基于射频收发芯片CC1100的TPMS

2.2系统功能与总体设计

TPMS采样发射模块工作在剧烈振动、环境温差变化很大和不便于随时检修的条件下。因此，要求所有的器件有很高的可靠性和稳定性，能适应宽的温度范围和剧烈的震动。为了缩小TPMS采样发射模块的体积、节省功耗和增强功能，需要选用功耗低，功能强的芯片。

为了延长TPMS采样发射模块电池的使用寿命，使其能工作3～5年，系统节电是一个十分重要的课题。只有在大多数时间系统进入睡眠状态，才能省电与延长电池寿命。

系统的主要功能如下：

a)实时监测各轮胎的温度、压力情况。

b)当某个轮胎的压力过高、过低时报警。

c)轮胎保养换位时，各轮胎采样发射模块的位置编号可重新设定。

d)可显示各轮胎当前压力值、温度值。

安装采样发射模块时，将5个模块逐个开启工作，进行注册。接收端接收到采样发射模块发来的未注册的ID(识别码)编码后实施注册，并由人工设置相应的轮胎编号。接收端的MCU将ID与轮胎编码存储在E2PROM中，供正常工作时使用。

若轮胎中模块失效后，可以将要变更的采样发射模块ID从主机接收模块中删除后重新注册。轮胎保养换位后可以在主机接收模块中重新设置轮胎编码。

由于各采样发射模块ID的非重复性，可以有效地避免同一车辆的5个轮胎采样发射模块之间或不同车辆采样发射模块之间的互相干扰。

汽车行驶时，接收模块中振动传感器检测到汽车振动信号，TPMS被激活。主机通过收发芯片发送命令将采样发射模块从休眠中唤醒。采样发射模块将轮胎内部的温度与压力值经打包后发送出来。接收模块将接收到的数据包中的ID与存储在主机E2PROM中的ID及轮胎编码进行比对，以确定是哪个轮胎的数据，并进行存储与显示。当轮胎的压力过高或过低时，进行报警。汽车停止时，振动传感器检测不到振动信号，TPMS便进入休眠状态。汽车停止时，若想知道轮胎内部的温度与压力值，驾驶员可通过按键激活TPMS，读取轮胎当前压力、温度值。

2.3无线采样发射模块设计

由SP12、ATmega48(以下简称AT48)和CC1100构成采样发射模块。SP12是一种压力传感器。测量范围100 kPa～4 500 kPa，内部具有A／D和SPI(串行外设接口)，可以方便地在TPMS中应用。SP12为14引脚贴片封装，不需要其他的外部器件。

AT48是ATMEL公司生产的基于AVR增强型RISC(精简指令集计算机)结构的极低功耗8位CMOSMCU。正常模式为：1 MHz，1.8 V／300μA；32 kHz，1.8 V／20μA(包括振荡器)；掉电模式为：1.8 V／0.5μA。

CC1100是一种低成本的基于Chipcon′Smart RF(射频)技术的单片可编程UHF收发芯片，为低功耗无线应用而设计。其工作频段灵活，可以设定在315 MHz、433 MHz、868 MHz和915 MHz的ISM(工业、科学和医疗)和SRD频段。功耗低(接收电流小于16 mA，发射电流小于30 mA，休眠时电流小于10 μA，且支持ZigBee无线网络技术。CC1100的主要工作参数能通过SPI接口编程改变，这样使CC1100使用起来更灵活。

采样发射模块电路设计如图3所示。传感器SP12将采集到的数据发送给AT48，AT48将数据通过SPI口送给CC1100，再由CC1100转换成数据帧发送给主机接收 模块。