轮胎压力监测系统(07-100)

　　其中压力传感器IC是一款集成了压力、温度、电压检测传感器、LF、MCU的IC。而发送IC是RF发射芯片系列。

　　图3左虚线框为轮胎内的压力传感器IC和发送IC为freescale公司的Mpxy8020A6或Mpxy8040A芯片和MC68HC90RF2芯片。Mpxy8020A6内含压力传感器、温度传感器、电源控制和电池电压检测,唤醒功能的定时器，属表面微机械CMOS加工工艺,SSOP封装;而UHF发送器+MCU(Flash)的MC68HC90RF2内含为2K用户FLash ROM，定时器，集成的射频(RF)发送器,低电压检测和RAM及内部时钟发生器。则整个图3左虚线框为Mpxy8020A6A与MC68HC90RF2合成的遥测模块示意图。其图3右侧MC33591为UHF接收器内含锁相环(PLL)超高频开关键控(00K)接收器;MC912DP256接收端控制器内含256KFLash。12KRAM，4KEEPROM。

　　轮胎内的传感器IC也可以选择Melexis公司的MLX90603芯片。MLX90603它内部有16bit RISCMCU，8K byte Flash，256 byte RAM和128 byte EEPROM。MLX90603还有125KHz或13.56MHz LFinterface和压力传感器的补偿接口在IC内。最大的特点是它有不同的工作模式Shelf mode，Sleep mode，Runmode，Idlemode和适合RFID、RF应用的TDMA mode。这些都为降低发射端功耗、延长电池使用寿命提供了最大的可能性。在发射IC方面，Melexis有不同频率和调制的IC和汽车级IC(工作温度-40℃-125℃),可在1.85V-5.5V宽电压范围内工作，并且发射功率可在-12dBm--+10dBm范围内调节。

　　接收模块与芯片选择

　　其图3右侧MC33591为UHF接收器内含锁相环(PLL)超高频开关键控(00K)接收器;MC912DP256接收端控制器内含256KFLash，12KRAM，4KEEPROM。

　　当然对于接收模块处于LIN网络的主节点即中央控制器,见图1所示.也可选择MLX82001该芯片是一个6位的、集成了LIN2.0并带有增强型UART的MCU;从节点可选择MLX81100集成了双任务CPU和LIN收发器,是专门为LIN总线应用设计的MCU。

　　TPMS系统软件设计考虑

　　在设计一个运行稳定、功效高的系统时，需要考虑的第一个因素就是软件。因为车轮模块通常是用微控制器来执行命令的，所以应采用一种智能化算法实现预期的功效。其次，使用低频功能是控制TPMS的非常有效的方法。在使用低频接口时，感应模块可以始终处于电源关闭模式，只有在收到唤醒信号后，传感器才会进行测量和数据传输。除了降低功耗以外，低频接口还具备设计灵活性和其他一些优势。例如，低频通讯可使系统通过低频接口向微控制器发送特定命令，以对轮胎进行重新校准和定位。此以MLX90603带有LF(Low Frequency)接口为例的发送模块软件设计方案作一说明。MLX90603带有LF接口，因此可以在大部分时间内将发射端处于休眠模式，需要时通过低频信号将其唤醒，进而进行测量并通过TH720x发射芯片将测量得到的数据发送给相应的LIN从节点。图4是发射端的部分流程图。

　　图4 TPMS发射端软件部分流程图

　　本方案中，充分利用了MLX90603中集成的TDMA模块，在MLX90603采集完数据后，配置TDMA、RF所需的寄存器，即可将MLX90603进入Sleep mode，利用TDMA模块自动把要发射的数据传输给RF，以充分节省功耗。由于发射端工作在恶劣环境下，为了保证发送端和接收端进行可靠的数据传输，考虑到本应用信息量小、数据简单的特点，我们采用信息冗余的方法来保证数据的可靠接收，即一帧数据发送N次。根据采集到的数据动态调整发送次数N。

　　新型发送器(遥控钥匙)与接收器中几种芯片的选用

　　RF接收器器件 MAXl473是最新的300MHz至450MHzASK射频接收器，平均灵敏度为-114dBm，正常工作仅消耗5.5mA(典型值)的电流。内置镜频抑制，无需通常使用的前端SAW滤波器。睡眠模式时，MAXl473可在小于250ps的时间内启动并发送数据，保证了更深的睡眠周期和更长的电池寿命，可工作于3V至5V的电源电压。

　　MAX7044器件是可输出+3dBmASK信号的发送器，采用微型的8引脚SOT封装，采用占空比为50%的编码方式时，仅需消耗7.7mA的电流。MAX7044可使用电压低至2.1V的单个锂电池供电。

　　该300MHz至450MHz发送器和接收器的最大优点是能将RKE系统有效距离扩大一倍(即控制范围超过两倍)，理想应用于电池供电设备，胎压检测的选择也包括钥匙，汽车报警。

　　MAXl471双通道接收器同时捕捉两种信号,即能同时接收ASK和FSK，模式间切换时间为零。针对同时需要对ASK和FSK解码的低成本系统设计，MAXl471双模接收器还可进行自轮询，器件可保持长达8分钟的睡眠模式，并可唤醒微处理器，以进一步节省能源。MAXl47l工作于300MHz至450MHz，包括内置的42dB镜频抑制混频器，不需常见的SAW滤波器。MAXl471内置一个可用于3.3V或5V的稳压器，可在低至2.4V的电压下工作。图5为.MAX1471结构方框与应用示意图。

　　MAX1471也可用于汽车轮胎压力监视系统中的接收器。

　　图5 为MAX1471结构方框与应用示意图

　　结语

　　采用分布式结构的TPMS特点是控制灵活,比较适合应用于前装市场。而将LIN总线应用于TPMS的优势是为每个轮胎跟接收器比较接近，因此会大大节省每个发射器的功率，延长了系统的使用寿命。