基于ARM及无线传感器的轿车胎压监测系统的设计

自动化测试

计算机测量与控制.2011.19(2)　ComputerMeasurement&Control　

文献标识码:B

　 283

文章编号:167124598(2011)0220283203　　　　　　中图分类号:U463

基于ARM及无线传感器的轿车胎压监测系统的设计

林　超,雷　勇

(西北工业大学动力与能源学院,陕西西安　710072)

摘要:介绍了轮胎压力监测系统的硬件及软件设计方法,阐述了基于英飞凌SP30传感器和TDK5100F块设计方案和基于EasyARM1138和TDA5210,声、光报警,直至轮胎压力和温度恢复正常,,,重要意义。

关键词:EasyARM1138;无线传感器;低频唤醒;System

andWirelessSensor

LinChao,LeiYong

(ShoolofPower&EnergyofNorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an　710072,China)

Abstract:ThispaperintroducedthehardwareconstitutionandsoftwaredesignmethodofTirePressureMonitoringSystem,describedthedesignprojectsoftheremotemonitoringmodulebasedonInfineonSP30sensorandTDK5100FRFtransmitterandreceivermodulebasedonEsayARM1138developmentboardandTDA5210RFreceiver.Thesystemcanissueappropriatesoundorlightalarmagainstdifferentanomaliesuntilthetirepressureandtemperaturereturntonormal.Thedataprocessingalgorithmwasoptimizedastoreducethesystempowerdissipationandincreasetheservicelife,whichhadimportantsignificancetothepopularityofthemonitoringsystemandperformanceoptimization.

Keywords:EasyARM1138;wirelesssensor;LFwake-up;TPMS

0　引言

自汽车诞生以来,很多重大交通事故是由汽车爆胎造成

的。尤其在汽车的高速行驶过程中,轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的,也是突发性交通事故发生的重要原因。目前我国在高速公路上发生的交通事故有70%～80%是由于轮胎问题引起的,其中将近50%为爆胎事故[1]。防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。

TPMS(TirePressureMonitoringSystem)主要用于在汽车行驶时对轮胎气压进行实时监测。TPMS可以分为直接式和间接式。间接式通过ABS的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别,以实现胎压监视;而直接式利用安装在每一个轮胎里的压力传感器直接测量胎压[2]。

本文基于周立功公司的EasyARM1138开发板为核心控制器件,英飞凌公司的SP30智能传感器和射频收发芯片TDK5110F/TDA5100以及优化解决方案的基础上,设计了一套直接式汽车胎压监测报警系统,对高速行驶汽车的胎压进行连续监测及异常预报,根据不同的异常情况发出相应的声、光报警,直至轮胎压力和温度恢复正常,为安全行车管理提供可靠依据。

主要部分组成。其中胎压监测模块安装在汽车轮胎内,该模块带有传感器和无线发射装置,主要用来监测轮胎内的气压和温度并把监测到的数据通过发射装置发送给中央监视控制模块;中央监视控制模块安装在驾驶室操作盘附近,带有无线接收装置和控制监视模块,无线接收装置接收到胎压监测模块发送来的数据,通过EasyARM1138平台处理并显示,显示方式如LED、LCD或语音提示等都可依实际要求来设计。此外,由于EasyARM1138开发板带有3路全双工,位速率高达31125Mbps的UART接口[3],还可通过CAN-bus等接口芯片与车内CAN总线连接,将监测数据通过车内仪表显示,使其更具美观性。系统工作原理如图1所示。

2　汽车胎压监测系统硬件设计

汽车胎压监测系统硬件设计主要分为胎压监测模块和中央监视控制模块两大部分。

211　胎压监测模块硬件设计

1　系统总体结构

本TPMS系统由胎压监测模块和中央监视控制模块两个

收稿日期:2010208204;　修回日期:2010209215。

作者简介:林　超(19842),男,四川省筠连县人,硕士研究生,主要从事现代信号与信息处理方向的研究。

雷　勇(19532),男,教授,主要从事航空发动机试验测试技术,计算机辅助试验技术方向的研究。

胎压监测模块硬件部分主要由传感器、RF发射器和天线三部分组成。其中传感器采用的是英飞凌TPMS压力传感器SP30系列,内置8位哈佛结构的RISCMCU和LF接口[4]。LF接口通过低频天线,接收来自控制端的控制信号,MCU用于对传感数据进行信号调节,以及生成将通过外部射频发射器发送的数据协议。

射频发射芯片采用英飞凌公司的TDK5100F发射器,可进行ASK和FSK两种调制,工作在433～435MHz频段,无需特别申请,世界通用,符合国家相关法定要求,不会对其他射频及无线系统造成影响。最大发射功率10dBm,工作电压为211～4V,功耗低,发射时电流为1412mA,工作温度在