汽车轮胎压力检测系统.docxVIP

东南大学无线电系信息安全研宄中心 东南大学无线电系信息安全研宄中心 第 第 PAGE #页共22页 东南大学无线电系信息安全研宄中心 东南大学无线电系信息安全研宄中心 第 第 PAGE #页共22页 汽车轮胎压力检测系统 设计说明书 (Versionl.0) CHIPTECH_TPMS_DESGIN_DOC (Versionl.0) 东南大学信息安全研究中心 2006年11月 前言 1.1编写目的 本文档为驰泰TPMS系统的设计说明书，给出系统的框架结构，各个成分所用到的技 术原理，并从需求规格说明书所分解的功能模块开始，导出功能的模块结构和模块逻辑。 1.2定义 TPMS： Tire Pressure Monitor System,轮胎压力检测系统。 RTPM: Remote Tire Pressure Monitoring，轮胎监测模块。 1.3参考资料 SEU-TPMS项目实施方案。 SEU-TPMS汽车轮胎压力检测系统报告。 任务概述 系统要实现对汽车轮胎即时的气压、温度等参数自动监测，一旦轮胎出现异常，立即报 警通知驾驶员，以保障行车安全。系统的警示功能应包括： 低压报警：系统检测到轮胎气压低于设定的标准气压值70%时，立即报警。 高压报警：系统检测到轮胎气压高于设定的标准气压值130%时，立即报警。 高温报警：系统检测到轮胎温度高于设定的温度报警值(80°C )时，立即报警。 泄漏报警：当轮胎内压力持续下降时，但未达低压报警值前，系统会发出轮胎泄漏报警。 弱电报警：当轮胎内传感器所用电池电压不足时，系统自动发出低压报警。 除了上述警示功能，系统还应具有以下特点： 汽车高速行驶时按运动速度确定检测时间周期，汽车停止时主机自动睡眠。 安装在每个轮胎上的传感器/发射器，精确地测量本车轮胎的气压和温度，并传 到驾驶台的接收器显示。 接收器只接收本系统的轮胎数据，而不接收来至其他车辆的。 能够手工设定系统的标准气压、温度阈值等系统参数，具有友好的人机界面。 轮胎处的监测模块耗电低，电池寿命至少达5年以上。 可以四个轮胎交换或换新胎，准确按照各个轮胎位置显示各个轮胎数据。 3.详细设计 3.1系统结构设计 图1系统工作原理 图1系统工作原理 天线 系统基本工作原理：如图1所示，在轮胎的轮毂或气嘴上安装一个传感_￡的NPXI），T5： 传感器中包括感应气压的电桥式电子气压感应装置，它将气压信号转换为电信号，通过无线 发射装置（T5754）将信号发射出来。传感器发射出来的气压信息由接收机（T5743）接收 由MCU处理后，在安装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。 驾驶者从监视器上就可以清楚的知道每个轮胎的气压值以及温度值；当轮胎的气压及温度有 MCL异于设定的标准值时，监视器将自动报警。驾驶者从而可以及时地对轮胎的异常情况进行处 理，有效避免事故发生。 MCL 3.2轮胎监测模块（RTPM ）设计 轮胎监测模块由GE公司NPXI传感器、射频芯片（T5754）、专用晶振、螺旋天线、TPMS 专用电池等装置组成。模块示意图如图2所示。 模块实现如下功能： （1） 获得压力、温度数据，并以一定格式发送给中央接收模块。 （2） 采用算法控制射频模块的发射以节省能量，使得锂电池的寿命至少在5年以上。 （3） 可以由加速度传开关唤醒、定时器唤醒，例如在刚刚发动汽车，，时速达到20公里T5754 /h后用户即可获得各个轮胎的压力温度数据。 Rp# 呼liwNPX-JASIC Rp# 呼liw NPX-J ASIC I 皆ilULZJ 冈 r^ir^n Tiimmin*r iF ；NFX4I ■itr?r :ia i:n !：? ■■ I- r?as-i 图2轮胎监测模块功能示意图 3.2.1硬件设计 智能传感器（NPXI）采集数据，进行ADC转化，补偿后经过曼彻斯特编码，发送到射频 芯片的数据口。系统采用FSK调制，中心频率为433.92MHz，发射功率7.5dBm/9.0mA。 TPMS发射器的天线靠近气门嘴，必须考虑金属轮毂和车轮高速行驶时天线不断变换方向、 角度的影响，因而我们采用螺旋天线，它可以扩大发射和接收的角度，有效地克服静动态盲 点。 E E 图3 NPXI与T5754的连线 T5754要求I/O 口必须是开漏极的，通过直接控制与晶振串并联的电容的容量来控制输出 振荡频率的偏移，但是NPX I的P17 口作为I /O口输出时是推挽式的。但又由于P17管脚配置为 输入端口时不设置上拉、下拉电阻，即可呈现高阻状态，所以根据待发射数据控制P17从输 出I/O口变为输入I/O口，就可以模拟出一个开漏极的IO特性对该RF芯片进行控制。NPXI 传感器与射频模块（T5754）的连接图3所示。发送数据时，首先使