本文是基于MPXY8300設計的TPMS系統，由安裝在輪胎里的發射模塊與安裝在駕駛室內的接收模塊組成。發射模塊實現輪胎壓力、溫度、加速度等的檢測;測量數據的初步處理;數據的RF無線傳輸等功能。接收模塊完成信號的接收、解調、處理、判斷、顯示和報警等功能。

　　1 系統組成

　　TPMS的發射模塊由MPXY8300、電源和發射天線組成。MPXY8300是飛思卡爾推出的最新集成度很高的胎壓檢測芯片，內部集成了溫度、壓力、加速度和電壓傳感器、信號補償調理電路、8位微控制器、RF發射器等，集成度高，性價比高;電源用放電電壓平穩、自放電極低、高溫和低溫特性都好的鋰亞電池供電;天線用體積小、成本低、功耗小的小環天線。

　　接收模塊由接收芯片MC3 3 596、微控制器MC68HC908KX8、顯示報警和電源電路組成。系統框圖如圖1所示。

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　　2 發射模塊電路

　　2.1 發射電路

　　發射電路如圖2所示。NX3225為16.0132MHz的晶振，為MPXY8300提供時基。載波頻率為434MHz，數據傳輸速率9600b/s，數據采用曼徹斯特編碼，調制方式為頻移鍵控。輪胎數據以數據幀發送，數據幀格式為前導碼+設備ID+壓力數據+溫度數據+狀態+校驗碼+停止位。汽車在高速運動時輪胎內的電磁、溫度、濕度、壓力等情況十分復雜，所以該模塊的設計要按軍用級產品的要求來選擇元器件，安裝在輪胎上的輪胎壓力、溫度實時檢測和數據處理及發送系統裝置的所有器件、材料都要滿足一40℃到+125℃的使用溫度范圍。MPXY8300系列采用了新一代電容式傳感器技術，使之功耗更低、集成能力更高。綜合比較傳感器的各種性能、考察供貨情況、資料獲得情況，選擇MPXY8300為設計TPMS的傳感器。

　　2.2 發射模塊電源

　　由于輪胎發射模塊是安裝在輪胎內部，無法利用汽車電源，所以只能采用電池供電。輪胎發射模塊的環境非常差，要耐高低溫、防潮、抗沖擊震動、抗離心力作用、抗電磁干擾、抗高氣壓，對電池的影響很大。這就對作為輪胎模塊的電源的電池提出了更高的要求，電池的使用壽命，關乎發射模塊的壽命、穩定性、數據發送的準確性等，甚至關乎系統的壽命。

　　目前工業用電池主要有三類：鋰亞電池、鋰錳電池及鋰氟電池。三種電池的特性比較如表1所示。從表中可以看出，鋰亞電池放電電壓平穩，自放電極低，高溫和低溫特性都好，能量體積比最高，瞬間放電脈沖比小，價格適中，滿足TPMS設計需要。

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　　2.3 發射天線

　　輪胎壓力監測系統的發射模塊安裝在輪胎的內部，輪胎的胎面、輪轂、子午胎的鋼絲都會影響到天線的工作。系統還要求體積小、質量輕、成本低、功耗小。小環形板載天線是一種結構簡單的天線，體積小、質量輕、成本低、安裝牢固，因此，在汽車輪胎壓力監測系統方案中，選用小環形板載天線來發射射頻信號。小環形板載天線的周長小于所發射信號波長的1/10，輻射場與環的面積、匝數和環上的電流成正比，與工作波長的平方和距離成反比，與環的形狀關系不大。小環板載天線電場和磁場的形式類似于無限小偶極子的電場和磁場，在垂直于天線平面的方向沒有分量，在天線平面上具有最大分量。在TPMS系統中，將接收天線安裝在小環板載天線平面上，可使系統獲得最佳的傳輸效果。

　　3 接收模塊電路

　　3.1 接收電路

　　接收模塊的核心是UHF接收芯片MC33596，MC33596支持304MHz到915MHz的OOK和FSK解調;片內支持數據曼徹斯特解碼，節省了外部微控制器解碼軟件系統占用;具有片內定時喚醒、片腳喚醒并可設置特定幀喚醒外部MCU功能，節省系統功耗;同時支持兩套系統參數配置。接收電路如圖3所示。

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　　3.2 接收電源電路

　　安裝在駕駛室內的接收系統，所處的溫度、壓力等工作環境相對比較穩定，其工作電源的提供可以有多種選擇。考慮到系統的適用性，兼顧了車載供電和電池供電，系統的接收電路的工作電壓為5V，采用MC7805三端穩壓芯片，一般三端集成穩壓電路的最小輸入、輸出電壓差約為2V，否則不能輸出穩定的電壓，一般應使電壓差保持在4～5V的輸入是7～25V，輸出為5V，滿足本系統需要。設計電路如圖4所示。

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　　3.3 微控制器和顯示報警電路

　　飛思卡爾的MC68HC908KX8也稱為KX8，屬于低成本高性能的芯片，最大總線內部頻率5V時8MHz、在3V時為4MHz，無需外部元件，軟件可以選擇總線頻率。

　　系統要求顯示電路通過數字顯示屏向駕駛員實時提供輪胎的狀態信息和報警信息，其核心器件選用液晶顯示模塊LCM046。LCM046模塊為四位八段帶小數點液晶顯示，可直接驅動LED，帶有蜂鳴片驅動電路，3～4線串行接口，可與任何單片機、接口IC接口，內含WDT看門狗時鐘發生器，顯示比較清晰，對比度較高，穩定可靠，性價比高。

　　本系統采用聲光報警方式來提示輪胎的非正常工作狀態，通過系統狀態LED、蜂鳴器、輪胎位置報警LED實現系統報警功能。

　　4 結論

　　輪胎壓力監測系統是駕駛者、乘車者的生命安全保障預警系統，在硬件設計上，采用集成化芯片，保證模塊體積小、重量輕，保證系統可靠性和減少模塊功耗。