【正文】 02V5 腳和 6 腳為壓電晶振控制的外圍電路此兩腳間接一個 Q 45 在433MHz值的 22 μ H電感 7腳和 8腳分別為數(shù)據(jù)輸入腳和輸出腳配合 18腳 PWR_UP和 19 腳 TXEN 上的電位時序完成信息的發(fā)送和接收 11 腳外接射頻 功率控制電阻如圖 2 中的 R3 該值在 22～ 100kΩ之間一般在 30kΩ左右達(dá)到 7dBm 重要的時序參數(shù) NRF401 在不同工作模式下的時序如表 21 所示 表 21 nrf401 的工作時序表 模式控制 名稱 最大延時 條件 TX→ RX t 3 ms 連續(xù)工作 RX→ TX t 1 ms Stdby→ TX t 2 ms Stdby→ RX t 3 ms VDD 0→ TX t 4 ms 上電 VDD 0→ RX t 5 ms TX RX 的切換 當(dāng)從 RXTX 模式時數(shù)據(jù)輸入腳 DIN必須保持為高至少 1ms才能發(fā)送數(shù)據(jù)時序如圖 a 所示當(dāng)從 TXRX 模式時數(shù)據(jù)輸出腳 DOUT 要至少 3ms 以后有數(shù)據(jù)輸出如圖所示 TX RX 的切換 Standby RX 的切換 從待機(jī)模式到接收模式當(dāng) PWR_UP輸入設(shè)成 1時經(jīng)過時間后 DOUT腳輸出數(shù)據(jù)才有效請看表對 nRF401 來說最長的時間是 3ms 如圖所示 Standby TX 的切換 從待機(jī)模式到模式請看表 21 圖 27Standby RX 和 Standby TX 切換 Power Up TX 的切換 從加電到發(fā)射模式過程中為了避免開機(jī)時產(chǎn)生干擾和輻射 在上電過程中TXEN 的輸入腳必須保持為低以便于頻率合成器進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)當(dāng)由上電進(jìn)入發(fā)射模式時 TXEN 必須保持 1ms 以后才可以往 DIN 發(fā)送數(shù)據(jù)見圖 a Power Up RX 的切換 從上電到接收模式過程中芯片將不會接收數(shù)據(jù) DOUT 也不會有有效數(shù)據(jù)輸出直到電壓穩(wěn)定達(dá)到 27V以上并且至少保持 5ms如果采用外部振蕩器這個時間可以縮短到 3ms 見圖 28 Power Up TX 和 Power Up RX 的切換時序圖 線的結(jié)構(gòu) 由于天線有不同類型應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用要求來選擇本應(yīng)用中天線位于汽車輪轂內(nèi)緊 靠氣門嘴在高速行駛中天線不斷變換方向?yàn)榱吮M可能擴(kuò)大接收的角度選用螺旋天線螺旋天線的圈數(shù) N直徑 D和圈距 S決定了天線的增益和方向性天線的總長為 LN NLo Nsqrt S2C2 這里 C π D 是螺旋的園周 Lo sqrt S2C2 是一圈導(dǎo)線的長度 另一個重要參數(shù)是螺旋角α它是螺旋線切線和螺旋軸垂直平面的夾角螺旋角的定義為α tan1 SC 螺旋天線有以下 2 種工作模式 1 常態(tài)模式在常態(tài)工作模式天線輻射場在相對于螺旋軸的法線平面有極大值對于該模式 NLo λ 2 軸向端射模式這種工作模式只有一個主瓣它的最大輻 射強(qiáng)度沿著螺旋軸副瓣與軸間有一個傾斜角度為激勵這種模式其直徑 D和空間 S必須是波長的一個大分?jǐn)?shù) 本設(shè)計(jì)采用單端天線時匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)圖的 180nH 電感要求自諧振頻率大于 433MHz 根據(jù) 具體應(yīng)用不同在 RF 輸入輸出處可能需要 LC 匹配網(wǎng)絡(luò)單端天線到 nRF401 的連接也可以采用一個 81 的 RF 線圈匹配阻抗 圖 29 單端天線時匹配網(wǎng)絡(luò)英飛凌公司的 SP12 傳感器整合了硅顯微機(jī)械加工的壓力與加速度傳感器溫度傳感器和一個電池電壓監(jiān)測器提供四合一傳感功能并配有一個能完成測量信號補(bǔ)償與調(diào)整及 SPI 串行通信接口 CMOS 大規(guī)模集成電路英飛凌的 SP12 傳感器測量范圍 1 壓力范圍 100kPa 到 450kPa 分辨率137kPalsb 2 加速度范圍 12g 到 115g 分辨率 05glsb 3 溫度范圍 40 到 125 分辨率 1lsb 4 傳感器供電電壓 分辨率 184mVlsb 英飛凌的 SP12 傳感器的優(yōu)點(diǎn) 1 檢測精度方面硅壓阻式壓力傳感器 SP12 是采用高精密半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測量電路的其測量精度能達(dá) 001～ 003FS 2 測量可靠性方面 SP12 設(shè)有補(bǔ)償功能可以對壓力 加速度溫度供電電壓信號進(jìn)行檢測和補(bǔ)償準(zhǔn)確提供不同型號 輪胎在不同環(huán)境時的正確補(bǔ)償值有效地保證了測量可靠性 3 低功耗方面英飛凌的 SP12 傳感器首先是采用了喚醒瞬態(tài)工作模式當(dāng)它工作在睡眠工作模式時其功耗僅 06 微安秒器件所有數(shù)字模擬部分全部工作時的電流消耗是 6mA 大大地降低系統(tǒng)功耗延長了電池的使用壽命 圖 210 傳感器電路 SP12 傳感器引腳 NCS 片選使能輸入信號當(dāng) NCS 接收到低電平信號時 SP12 被選中工作否則 SP12不工作 SCLK串行時鐘輸入輸出用于輸出或者接收數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇袝r鐘本例中用于接收來自單片機(jī)的串行時鐘 SDI 串行數(shù)據(jù)輸入信號用于接收單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸入 SDO 串行數(shù)據(jù)輸出信號用于向單片機(jī)串行輸出 SP12 的測量數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理由于 SP12 測量的壓力溫度加速度以及電壓并不能直接用來表示實(shí)際的壓力溫度加速度以及電壓需要進(jìn)行二次處理才能轉(zhuǎn)化為實(shí)際檢測值所以需要單片機(jī)對接收到的 SP12 響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后才能送到液晶顯示器進(jìn)行顯示 1 壓力數(shù)據(jù)處理實(shí)際壓力 溫度字節(jié)數(shù)據(jù) 137 100kPa 2 溫度數(shù)據(jù)處理溫度字節(jié)中的內(nèi)容 T50 反映了測量到的溫度 T 單位是攝氏度其范圍是10175對應(yīng)于 40125的溫度范圍即實(shí)際溫度 溫度字節(jié)數(shù)據(jù) – 50由于溫度測量存在非線 性誤差因此必須進(jìn)行修正修正公式為 － 1 － 09202100022 式中為修正后的溫度為實(shí)際溫度為非線性誤差 3 加速度數(shù)據(jù)處理實(shí)際加速度 加速度字節(jié)數(shù)據(jù) 05– 12g 4 電壓數(shù)據(jù)處理實(shí)際電壓 電壓字節(jié)數(shù)據(jù)00184 173V1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種帶背光的比不帶背光的厚是否帶背光在應(yīng)用中并無差別如圖所示 圖 211 1602LCD11602LCD 主要技術(shù)參數(shù)顯示容量 16 2 個字符 芯片工作電壓 4555V 工作電流 20mA 50V 模塊最佳工作電壓 50V 字符尺寸 295 435 W H mm 引腳功能說明 1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的 14腳無背光或 16腳帶背光接口各引腳接口說明如表所示 22 1602LCD 引腳說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù)命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 RW 讀寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 引腳接口說明第 1 腳 VSS 為地電源 第 2 腳 VDD 接 5V 正電源 第 3 腳 VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端接正電源時對比度最弱接地時對比度最高對比度過高時會產(chǎn)生鬼影使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度 第 4 腳 RS 為寄存器選擇高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器低電平時選擇指令寄存器 第 5 腳 RW 為讀寫信號線高電平時進(jìn)行讀操作低電平時進(jìn)行寫操作當(dāng) RS 和RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù) 第 6 腳 E 端為使能端當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時液晶模塊 執(zhí)行命令 第 7～ 14 腳 D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 第 15 腳背光源正極 第 16 腳背光源負(fù)極 1602LCD 的指令說明及時序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令如表所示 23 1062 指令及時序表 序號 指令 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 ID S 4 顯示開關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光 標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 SC RL 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 控制命令 1602 液晶模塊的讀寫操作屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的說明 1 為高電平 0為低電平 指令 1 清顯示 指令碼 01H 光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2 光標(biāo)復(fù)位光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 ID光標(biāo)移動方向高電平右移低電平左移 S屏幕上所有文字是否左移或者右移高電平表示有效低電平則無效 指令 4 顯示開關(guān)控制 D 控制整體顯示的開與關(guān)高電平表示開顯示低電平表示關(guān)顯示 C 控制光標(biāo)的開與關(guān)高電平表示有光標(biāo)低電平表示無光標(biāo) B 控制光標(biāo)是否閃爍高電平閃爍低電平不閃爍 指令 5 光標(biāo)或顯示移位 SC 高電平時移動顯示的文字低電平時移動光標(biāo) 指令 6功能設(shè)置命令 DL高電平時為 4位總線低電平時為 8位總線 N低電平時為單行 顯示高電平時雙行顯示 F 低電平時顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符高電平時顯示5x10 的點(diǎn)陣字符 指令 7 字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 指令 8DDRAM 地址設(shè)置 指令 9讀忙信號和光標(biāo)地址 BF為忙標(biāo)志位高電平表示忙此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)如果為低電平表示不忙 指令 10 寫數(shù)據(jù) 指令 11 讀數(shù)據(jù)與 HD44780 相兼容的芯片時序表如下 24 1602 芯片時序表 讀狀態(tài) 輸入 RS LRW HE H 輸出 D0D7 狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS LRW LD0D7 指令碼 E 高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS HRW HE H 輸出 D0D7 數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS HRW LD0D7 數(shù)據(jù) E 高脈沖 輸出 無 讀寫操作時序如圖和所示 圖 讀操作時序 圖 寫操作時序 1602LCD 的 RAM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平表示不忙否則此指令失效要顯示字符時要先輸入顯示字符地址也就是告訴模塊在哪里顯示字符圖是 1602 的內(nèi)部顯示地址圖 214 1602LCD 內(nèi)部顯示地址 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器 CGROM 已經(jīng)存儲了 160 個不同的點(diǎn)陣字符圖形如圖 1058 所示這些字符有阿拉伯?dāng)?shù)字英文字母的大小寫常用的符號和日文假名等每一個字符都有一個固定的代碼比如大寫的英文字母 A 的代碼是01000001B41H 顯示時模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來我們就能看到字母 A25 字符碼與字符字模之間的對應(yīng)關(guān)系表 耗 由于要求 TPMS系統(tǒng)整體靜態(tài)電流小于 20 μ A所以保證選用的器件必須是低功耗或超低功耗的芯片 PIC16F628A 的靜態(tài)電流為 01 μ A 傳感器 SP12 的靜態(tài)電流為 06 μ A 射頻 NRF401 的待機(jī)電流為 8 μ A 經(jīng)過實(shí)測靜態(tài)功耗 Ist Ist_mcuIst_sensorIst_rfIst_cap 15 μ AIst_cap為鉭電容的泄露電流動態(tài)功耗在射頻處于連續(xù)發(fā)射的情況下經(jīng)實(shí)測為 25 mA 最大值 第 3 章 汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)整個程序程序 3 1 采樣端的軟件設(shè)計(jì) 意的問題 考慮到在采樣端中的傳感器模塊只使用一節(jié)電池供電并且由于整個采樣端是植入輪胎內(nèi)部的電池的更換非常麻煩甚至是不可能的在這種前提下就對傳感