基于CAN總線(xiàn)的輪胎智能實(shí)時(shí)監控系統方案設計

摘要：汽車(chē)行駛中輪胎的氣壓和溫度是影響行駛安全關(guān)鍵因素之一，本文闡述了一種基于集成傳感器 MPXY8020A和射頻收發(fā)模塊為核心器件的直接式輪胎測壓系統?；诋斍傲餍械?TPMS方案，提出一種基于 CAN總線(xiàn)的同時(shí)具有測溫、測壓和智能過(guò)壓保護功能的實(shí)時(shí)監控新方案，可避免爆胎的威脅，提高了輪胎使用安全性，可為 TPMS的設計提供參考。

0 引言

汽車(chē)行駛安全是人們隨著(zhù)生活水平的提高，越來(lái)越關(guān)心的話(huà)題。汽車(chē)輪胎壓力將直接影響汽車(chē)行駛安全，還將影響車(chē)輛的油耗和輪胎的壽命 [1]。TPMS是汽車(chē)輪胎壓力監視系統（Tire Pressure monitoring System），主要用于在汽車(chē)行駛時(shí)實(shí)時(shí)地對輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監測，對輪胎漏氣、低氣壓、高壓、高溫等異常情況進(jìn)行報警，以保障行車(chē)安全。

縱觀(guān)國內外這幾年 TPMS產(chǎn)品的發(fā)展變化，可以看出，國外 TPMS產(chǎn)品的發(fā)展主要集中在智能傳感器的研究上，TPMS發(fā)射模塊將向高度集成化、單一化、無(wú)源化方向發(fā)展。本文闡述了一種新 TPMS的發(fā)射和接受的設計原理。設計中采用摩托羅拉面向 TPMS的集成芯片 MPXY8020A作為輪胎壓力檢測單元的主器件，進(jìn)一步減小了系統的體積、降低了系統的功耗.該系統不僅把采集到的壓力、溫度值顯示出來(lái)，并且該數值以 CAN的格式發(fā)送到總線(xiàn)上，掛接在 CAN總線(xiàn)上的子系統，根據接收到的報文做出措施，這樣使輪胎的重要性顯得越來(lái)越明顯。如掛接在 CAN系統上的發(fā)動(dòng)機模塊，如果從總線(xiàn)上采集到的數據表明壓力值低于標準值，則可以使它減速，避免對發(fā)動(dòng)機系統造成磨損等等 [2]。并且在現流行的 TPMS 模塊上加一個(gè)泄壓模塊，使得胎內壓力永遠不可能達到過(guò)壓至爆胎狀態(tài)，使我們的行車(chē)更為安全、可靠。

1 輪胎智能壓力監控系統工作原理

1.1 輪胎智能壓力監控系統測壓原理

它以鋰亞電池為電源，通過(guò)植入輪胎里的壓力溫度傳感器來(lái)直接測量輪胎的氣壓和溫度，并經(jīng)無(wú)線(xiàn)調制發(fā)射出去，中央監視器模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)接收、處理接收的輪胎壓力、溫度信號和模塊狀態(tài)，通過(guò)顯示部分可輪流顯示各輪胎氣壓和溫度，駕駛者可以直觀(guān)地了解各個(gè)輪胎的氣壓溫度狀況，根據提示，采取相關(guān)措施 ;當輪胎氣壓過(guò)高、太低，溫度過(guò)高，接收出現異常等系統就會(huì )自動(dòng)進(jìn)行報警。

1.2 輪胎智能壓力監測系統泄壓原理

在氣門(mén)上安裝一安全閥。安全閥是用來(lái)防止系統內壓力超過(guò)昀大許用壓力以保護由于壓力過(guò)高導致的爆胎現象，以保證行車(chē)的安全。

圖1 安全閥的工作原理圖。閥的輸入口與控制系統（或裝置）相連，當系統壓力小于此閥的調定壓力時(shí)，彈簧力使閥芯緊壓在閥座上，如圖 1（a）所示。當系統壓力大于此閥的調定壓力時(shí)，則閥芯開(kāi)啟，壓縮空氣從 R口排放到大氣中，如圖 1（b）所示。此后，當系統中的壓力降低到閥的調定值時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉，并保持密封。

2 輪胎智能壓力監測系統硬件設計

整個(gè)系統由各個(gè)輪胎胎內模塊、泄壓模塊和中央控制器三部分組成。圖 1為輪胎壓力監測系統的結構圖，主要包括高精度集成傳感器 MPXY8020[3]，胎內微
控制和發(fā)射器 MC68HC908RF2 [4]，射頻接收器 MC33594，主微控制器 MC68HC908GZ16,CAN總線(xiàn)驅動(dòng)器TJA1050T。

2.1 胎內模塊

圖3所示為輪胎模塊電路原理圖。模塊安裝在輪胎氣門(mén)芯上, 由鋰電池供電。射頻芯片的晶振頻率為9.84MHZ,通過(guò)將MODE引腳置低電平選擇FSK發(fā)射調制方式，發(fā)射頻率為 434MHZ[5]。天線(xiàn)印制版電路的設計中利用環(huán)形天線(xiàn)技術(shù) [6]。

2.2 中央模塊