引 言

　　在汽车的高速行驶中．轮胎故障是所有驾驶员最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的主要原因。据统计，在国内的高速公路上，由引发的交通事故占事故总数的70％；在美国，这一比例更是高达80％。爆胎造成的经济损失巨大，所以在汽车行驶期间，对轮胎的压力变化进行实时监测，应该成为汽车安全系统必备的功能。
研究表明，确保标准的车胎气压和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。于是汽车系统(Tire Pressure Monitoring System)应运而生。TPMS有直接式和间接式两种，本文提出的是直接式TPMS。历经一年多的时间，笔者成功地完成了TPMS系统的开发，并经过大量车载实验，结果表明所开发的系统工作可靠，能够达到安全预警的目的。下面着重探讨和总结一些关键技术问题。

　　1 汽车轮胎气压监测系统(TPMS)解决方案

　　TPMS包括传感器、发射模块和接收模块三大部分。传感器和发射模块连接在一起。发射模块包括处理器和发射器；接收模块包括接收器、处理器和显示器。原理框图如图l所示。

　　1．1 传感器

　　系统选用的是Infineo

　　1.2 射频发射、接收芯片

　　系统中，无线射频发射部分是至关重要的环节。RF发射是主要的耗能元件。选择无线射频发射芯片时，必须考虑功耗、芯片的发射频带宽度及工作的可靠性问题。为此，系统采用了Infineon公司专门为低功耗无线射频数据传输而设计的射频芯片TDK5100F。它具有工作频带宽、功耗低、工作环境温度范围宽、数据传输速度快、工作电压范围宽、可工作在FSK和ASK两种方式及自带锁相环(PLL)等优点。另外，系统选用了与TDK5100F芯片配套的无线射频接收芯片TDA5210。TDA5210具有功耗低、灵敏度高、工作频带宽等优点。

　　1.3 电路示意图及程序设计策略

　　发射模块电路原理框图如图2所示。

　　发射模块程序设计如下：系统上电完成自检进入正常工作后，微控制器PICl6F54首先发指令使SPl2测试压力和温度值，判断压力和温度是否异常，即温度是否过高，压力是否过高或过低。若异常，则立即发送压力温度数据帧给接收模块；若正常，PICl6F54继续发指令使SPl2测轮胎的加速度值(指轮胎旋转的离心加速度。该加速度可用来估计汽车当时的行驶速度)，以此来设定测试压力、温度数据的时间间隔(速度高时检测适当频繁，反之，检测适当减少)；并且根据加速度对速度进行分段，保证在速度低的情况下，发送数据的时间间隔合理变长；在速度高的情况下，合理变短，从而使系统通过软件设计成功实现低功耗。

　　接收模块电路原理框图如图3所示。

　　接收模块程序设计如下：接收芯片TDA52lO接收到从轮胎模块发送来的数据，解调后通过PDO脚传送给主控制器P89V51RD2。P89V51RD2通过硬件串口的形式读取来自TDA5210的一帧数据后，先重新计算校验和以确保接收的数据无误。数据帧经过确认正确后，主控制器对数据帧中的轮胎ID与存储在P89V51RD2存储器中的4个ID值进行比较，以此来判断该帧数据来自哪个轮胎。确定之后，可保存相应的温度和压力值(包括左前胎、左后胎、右前胎、右后胎)；同时，P89V51RD2按照一定的时间间隔(比如3s)循环显示4个轮子的压力和温度值，并判断温度和压力值是否正常，以决定是否启动报警功能。报警功能包括高压报警、低压报警、泄漏报警和高温报警。

　　2 系统开发中的几个关键问题

　　2．1 天线的设计

　　天线的设计是本系统的重点和难点。它直接影响到系统的通信距离、可靠性和稳定性。天线设计中第一个重要的参数是天线的长度——应该是所使用波长的1/4，就本系统而言。使用的电磁波的频率是433．92 MHz，那么波长

所以  0.25λ=17.3cm