轮胎压力监控系统的设计

作者：时间：2012-12-03来源：网络收藏

mpxy8040a压力传感器的典型电气参数为：3v工作电压，低功耗，待机电流600na，压力采样电流15ma，温度采样电流500μa。它有4种工作模式：待机/复位、压力检测、温度检测、数据输出；4种工作模式灵活运用以满足系统节电的要求。内置的低频振荡器，可用于唤醒mcu。

(2) 微控制器和发射电路。采用motorola公司mc68hc908rf2[5]芯片，该芯片是高性能、低功耗，32引脚、lqfp表面贴装器件，供电电压1.8v-3.6v，适合于-40度到+125度的环境温度，待机电流0.1na，fsk的传输电流11.6ma，ask的传输电流8ma。该芯片封装了2个模块；第1个是2kb快闪hc08 mcu，第2个是射频发射模块，能在自由空间能够传输数字数据信号达到了几百米左右。

mc68hc908rf2芯片，具有hc08内核、2kflash用户存储器、256字节专用flash数据存储器，128字节ram、17位寻址、16位索引寄存器和堆栈指针、8个通用i/o口、6个具有键盘中断功能的输入、2个led输出；另外它还集成了射频发射模块，低功耗的pll锁相环射频发射器，可以完成数字信号的调制和发送、支持315/434和868/915mhz的fsk和ask调制方式，具有控制发送和输出功率的功能，输出功率可调(达到5dbm),数据传输率最大11kbps、集成pll锁相环和vco压频振荡器，采用pcb印制天线，发射器无须调整，外部元器件少，工作稳定可靠。

(3) 供电电源:采用3v纽扣式锂电池供电。

3.2 控制和显示部分(主机)的硬件设计

(1) 主机的接收电路：主机的接收和解码电路采用motorola公司的mc33594[3]芯片，mc33594与motorola公司mc68hc908rf2芯片的发射电路兼容，mc33594芯片能够接收和解调manchester编码数据，通过通用的spi总线向嵌入式微处理器mc68h908kx8输出数据。调制方式：ask和fsk；工作频率：315/433mhz 或者866/915mhz；低电流消耗，run模式下的工作电流4.3ma、stop模式下的工作电流10ma；内部和外部选通；1ms的唤醒时间；数据传输速度最高可达11kbps；带有字节或音调探测的数据管理器(dm)；带有manchester编码信号的时钟恢复；可完全由spi接口配置；较少的外部元件。

(2) 主机的微控制器：采用motoro-la公司的mc68h908kx8[6]芯片；该芯片同mc68hc908rf2芯片相比较，只是少了uhf发射芯片。其它性能指标相同。

4 通讯协议和数据格式[1][5]

系统数据采用manchester编码、fsk调制的方式通讯。数据的发送速率是9600bps, manchester编码利用高电频变到低电频表示0，低电频变到高电频表示1；fsk调制时利用两个不同的频率来表示数字的高、低信号，本系统中用较低的频率表示1、较高的频率表示0；接收器mc33594芯片的数据管理器已经设置成这样的调制和解调方式。当轮胎模块设置成发送数据时，它先唤醒接收器，然后发送数据帧，最后到睡眠状态。一个完整的数据帧由以下几部分构成：(1)前导同部位(preamble)，共16bit,通常设置成16进制的fb86，前4位(1111)用于唤醒接收器并将建立内部电路；接下来的8bit(b8)用于配置寄存器cr2中的配置值，目的是用来启动数据管理器，剩余的4bit(0110)用来激活mc33594使其工作，表明有效数据的开始；(2)缩紧随前导位(prea-mble)的有效数据是器件的id号，共32bit，用来区分不同的发射器，(3)压力和温度信号，各占8bit；(4)状态信号，占8bit；(5)8bit的校验和2bit的停止位，校验位可以帮助减少由其它因素引起的干扰，保证数据的完整和正确，两个停止位通知接受器传送数据完毕；整个完整的数据帧共包含了82个数据位。

5 系统的软件设计

5.1 信号检测处理和发射程序的设计

模块每3秒被唤醒，测量温度和压力参数，将最大值和最小值存入ram中，如果没有变化，增加计数器的计数值，返回休眠模式；经过10个计数，约30秒后，将数据传至接受器模块，如果有较大的变化，则进入快速发送模式，连续发送255次。具体的流程图如图3所示。

newmaker.com
图3 轮胎微处理器的工作流程图