【正文】 發(fā)展，很多在其他領域取得巨大成就的技術正被不斷地移植到這個領域里，令其成為整個電子領域里的一個重要研究方向。由此可見，使用相關電子技術解決汽車安全問題將會成為未來汽車和電子行業(yè)研究的一個熱門方向。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。當輪胎氣壓出現問題時，會給道路安全帶來很大的隱患，甚至直接威脅駕駛者的財產和人身安全。統計表明：交通事故發(fā)生的主要原因是汽車在高速時發(fā)生爆胎事故。另據統計，在中國，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]。怎樣有效對爆胎進行預警，已成為全球關注的重要問題。1．2 國內外輪胎壓力檢測系統發(fā)展現狀如何對汽車胎壓進行檢測并對壓力異常變化進行有效預警是一個全球性的問題，在TPMS發(fā)展過程中，部分西方國家處于汽車電子發(fā)展前列，他們的技術更為成熟，穩(wěn)定。而對于我國而言，胎壓檢測系統的出現遲延許多年，因此在各個方面均處于高速發(fā)展階段。隨著科技的進步，我國的TPMS系統日趨成熟，同時不斷改進技術，為汽車安全系數的提高做著努力。 國外輪胎壓力檢測系統發(fā)展現狀TPMS首先是在美國提出，并制訂了相關標準和法規(guī)推廣其應用。其他國家也相繼推出了自己的標準，歐盟于 2012 年，韓國和日本于 2013 年推出了TPMS相關的標準。由于國外推行 TPMS 系統較早，所以研發(fā)生產的 TPMS 系統也比較成熟，其主要的汽車零配件生產商如米其林集團也對TPMS 系統進行了深入的研究和大量的生產[2]。 國內輪胎壓力檢測系統發(fā)展現狀我國 TPMS 相關的內容最早在國家標準里面涉及到是在 2003 年 11 月 24 日發(fā)行的中華人民共和國的國家標準《機動車運行安全技術條件》（征求意見稿)。這標志著我國也由此開始重視 TPMS 系統[2]。目前我國汽車用戶還沒有完全意識到 TPMS 安裝的必要性，國家也未出臺相應的法規(guī)強制安裝TPMS。但就長遠來看，隨著人們對該系統的不斷了解，以及國家法律法規(guī)的日益完善，相信不久的將來就會頒布強制性安裝TPMS系統的規(guī)定。對于重型卡車，規(guī)定強制安裝汽車胎壓監(jiān)測系統是尤為重要且勢在必行的。 目前國內研發(fā)的汽車胎壓監(jiān)測系統都是基于英飛凌或者飛思卡爾的相關芯片來設計研發(fā)的。為了擁有自己的知識產權，國內的一些研究機構和公司也開始參與研究生產TPMS系統，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汽車消費者安全意識的不斷提高以及對TPMS系統了解的不斷加深，不難預見到未來我國每一部汽車上面都會配備TPMS系統，而目前國外廠商長期霸占我國TPMS市場，為了讓我國在未來的汽車電子領域占據一席之地，對TPMS進行研究已經刻不容緩。在汽車胎壓監(jiān)測系統中最重要的部件就是傳感器。傳感器肩負著檢測溫度，壓力，加速度和電池電量的作用，同時，還具有高頻發(fā)送和低頻接收的功能，傳感器的相關研究直接決定了TPMS能否長期有效穩(wěn)定運行。因此，對TPMS系統中的傳感器進行研究顯得尤為重要。1．4 課題主要實施內容，總體方案本課題主要以英飛凌公司生產的SP37芯片為核心，設計汽車胎壓監(jiān)測傳感器，構建外圍電路以配合SP37芯片工作，并對芯片進行編程，使芯片監(jiān)測到的參數能夠傳送給學習機或胎壓顯示器。SP37芯片內部集成了運動檢測，壓力檢測，溫度檢測，電壓監(jiān)測，處理器，低頻和高頻模塊。運動檢測模塊主要負責加速度的監(jiān)測，據此計算出汽車速度。壓力檢測用于測量汽車胎內壓力，溫度檢測用于測量汽車胎內溫度，電壓檢測可以檢測供電電池電壓，低頻部分要接收125KHZ低頻數據，處理器按照編程指示的算法協調各部分工作[3]。 經過仔細規(guī)劃，本次傳感器設計的總體實施計劃如下：，詳細閱讀英飛凌公司相關產品說明。 。，搭建SP37工作環(huán)境。在深入了解TPMS的相關通訊協議后，對SP37芯片進行編程，并利用燒寫器把程序燒寫進芯片，然后進行調試對該系統做簡單總結,指出系統的創(chuàng)新點,同時指出系統存在的不足,針對第一版系統的不足進行相應的改良，提交第二版硬件電路并對相關程序進行優(yōu)化。2 相關理論與系統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)測傳感器在整個TPMS系統中的作用，并協調好與系統其他部分的關系，制定好通信協議，其次要了解低頻接收高頻發(fā)送相關通信原理以及軟件流程，最后要掌握使用 KEIL 軟件進行 C語言編程和SP37芯片開發(fā)及運行的相關配置。 汽車輪胎壓力檢測系統概述汽車胎壓檢測系統主要分為三大部分：胎壓傳感器，學習機，顯示終端。 胎壓檢測系統低頻學習示意圖該圖描述了學習機學習傳感器發(fā)送的ID號后傳送給顯示器的過程，該過程由廠商或者汽車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傳輸到接收機，或者無線傳輸連接插件保證供電正常車輪裝車，連接汽車電瓶對碼工具依次觸發(fā)每個傳感器，并讀取ID車身內安裝接收機 手工對碼流程圖對于用戶正常使用而言，SP37胎壓傳感器會在汽車啟動以后定時發(fā)射高頻數據給顯示終端。 SP37芯片介紹 SP37是一個應用于TPMS的氣壓測量傳感器，其帶有微控制器和集成的外圍設備。它提供了應用于汽車胎壓檢測系統的單包裝解決方案，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，低功率消耗的先進的系統控制器，高頻發(fā)射器，低頻接收器為特點。 SP37主要性能為：~；運行溫度為40~+125℃；低電流；傳感器測量范圍可選為450kpa，900kpa，1300kpa；具有z軸加速度傳感器；溫度傳感器；高溫關閉模式以在高溫下保護器件；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（轉成50Ohm負載）；可調RF發(fā)送曼徹斯特編碼數據速率高達10kbit/s，可選ASK/FSK調制；FSK頻偏可達50khz；片上晶振調節(jié)；高輸入靈敏度LF接收；。8051指令集兼容微控制器；6kByte FLASH內存。16kByte ROM。256Bytes RAM。可用內部定時器，LF接收器或者通過GPIO口連接的外部喚醒源喚醒；編程/調試接口；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位隨機數發(fā)生器；看門狗定時器；3個雙向GPIO口?？梢酝ㄟ^軟件控制去測量壓力，加速度，溫度和電池電壓，得到的數據經過調整后用以高頻發(fā)射。SP37擁有智能喚醒機制可以減少電能消耗。中斷定時器可以控制測量和發(fā)射的時間。經過編程，可以通過定期中斷喚醒或者低頻信號喚醒，而且低頻喚醒還可以進一步使能SP37去接收數據。另外，也可以通過連接到GPIO口的外部喚醒源去喚醒。SP37的集成微控制器兼容標準8051的指令集，且配有不同的外設（如硬件曼徹斯特/雙向 編碼/譯碼器 和CRC 生成/校驗器）。低功耗315/433 MHZ的RF發(fā)射器包含一個全集成PLL合成器，一個ASK/FSK調制器和一個有效的功率放大器。通過使用片上電容或者增加的額外電容，可以實現中心頻率的有效調制。[4]SP37有14個管腳，[4] 管腳圖PIN1是PP0 I/O口，I2C 時鐘口，操作模式口；PIN2是PP1 I/O口，I2C 時鐘口，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是內部電壓調節(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； 相關軟硬件工具介紹 開發(fā)軟件由于sp37是51內核的單片機，所以編程時采用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“偵測串口”： 用于連接使用前測試編程器連接的是哪個串口，連接一次正確后會記 錄下這個串口號，以后可以不必偵測，偵測完串口會自動打開芯片電源