基于智能傳感器MPXY8300的TPMS設計

摘要：介紹了當前輪胎壓力監測系統的設計方法，提出了基于MPXY8300智能傳感器的輪胎壓力監測模塊和基于MC33596接收機的接收模塊的設計方案，并給出了硬件電路以及軟件程序流程。該系統可隨時測定每個輪胎內部的實際溫度和瞬壓，確定故障輪胎并實時發出警示，有效避免爆胎事故的發生。
關鍵詞：輪胎壓力監測系統；MPXY8300；MC33596

1 概述
輪胎在欠壓狀態下工作會導致輪胎溫度升高，從而造成輪胎的損壞；在欠壓情況下會增加燃油消耗，甚至會影響到汽車的可操控性和剎車性能。汽車輪胎壓力監測系統(Tire Pressure Monitoring System，TPMS)主要用于汽車行駛時對輪胎氣壓進行實時自動監測，對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，可有效地延長輪胎壽命，節約燃油，提高汽車的安全性。就TPMS系統構造而言，其采集的溫度、壓力數據需要通過無線方式進行發送和接收，而且該收發電路要安裝在輪胎里。這就必須要求其組成電路的芯片具有耐高溫、低功耗、小體積等特點。
目前，主要有英飛凌、Freescale以及通用公司3種流行的TPMS方案，均以自身的傳感器為核心進行開發。英飛凌TPMS傳感主要有SPl2、SPl2T、SP30等。Freescale TPMS系統主要由MPXY80x0傳感器與MC68HC908RF2微處理器組成。通用TPMS傳感器采用NPXI和NPXII。NPXI集成了硅壓力傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、8位RISC微處理器、大容量存儲器以及一個LF輸入級，所有的測量信號都以數字信號輸出，便于客戶直接調用；NPXII除了具有NPX的所有功能外，還集成了一個加速度傳感器。此類TPMS設計方案如圖1所示。

上述方案的共同缺陷在于輪胎監測模塊的集成度不夠高，即使是通用TPMS方案，也需在NPX模塊外圍再連接無線射頻發射模塊，不可避免地增大了系統功耗和模塊體積。本文基于智能傳感器MPXY8300和MC33596接收機，提出了一種高集成度TPMS系統的設計方法。

2 TPMS硬件電路設計
基于智能傳感器MPXY8300的高集成度TPMS系統，主要由TPMS傳感器、微控制器和無線射頻接收模塊幾個部分組成。TPMS系統設計中較關鍵的一點是數據的傳輸部分。整個數據傳輸部分由兩部分組成：駕駛室中的無線接收部分和輪胎中的無線發射部分。這兩部分數據傳輸的準確性、穩定性是系統優良性能的重要體現。
2．1 數據采集與發射電路設計
數據采集與發射電路以Freescale公司的高智能傳感器MPXY8300為核心，如圖2所示。MPXY8300系列集成了Freescale公司的低功耗S08核，內含512字節RAM和16 KBFlash(其中8 KB為固件，即一些底層驅動、測試程序和標定數據等)；同時，集成了溫度傳感器和單通道的LF低頻輸入功能。MPXY8300系列的RF發射支持315MHz和434 MHz兩種載波頻率，并可通過寄存器配置成ASK或FSK調制方式。它還集成了電荷泵功能，當電池電壓較低時，可提高RF發射部分供電電壓，從而使其仍能達到一定的RF發射強度。