基于MC68HC908RF2的汽车胎压监测系统的设计

3.2 中央接收模块硬件设计

中央接收模块通过指示灯闪烁或液晶显示来告知驾驶员车辆各轮胎当前的压力、温度是否异常。中央接收模块硬件结构如图3所示，主要由无线接收部分、主控制器以及相关的外围器件组成。无线接收部分由高集成UHF接收器MC33594及其匹配网络组成；MC33594具有接收并解调OOK或FSK调制的Manchester(曼彻斯特编码)数据的功能，同时通过其SPI总线接口可与主控制器进行数据交换；若采用FSK调制，MC33594可支持数据管理器——Manchester数据解码器，如果有匹配的天线，其灵敏度可以达到-103dBm。

主控制器的选择与TPMS无关，只要该控制器带有SPI总线接口，就可以接收、处理MC33594按顺序发送来的数据。本设计中采用基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器ATmega16，该控制器具有运行速度快、流水线方式执行指令、可在线编程、保密性高、价格低廉等特点。对于与主控制器相连的外围器件其功能是当汽车的胎压或温度出现异常情况时，可通过声、光和液晶显示等形式向驾驶员告警。此外为了查询、设置参数方便和便于通过计算机分析胎压数据，该模块还设计了键盘模块和与计算机的串行通信接口。

4 汽车胎压监测系统软件设计

针对汽车胎压监测系统的硬件设计，其软件设计分为胎压监测和中央接收两部分。

4.1 胎压监测模块软件设计

胎压监测模块的功能是准确、及时地监测各轮胎的内部气压、温度数据并发送，其软件流程图如图4所示。模块上电后，首先控制器MC68HC908RF2对自身及传感器MPXY8020A进行初始化。为了降低能耗，延长电池的使用寿命，控制器在没有数据需要处理和传输的情况下，将自身配置成STOP模式，同时将传感器配置成STANDBY模式，传感器在此模式下其OUT引脚每3秒会唤醒(下降沿触发)控制器响应键盘中断。控制器在中断处理程序中，通过修改传感器的工作模式，分别读取采集到的胎压和温度数据，然后启动射频发射模块将数据以曼彻斯特编码方式发送出去，同时进入省电模式，等待响应新的中断。

4.2 中央接收模块软件设计

中央接收模块软件功能是完成数据的接收、处理、判别、显示和告警，其流程如图5所示。

该模块以ATMEGA16为主控制器，在完成初始化后将自身配置为主机模式，通过SPI口对射频接收器MC33594进行初始化，将其配置在315MHz FSK模式下工作，然后又将自己配置成从机模式，等待接收数据。MC33594在接收到从胎压监测模块发送来的压力、温度数据后，由SPI口传送给控制器，控制器在接收数据的同时还要对该数据进行校验和复杂的算法处理，并对处理后的结果进行判断。若当前轮胎内部压力、温度超出了预先预定的范围，则立即启动声光报警，通过蜂鸣器、发光二极管提示驾驶员当前存在异常，同时由LCD将发生异常的轮胎号、胎内信息显示出来；否则提示汽车运行正常。此外，控制器还可以利用键盘设定、更新轮胎压力、温度上/下限值和轮胎ID号，利用串口实现与PC之间的通信，便于查询、分析记录的数据，为优化控制算法和分析交通事故提供依据。

目前，市场上的TPMS 产品主要分为两种类型：一种是间接式TPMS，该类系统是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监测胎压的目的；另一种是直接式TPMS，这种系统是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压、温度，并对各轮胎气压、温度进行监视，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统会自动报警。本设计为直接式TPMS，实验测试证明：该系统借助芯片组和软件优化算法，能够识别轮胎(包括备用胎)，检测压力过大或不足的情况，还能够补偿货物重量的变化，监控轮胎温度，对异常情况及时报警。此外，该系统还兼容各种汽车平台和轮胎技术，模块级的能量管理可以延长电池的使用寿命，并在电池电量过低时发出信号。

随着人们对汽车主动安全性要求的提高及TPMS对防止重大交通事故发生的积极作用，市场对高性能的TPMS的需求量将会进一步增加。因此，汽车胎压监测报警系统具有广阔的发展空间和非常好的市场前景。