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摘要：介绍了胎压监测系统(TPMS)的基本构成和特性，讨论了基于SP37和MAX1473的胎压监测系统设计方案，给出了详细的系统硬件和软件设计该设计实现的胎压监测系统具有高集成度、低功耗、低成本等特点。
关键词：TPMS：SP37；MAXl473；低功耗
前言
轮胎气压监视系统属于“事前主动”型安保，即在轮胎出现危险征兆时，如轮胎快漏气、温度高、气压高、气压低等能及时报警，采取措施，将事故消灭在萌芽状态，确保汽车在行驶过程中始终处于安全状态。据统计，在我国高速公路上发生的交通事故中有70％是由爆胎引起的，而在美国这一比例更高达80％，美国汽车工程师协会的调查统计表明，美国每年有26万起交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的。
正由于TPMS在汽车安全性上的重要性，我国于2008年5月形成了TPMS标准征求意见稿，同年12月形成了标准送审稿。2011年7月《基于胎压监测模块的汽车轮胎气压监测系统》的国家标准开始正式实施，相信不久以后相关的强制法规也将会颁布施行。
TPMS系统组成结构和工作原理
TPMS系统主要由两个部分组成：安装在汽车轮胎里的轮胎压力检测发射模块和安装在汽车驾驶台上的中央接收显示模块。轮胎压力检测发射模块直接安装在每个轮胎里，宴时测量轮胎压力、温度、加速度，将测量得到的信号调制成高频信号后无线发射出去，一个TPMS系统有4个或s个轮胎压力检测发射模块。中央接收显示模块接收到胎压检测模块发送的信号，将接收的轮胎压力、温度数据显示在屏幕上，供驾驶者参考。如果轮胎的压力、温度出现异常，中央接收显示模块根据异常情况，发出相关的报警信号，提醒驾驶者采取必要的措施。系统的组成框图如图1所示。
检测发射系统设计
TPMS发射系统主要完成的功能是：对轮胎的压力、温度、加速度等信息进行测量，并将测量得到的压力、温度等信息进行处理，判断是否出现高温、高压、低压等情况，若出现上述情况之一，则系统把数据信息叠加到433.92MHz的载波上，通过天线无线发射，提供给接收显示系统。
MCU／Sensor是检测发射系统的核心，汽车轮胎独特的工作环境条件，决定了压力传感器的高要求：宽温工作区(－40～125℃)、较低的功耗、恶劣环境无线信号传输稳定性要求。
本设计选用Infineon公司2011年3月最新推出的SP37芯片，其相比Infineon早期的传感器(如SPl2、SP30)，采用了更高的集成度，不但集成了压力／温度／力口速度传感器模组、MCU模组，还集成了RF发射模组，这样使发射系统由以前的传感器＋KF＋MCU＋天线＋电池的五合一时代，走向传感器＋电池＋天线的三合一时代：其开发环境和语言也更加简单，SP37~MCU内核采用常见的8051内核，用c语言就可编程开发，开发环境为的Keil uVision，安装Infineon SP3xSID 2.0驱动程序即可使用。
sp37还具有ASK／FSK调制发射，发射频点315MHz和433.92MHz可选，发射功率5dbm／8dbm软件可调等功能。满足不同系统的要求，工作温度：－40～125℃，休眠电流：0.6μA，工作电压：1.9V～3.6V，完全可满足发射系统宽温、低功耗、宽电压的要求。
本设计考虑到提高接收系统的灵敏度和接收的可靠性，采用TASKN制发射、8dbm发射功率、433.92MHz发射频点。
发射系统电路图如图2所示：
接收系统设计
接收显示系统主要负责接收发射模块发送过来的数据，对解码后的数据进行分析、处理，并根据具体情况启动相应报警。从功能上接收显示系统主要包括：射频接收、数据处理、显示和报警、按键等，组成框图如图3所示。
射频接收采用RF射频接收芯片选用时要求接收灵敏度较高，这里选用Maxim公司的MAXI 473芯片。MAXI473是一款完全集成的、低功耗，CMOS超外差接收器，采用TSSOP 28引脚封装设计，工作电压3.3V或5V，具有－114～0dBm的输入信号范围、高于50dB的镜像载波抑制，用于接收300MHz～450MHz频率范围的幅度键控(ASK)数据信号非常理想。这款芯片在关断模式下电流消耗低于2.5μA，接收模式下电流消耗为5.2 mA，可接收高达100kbps的数据速率，工作温度范围－40℃～＋85℃。
MCu选用ST公司的8位单片机STM8S105C6。其片内3EKB Flash、2KB RAM；1个UART通道：2个12C通道，最高速率400kHz，可满足接收显示系统的控制显示要求。RF接收电路如图4所示。
系统软件设计
发射系统
因为发送系统要考虑节电功能，所以系统平时处于休眠状态，当接收到加速度唤醒信号时进行测量并发射数据。程序逻辑流程如图5所示。首先进行系统初始化，然后开始判断是否到达检测周期，若检测周期到则测量压力值等，否则直接转入休眠：测量完成后判断是否需要发射，如果需要发射则发射射频数据，否则转入休眠；休眠时间到后。系统自动唤醒，重复上述处理过程。
接收系统
接收系统首先进行初始化的操作，主要包括I／O、总线、外围器件、定时器和中断的初始化；初始化完成之后就进入主程序的循环中，MCu判断接收芯片解码后的射频数据校验和是否正确、ID号是否和自身存储的是否符合，如符合则对数据帧进行解析，提取有效信息。判断发送模块发送来的轮胎压力、温度等信号是否超过报警值，如超过则驱动扬声器报警并在LCD屏上显示，程序流程图如图6所示。
结束语
本系统经现场测试，发射模块以每10秒发送一次检测数据，接收成功率均在95％以上；路试跑车试验，接收成功率在90％以上。由于系统软件策略是：平常发射系统每30秒发射一次检测数据、当传感器监测到轮胎压力、温度异常时。会以6秒一次，不断发送密集的监测数据，保证在轮胎异常时，接收系统能10096收到异常数据并报警。本设计采用的SP37和MAXl473组成的TPMS监测系统，由于高集成度，低成本，低功耗，是一种非常优秀的设计方案。
关键词：TPMS：SP37；MAXl473；低功耗
前言
轮胎气压监视系统属于“事前主动”型安保，即在轮胎出现危险征兆时，如轮胎快漏气、温度高、气压高、气压低等能及时报警，采取措施，将事故消灭在萌芽状态，确保汽车在行驶过程中始终处于安全状态。据统计，在我国高速公路上发生的交通事故中有70％是由爆胎引起的，而在美国这一比例更高达80％，美国汽车工程师协会的调查统计表明，美国每年有26万起交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的。
正由于TPMS在汽车安全性上的重要性，我国于2008年5月形成了TPMS标准征求意见稿，同年12月形成了标准送审稿。2011年7月《基于胎压监测模块的汽车轮胎气压监测系统》的国家标准开始正式实施，相信不久以后相关的强制法规也将会颁布施行。
TPMS系统组成结构和工作原理
TPMS系统主要由两个部分组成：安装在汽车轮胎里的轮胎压力检测发射模块和安装在汽车驾驶台上的中央接收显示模块。轮胎压力检测发射模块直接安装在每个轮胎里，宴时测量轮胎压力、温度、加速度，将测量得到的信号调制成高频信号后无线发射出去，一个TPMS系统有4个或s个轮胎压力检测发射模块。中央接收显示模块接收到胎压检测模块发送的信号，将接收的轮胎压力、温度数据显示在屏幕上，供驾驶者参考。如果轮胎的压力、温度出现异常，中央接收显示模块根据异常情况，发出相关的报警信号，提醒驾驶者采取必要的措施。系统的组成框图如图1所示。
检测发射系统设计
TPMS发射系统主要完成的功能是：对轮胎的压力、温度、加速度等信息进行测量，并将测量得到的压力、温度等信息进行处理，判断是否出现高温、高压、低压等情况，若出现上述情况之一，则系统把数据信息叠加到433.92MHz的载波上，通过天线无线发射，提供给接收显示系统。
MCU／Sensor是检测发射系统的核心，汽车轮胎独特的工作环境条件，决定了压力传感器的高要求：宽温工作区(－40～125℃)、较低的功耗、恶劣环境无线信号传输稳定性要求。
本设计选用Infineon公司2011年3月最新推出的SP37芯片，其相比Infineon早期的传感器(如SPl2、SP30)，采用了更高的集成度，不但集成了压力／温度／力口速度传感器模组、MCU模组，还集成了RF发射模组，这样使发射系统由以前的传感器＋KF＋MCU＋天线＋电池的五合一时代，走向传感器＋电池＋天线的三合一时代：其开发环境和语言也更加简单，SP37~MCU内核采用常见的8051内核，用c语言就可编程开发，开发环境为的Keil uVision，安装Infineon SP3xSID 2.0驱动程序即可使用。
sp37还具有ASK／FSK调制发射，发射频点315MHz和433.92MHz可选，发射功率5dbm／8dbm软件可调等功能。满足不同系统的要求，工作温度：－40～125℃，休眠电流：0.6μA，工作电压：1.9V～3.6V，完全可满足发射系统宽温、低功耗、宽电压的要求。
本设计考虑到提高接收系统的灵敏度和接收的可靠性，采用TASKN制发射、8dbm发射功率、433.92MHz发射频点。
发射系统电路图如图2所示：
接收系统设计
接收显示系统主要负责接收发射模块发送过来的数据，对解码后的数据进行分析、处理，并根据具体情况启动相应报警。从功能上接收显示系统主要包括：射频接收、数据处理、显示和报警、按键等，组成框图如图3所示。
射频接收采用RF射频接收芯片选用时要求接收灵敏度较高，这里选用Maxim公司的MAXI 473芯片。MAXI473是一款完全集成的、低功耗，CMOS超外差接收器，采用TSSOP 28引脚封装设计，工作电压3.3V或5V，具有－114～0dBm的输入信号范围、高于50dB的镜像载波抑制，用于接收300MHz～450MHz频率范围的幅度键控(ASK)数据信号非常理想。这款芯片在关断模式下电流消耗低于2.5μA，接收模式下电流消耗为5.2 mA，可接收高达100kbps的数据速率，工作温度范围－40℃～＋85℃。
MCu选用ST公司的8位单片机STM8S105C6。其片内3EKB Flash、2KB RAM；1个UART通道：2个12C通道，最高速率400kHz，可满足接收显示系统的控制显示要求。RF接收电路如图4所示。
系统软件设计
发射系统
因为发送系统要考虑节电功能，所以系统平时处于休眠状态，当接收到加速度唤醒信号时进行测量并发射数据。程序逻辑流程如图5所示。首先进行系统初始化，然后开始判断是否到达检测周期，若检测周期到则测量压力值等，否则直接转入休眠：测量完成后判断是否需要发射，如果需要发射则发射射频数据，否则转入休眠；休眠时间到后。系统自动唤醒，重复上述处理过程。
接收系统
接收系统首先进行初始化的操作，主要包括I／O、总线、外围器件、定时器和中断的初始化；初始化完成之后就进入主程序的循环中，MCu判断接收芯片解码后的射频数据校验和是否正确、ID号是否和自身存储的是否符合，如符合则对数据帧进行解析，提取有效信息。判断发送模块发送来的轮胎压力、温度等信号是否超过报警值，如超过则驱动扬声器报警并在LCD屏上显示，程序流程图如图6所示。
结束语
本系统经现场测试，发射模块以每10秒发送一次检测数据，接收成功率均在95％以上；路试跑车试验，接收成功率在90％以上。由于系统软件策略是：平常发射系统每30秒发射一次检测数据、当传感器监测到轮胎压力、温度异常时。会以6秒一次，不断发送密集的监测数据，保证在轮胎异常时，接收系统能10096收到异常数据并报警。本设计采用的SP37和MAXl473组成的TPMS监测系统，由于高集成度，低成本，低功耗，是一种非常优秀的设计方案。