基于ZigBee技術(shù)的TPMS設(shè)計(jì)
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a) 輪胎監(jiān)測器
b) 車載監(jiān)視器
圖2 硬件模塊框圖
1 射頻處理芯片選型
射頻處理單元是無線輪胎監(jiān)測器模塊的核心部分。由于輪胎監(jiān)測器安裝在輪轂上，采用能量有限的鋰電池供電，因此射頻處理芯片需具有以下特點(diǎn)：功耗低、體積小、支持IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)以上特點(diǎn)，并經(jīng)過分析比較，最終選用了CC2430這款系統(tǒng)級芯片。CC2430是Chipcon公司生產(chǎn)的2.4GHz射頻芯片，符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率最高250Kb/s，采用具有內(nèi)嵌閃存的0.18μm CMOS標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，休眠模式功耗僅0.9μA，集8051內(nèi)核與無線收發(fā)模塊于一體，簡化了電路的設(shè)計(jì)，且尺寸只有7mm×7mm。
2 壓力溫度傳感器選型
汽車輪胎特殊的工作環(huán)境，決定了胎壓監(jiān)測傳感器的高要求，即低功耗、寬溫區(qū)、寬電源電壓范圍內(nèi)較高的精度和可靠性。本設(shè)計(jì)選用了Infineon公司的硅壓阻式壓力傳感器SP12，其工作電壓1.8～3.6V，具有壓力范圍100～450kPa、溫度范圍-40℃～125℃的測量能力。
3 車載監(jiān)視器設(shè)計(jì)
如圖2所示，車載監(jiān)視器同樣以CC2430為核心，負(fù)責(zé)射頻數(shù)據(jù)的收發(fā)、顯示和報(bào)警。顯示屏為定制的LCD字符型段碼屏，通過I/O口模擬I2C與單片機(jī)通信，屏上有左前輪、左后輪、右前輪、右后輪以及溫度超限、氣壓低、氣壓高等可視化圖標(biāo)，再配合蜂鳴器和發(fā)光二極管，非常方便駕駛員對輪胎運(yùn)行狀態(tài)的掌控。三向鍵作為一個人機(jī)交互的窗口，可通過手動操作查看特定輪胎的運(yùn)行狀態(tài)，或設(shè)置溫度、氣壓報(bào)警門限值。因?yàn)檐囕d監(jiān)視器采用汽車電源供電，因而低功耗設(shè)計(jì)上的考慮可相對少一些。
4 電路抗干擾措施
由于是高頻電路，克服器件的相互干擾尤為重要，為保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，建議在電路設(shè)計(jì)中采取以下措施。
● 采用四層PCB，頂層主要走信號線，頂層下面依次是是地平面層、電源平面層和底層，為防止高頻信號的輻射和串?dāng)_，應(yīng)盡量縮小信號回路面積，同時(shí)采用多點(diǎn)接地，降低接地阻抗。
● CC2430芯片底部必須采用少量過孔與地相連，保證芯片體可靠接地。
● 去耦電容必須盡可能靠近3V和1.8V電源引腳，并且電容接地端通過過孔就近接地，去耦電容的充放電作用使集成芯片得到的供電電壓比較平穩(wěn)，減少了電壓振蕩現(xiàn)象。
● 芯片外圍器件的尺寸應(yīng)盡可能的小，建議使用0402規(guī)格的阻容器件。
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