【正文】 發(fā)展，很多在其他領(lǐng)域取得巨大成就的技術(shù)正被不斷地移植到這個(gè)領(lǐng)域里，令其成為整個(gè)電子領(lǐng)域里的一個(gè)重要研究方向。由此可見(jiàn)，使用相關(guān)電子技術(shù)解決汽車安全問(wèn)題將會(huì)成為未來(lái)汽車和電子行業(yè)研究的一個(gè)熱門(mén)方向。輪胎作為支撐汽車及其載重的重要部件，其性能優(yōu)劣直接影響汽車的穩(wěn)定性和安全性。當(dāng)輪胎氣壓出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，會(huì)給道路安全帶來(lái)很大的隱患，甚至直接威脅駕駛者的財(cái)產(chǎn)和人身安全。統(tǒng)計(jì)表明：交通事故發(fā)生的主要原因是汽車在高速時(shí)發(fā)生爆胎事故。另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)，在中國(guó)，輪胎故障造成了46%的高速事故，其中爆胎就占了事故總量的70%[1]。怎樣有效對(duì)爆胎進(jìn)行預(yù)警，已成為全球關(guān)注的重要問(wèn)題。1．2 國(guó)內(nèi)外輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀如何對(duì)汽車胎壓進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)壓力異常變化進(jìn)行有效預(yù)警是一個(gè)全球性的問(wèn)題，在TPMS發(fā)展過(guò)程中，部分西方國(guó)家處于汽車電子發(fā)展前列，他們的技術(shù)更為成熟，穩(wěn)定。而對(duì)于我國(guó)而言，胎壓檢測(cè)系統(tǒng)的出現(xiàn)遲延許多年，因此在各個(gè)方面均處于高速發(fā)展階段。隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)的TPMS系統(tǒng)日趨成熟，同時(shí)不斷改進(jìn)技術(shù)，為汽車安全系數(shù)的提高做著努力。 國(guó)外輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀TPMS首先是在美國(guó)提出，并制訂了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)推廣其應(yīng)用。其他國(guó)家也相繼推出了自己的標(biāo)準(zhǔn)，歐盟于 2012 年，韓國(guó)和日本于 2013 年推出了TPMS相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。由于國(guó)外推行 TPMS 系統(tǒng)較早，所以研發(fā)生產(chǎn)的 TPMS 系統(tǒng)也比較成熟，其主要的汽車零配件生產(chǎn)商如米其林集團(tuán)也對(duì)TPMS 系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究和大量的生產(chǎn)[2]。 國(guó)內(nèi)輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó) TPMS 相關(guān)的內(nèi)容最早在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)里面涉及到是在 2003 年 11 月 24 日發(fā)行的中華人民共和國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》（征求意見(jiàn)稿)。這標(biāo)志著我國(guó)也由此開(kāi)始重視 TPMS 系統(tǒng)[2]。目前我國(guó)汽車用戶還沒(méi)有完全意識(shí)到 TPMS 安裝的必要性，國(guó)家也未出臺(tái)相應(yīng)的法規(guī)強(qiáng)制安裝TPMS。但就長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著人們對(duì)該系統(tǒng)的不斷了解，以及國(guó)家法律法規(guī)的日益完善，相信不久的將來(lái)就會(huì)頒布強(qiáng)制性安裝TPMS系統(tǒng)的規(guī)定。對(duì)于重型卡車，規(guī)定強(qiáng)制安裝汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是尤為重要且勢(shì)在必行的。 目前國(guó)內(nèi)研發(fā)的汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都是基于英飛凌或者飛思卡爾的相關(guān)芯片來(lái)設(shè)計(jì)研發(fā)的。為了擁有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，國(guó)內(nèi)的一些研究機(jī)構(gòu)和公司也開(kāi)始參與研究生產(chǎn)TPMS系統(tǒng)，例如中山市鐵將軍汽車電子有限公司、深圳市棋港電子有限公司、上海泰好電子科技有限公司和佛山市朗杰電子科技有限公司等[2]。1．3 課題研究意義隨著我國(guó)汽車消費(fèi)者安全意識(shí)的不斷提高以及對(duì)TPMS系統(tǒng)了解的不斷加深，不難預(yù)見(jiàn)到未來(lái)我國(guó)每一部汽車上面都會(huì)配備TPMS系統(tǒng)，而目前國(guó)外廠商長(zhǎng)期霸占我國(guó)TPMS市場(chǎng)，為了讓我國(guó)在未來(lái)的汽車電子領(lǐng)域占據(jù)一席之地，對(duì)TPMS進(jìn)行研究已經(jīng)刻不容緩。在汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中最重要的部件就是傳感器。傳感器肩負(fù)著檢測(cè)溫度，壓力，加速度和電池電量的作用，同時(shí)，還具有高頻發(fā)送和低頻接收的功能，傳感器的相關(guān)研究直接決定了TPMS能否長(zhǎng)期有效穩(wěn)定運(yùn)行。因此，對(duì)TPMS系統(tǒng)中的傳感器進(jìn)行研究顯得尤為重要。1．4 課題主要實(shí)施內(nèi)容，總體方案本課題主要以英飛凌公司生產(chǎn)的SP37芯片為核心，設(shè)計(jì)汽車胎壓監(jiān)測(cè)傳感器，構(gòu)建外圍電路以配合SP37芯片工作，并對(duì)芯片進(jìn)行編程，使芯片監(jiān)測(cè)到的參數(shù)能夠傳送給學(xué)習(xí)機(jī)或胎壓顯示器。SP37芯片內(nèi)部集成了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，壓力檢測(cè)，溫度檢測(cè)，電壓監(jiān)測(cè)，處理器，低頻和高頻模塊。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊主要負(fù)責(zé)加速度的監(jiān)測(cè)，據(jù)此計(jì)算出汽車速度。壓力檢測(cè)用于測(cè)量汽車胎內(nèi)壓力，溫度檢測(cè)用于測(cè)量汽車胎內(nèi)溫度，電壓檢測(cè)可以檢測(cè)供電電池電壓，低頻部分要接收125KHZ低頻數(shù)據(jù)，處理器按照編程指示的算法協(xié)調(diào)各部分工作[3]。 經(jīng)過(guò)仔細(xì)規(guī)劃，本次傳感器設(shè)計(jì)的總體實(shí)施計(jì)劃如下：，詳細(xì)閱讀英飛凌公司相關(guān)產(chǎn)品說(shuō)明。 。，搭建SP37工作環(huán)境。在深入了解TPMS的相關(guān)通訊協(xié)議后，對(duì)SP37芯片進(jìn)行編程，并利用燒寫(xiě)器把程序燒寫(xiě)進(jìn)芯片，然后進(jìn)行調(diào)試對(duì)該系統(tǒng)做簡(jiǎn)單總結(jié),指出系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn),同時(shí)指出系統(tǒng)存在的不足,針對(duì)第一版系統(tǒng)的不足進(jìn)行相應(yīng)的改良，提交第二版硬件電路并對(duì)相關(guān)程序進(jìn)行優(yōu)化。2 相關(guān)理論與系統(tǒng)介紹本課題的研究在理論方面首先要理解SP37汽車胎壓監(jiān)測(cè)傳感器在整個(gè)TPMS系統(tǒng)中的作用，并協(xié)調(diào)好與系統(tǒng)其他部分的關(guān)系，制定好通信協(xié)議，其次要了解低頻接收高頻發(fā)送相關(guān)通信原理以及軟件流程，最后要掌握使用 KEIL 軟件進(jìn)行 C語(yǔ)言編程和SP37芯片開(kāi)發(fā)及運(yùn)行的相關(guān)配置。 汽車輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)概述汽車胎壓檢測(cè)系統(tǒng)主要分為三大部分：胎壓傳感器，學(xué)習(xí)機(jī)，顯示終端。 胎壓檢測(cè)系統(tǒng)低頻學(xué)習(xí)示意圖該圖描述了學(xué)習(xí)機(jī)學(xué)習(xí)傳感器發(fā)送的ID號(hào)后傳送給顯示器的過(guò)程，該過(guò)程由廠商或者汽車4S店的工作人員完成。輪胎充氣輪轂裝胎輪轂安裝發(fā)射器 將讀碼工具連接汽車診斷口，將ID傳輸?shù)浇邮諜C(jī)，或者無(wú)線傳輸連接插件保證供電正常車輪裝車，連接汽車電瓶對(duì)碼工具依次觸發(fā)每個(gè)傳感器，并讀取ID車身內(nèi)安裝接收機(jī) 手工對(duì)碼流程圖對(duì)于用戶正常使用而言，SP37胎壓傳感器會(huì)在汽車啟動(dòng)以后定時(shí)發(fā)射高頻數(shù)據(jù)給顯示終端。 SP37芯片介紹 SP37是一個(gè)應(yīng)用于TPMS的氣壓測(cè)量傳感器，其帶有微控制器和集成的外圍設(shè)備。它提供了應(yīng)用于汽車胎壓檢測(cè)系統(tǒng)的單包裝解決方案，只需很少的外圍元件即可正常工作。SP37以壓力傳感器，z軸加速度傳感器，溫度和電池電壓傳感器，基于8051的微控制器，低功率消耗的先進(jìn)的系統(tǒng)控制器，高頻發(fā)射器，低頻接收器為特點(diǎn)。 SP37主要性能為：~；運(yùn)行溫度為40~+125℃；低電流；傳感器測(cè)量范圍可選為450kpa，900kpa，1300kpa；具有z軸加速度傳感器；溫度傳感器；高溫關(guān)閉模式以在高溫下保護(hù)器件；電池電壓傳感器；集成RF發(fā)送器頻率可為315/434MHZ；可選輸出功率為5dBm或8dBm（轉(zhuǎn)成50Ohm負(fù)載）；可調(diào)RF發(fā)送曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)速率高達(dá)10kbit/s，可選ASK/FSK調(diào)制；FSK頻偏可達(dá)50khz；片上晶振調(diào)節(jié)；高輸入靈敏度LF接收；。8051指令集兼容微控制器；6kByte FLASH內(nèi)存。16kByte ROM。256Bytes RAM?？捎脙?nèi)部定時(shí)器，LF接收器或者通過(guò)GPIO口連接的外部喚醒源喚醒；編程/調(diào)試接口；硬件 曼徹斯特/雙相編碼 高頻發(fā)送；16位硬件CRC發(fā)生器；8位隨機(jī)數(shù)發(fā)生器；看門(mén)狗定時(shí)器；3個(gè)雙向GPIO口?？梢酝ㄟ^(guò)軟件控制去測(cè)量壓力，加速度，溫度和電池電壓，得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)調(diào)整后用以高頻發(fā)射。SP37擁有智能喚醒機(jī)制可以減少電能消耗。中斷定時(shí)器可以控制測(cè)量和發(fā)射的時(shí)間。經(jīng)過(guò)編程，可以通過(guò)定期中斷喚醒或者低頻信號(hào)喚醒，而且低頻喚醒還可以進(jìn)一步使能SP37去接收數(shù)據(jù)。另外，也可以通過(guò)連接到GPIO口的外部喚醒源去喚醒。SP37的集成微控制器兼容標(biāo)準(zhǔn)8051的指令集，且配有不同的外設(shè)（如硬件曼徹斯特/雙向 編碼/譯碼器 和CRC 生成/校驗(yàn)器）。低功耗315/433 MHZ的RF發(fā)射器包含一個(gè)全集成PLL合成器，一個(gè)ASK/FSK調(diào)制器和一個(gè)有效的功率放大器。通過(guò)使用片上電容或者增加的額外電容，可以實(shí)現(xiàn)中心頻率的有效調(diào)制。[4]SP37有14個(gè)管腳，[4] 管腳圖PIN1是PP0 I/O口，I2C 時(shí)鐘口，操作模式口；PIN2是PP1 I/O口，I2C 時(shí)鐘口，操作模式口；PIN3是PP2 I/O口，TxData口；PIN4是高頻輸出口；PIN5是高頻發(fā)送接地；PIN7，PIN8是地；PIN12是晶振接地；PIN6是供電口；PIN9是內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)輸出；PIN10是差分低頻接收輸入1口；PIN11是差分低頻接收輸入2口；PIN13是晶振輸入口；PIN14是晶振裝載電容； 相關(guān)軟硬件工具介紹 開(kāi)發(fā)軟件由于sp37是51內(nèi)核的單片機(jī)，所以編程時(shí)采用keil for C51編程環(huán)境， keil界面 燒錄軟件界面“串口”： 選擇連接串口“偵測(cè)串口”： 用于連接使用前測(cè)試編程器連接的是哪個(gè)串口，連接一次正確后會(huì)記 錄下這個(gè)串口號(hào)，以后可以不必偵測(cè)，偵測(cè)完串口會(huì)自動(dòng)打開(kāi)芯片電源