1引言
隨著汽車消費市場的日益升溫，汽車的安全性能更加被消費者所關注。在汽車的高速行駛中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔心和最難預防的，也是突發性交通事故發生的重要原因。據統計，在中國高速公路上發生的交通事故有70％是由于爆胎引起的，而在美國這一比例高達80％。基于此，美國運輸部(dot)國家公路交通安全管理委員會(nhtsa)出臺法規。該法規規定：2003年l1月到2006年l0月31日期間美國新出廠的輕型汽車將逐步引入輪胎壓力監測系統(tyre pressuremonitoringsystem)[2]。鑒于如此大的市場潛力，國內外許多公司紛紛開始研制。本文提出基于motorola公司的mpxy8040溫度和壓力傳感器、mc68hc908rf2嵌入式一體化微處理器和射頻發射器、mc33594接收器和mc68h908kx8微處理器構成的輪胎壓力監控系統。其中mpxy8040和mc68hc908rf2及其外圍電路構成測量和發送子系統，mc33594和mc6-8h908kx8及其外圍電路構成接收、處理和顯示主系統。
2tpms系統構成[2]
輪胎壓力監測系統分為直接系統和間接系統。間接系統即通過車速傳感器來確定輪胎壓力變化，利用abs輪速傳感器來間接測量胎壓，成本低，但精度差，無法在任何時間工作。直接式壓力測量法利用車輪內的壓力傳感器和無線發送器，發射信號到射頻接收器，來直接測量溫度和壓力，精度可靠，成本較高。
直接測量系統需要在每個輪胎上安裝1個遠程感應模塊來采集數據，在車內安裝1個接收模塊來接收和處理數據，并為司機提供適當的顯示即可。
3硬件設計和實現
系統電路原理圖如圖1和圖2所示。
圖1 輪胎子系統電路原理圖
圖2 儀表盤主系統電路原理圖
3.1輪胎子系統(子機)硬件設計
(1)氣壓和溫度傳感器和信號調理電路。采用motorola公司的mpxy80-40a[4]傳感器測量輪胎壓力和溫度，mpxy8040a壓力溫度傳感器芯片是motorola公司為測量汽車輪胎壓力和溫度而設計的高集成芯片。該芯片內嵌一個容性絕對壓力傳感器和一個溫度傳感器，包括壓力變換器、正溫度系數擴散電阻溫度傳感器和所有必須電路，用以產生一個校準的8bit溫度和壓力數字輸出，能夠測量0kpa～637.5kpa的輪胎壓力和一40℃～125℃范圍內的輪胎溫度，適用于氣體媒介和一般的胎內環境。每個芯片有標識id，用于識別是哪一個輪胎。
mpxy8040a壓力傳感器的典型電氣參數為：3v工作電壓，低功耗，待機電流600na，壓力采樣電流15ma，溫度采樣電流500μa。它有4種工作模式：待機/復位、壓力檢測、溫度檢測、數據輸出；4種工作模式靈活運用以滿足系統節電的要求。內置的低頻振蕩器，可用于喚醒mcu。
(2)微控制器和發射電路。采用motorola公司mc68hc908rf2[5]芯片，該芯片是高性能、低功耗，32引腳、lqfp表面貼裝器件，供電電壓1.8v-3.6v，適合于-40度到+125度的環境溫度，待機電流0.1na，fsk的傳輸電流11.6ma，ask的傳輸電流8ma。該芯片封裝了2個模塊；第1個是2kb快閃hc08mcu，第2個是射頻發射模塊，能在自由空間能夠傳輸數字數據信號達到了幾百米左右。
mc68hc908rf2芯片，具有hc08內核、2kflash用戶存儲器、256字節專用flash數據存儲器，128字節ram、17位尋址、16位索引寄存器和堆棧指針、8個通用i/o口、6個具有鍵盤中斷功能的輸入、2個led輸出；另外它還集成了射頻發射模塊，低功耗的pll鎖相環射頻發射器，可以完成數字信號的調制和發送、支持315/434和868/915mhz的fsk和ask調制方式，具有控制發送和輸出功率的功能，輸出功率可調(達到5dbm),數據傳輸率最大11kbps、集成pll鎖相環和vco壓頻振蕩器，采用pcb印制天線，發射器無須調整，外部元器件少，工作穩定可靠。
(3)供電電源:采用3v紐扣式鋰電池供電。
3.2控制和顯示部分(主機)的硬件設計
(1)主機的接收電路：主機的接收和解碼電路采用motorola公司的mc33594[3]芯片，mc33594與motorola公司mc68hc908rf2芯片的發射電路兼容，mc33594芯片能夠接收和解調manchester編碼數據，通過通用的spi總線向嵌入式微處理器mc68h908kx8輸出數據。調制方式：ask和fsk；工作頻率：315/433mhz或者866/915mhz；低電流消耗，run模式下的工作電流4.3ma、stop模式下的工作電流10ma；內部和外部選通；1ms的喚醒時間；數據傳輸速度最高可達11kbps；帶有字節或音調探測的數據管理器(dm)；帶有manchester編碼信號的時鐘恢復；可完全由spi接口配置；較少的外部元件。
(2)主機的微控制器：采用motoro-la公司的mc68h908kx8[6]芯片；該芯片同mc68hc908rf2芯片相比較，只是少了uhf發射芯片。其它性能指標相同。
