCLK和SDI分别与微控制器rfPIC12F675F上的GP4、GP1和GP2连接，由于rfPIC12F675F无硬件SPI功能，但很容易进行软件模拟实现与SP12之间的串行通讯。内置的发射芯片包含有发射功率放大器PA，晶体振荡器，锁相器PLL，压控振荡器VCO和模式逻辑控制块等电路。本应用系统中采用工作频率为433MHz，XTAL引脚与FSKOUT引脚间加入外接晶体振荡器X1与电容C1、C2，实现FSK调制。当DATAFSK=1时，FSKOUT为高阻状态，发射频率为fMAX；当DATAFSK=0时，FSKOUT与VSSRF接地，电容C1、C2并联，发射频率为fMIN。本系统发射功率为+2dB，待机状态电的流消耗仅10。在发射过程中，VCO的输出信号是直接送入到PA，VCO的输出频率晶体振荡器频率的32倍，DATAFSK端输入的数字信号(GP0为信号输入控制端，与DATAFSK相连)被频移键控后送到功率放大器输出，PA直接驱动天线。低频唤醒模块由L和C组成一个并联的LC谐振电路，用于接收从主机出的LF唤醒信号。输出端与rfPIC12F675FIO端口GP3相连，当产生相对较高的电压时，比较器输出中断。唤醒rfPIC12F675F，其灵敏度达5mV。3.2主机控制模块硬件设计主机控制模块由低频信号发送电路、MCU、射频接收电路以及人机界面4部分组成。其中MCU选用MICROCHIP公司生产的中档单片机PIC16F877A，它具有低价位、高性能、片上资源丰富和可靠性高等优点。低频信号发送电路采用大功率CMOS驱动芯片驱动串行谐振电路，发送低频信号。射频接收电路使用。MICROCHIP的射频接收芯片rfRXD0420,它具有体积小、接收灵敏度高、抗干扰能力强的优点。人机界面的电路采用成熟的模块设计，使用按键作为输入接口，128×64位的点阵图形液晶显示器作为输出界面。当电路处于谐振状态时，串联谐振频率可由公式计算：f=1/(2LC)。为减少成本，串联谐振电路的驱动信号使用PIC16F877A的PWM功能，由其发出驱动信号激励串联电路。4软件设计TPMS系统对功耗要求十分严格，因此需要有良好的算法来完成系统要求。系统中传输是相当耗电的，因此应该尽量减少TPMS所需的发送次数。传感器的休眠模式耗电很少，应该尽量让传感器处于此模式。4.1轮胎监测模块系统初始化后即进入休眠模式，等待主机模块发射出来的LF低频信号的唤醒。解析并根据接收到的LF信号命令,配置传感器SP12，进行实时压力温度数据采集，取100次平均值(防误报)，按数据帧格式编码形成发送数据。启动UHF射频发射电路进行数据发送。4.2主机显示模块主机PIC16F877A初始化后(包括完成其周围的射频模块和显示模块的初始化)，按时间间隔扫描式轮流向4个轮胎模块发送频率为125kHz的LF低频信号，轮流将各轮胎模块激活并开启射频接收中断，等待接收各模块发送回来的实时胎压温度数据，进行解码分析，与标准设定的安全压力温度值域比较，判断是否进行报警，并送数据至液晶屏显示。设定合理的时间延时后，循环以上流程分时采集和监视各轮胎模块的压力温度情况。这样一来在根本上解决了同频信号干扰碰撞问题，也给节省耗电提供了有效的控制方法。充分考虑到节能和实时监测这两方面的因素，本系统设定间隔200ms启动一次LF唤醒操作。4.3通信协议为了实现4个轮胎模块和中央主机接收模块进行无线通信，必须制定一个通信协议。这里采用曼彻斯特编码、FSK信号调制方式和9600BP/S的传输速率。轮胎模块以数据帧的形式发送数据，当轮胎模块rfPIC12F675F决定要发送数据时，通过发送数据帧前导位唤醒主机接收模块，随后发送ID、压力、温度、状态、校验及停止位。5总结本文提出了一种计算目标距离的新方法