基于CC2430+MPXY8020A的汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

李紅梅

(四川科技職業(yè)學(xué)院，成都610000)

汽車(chē)在快速行駛時(shí)，最擔(dān)心和最難預(yù)防的便是輪胎出問(wèn)題，這是突發(fā)性交通事故發(fā)生的主要原因之一。統(tǒng)計(jì)相關(guān)資料數(shù)據(jù)表明，輪胎問(wèn)題所引起的交通事故占高速公路上發(fā)生的交通事故的70%～80%，其中有一半都是爆胎引起的事故，怎樣來(lái)防止輪胎出問(wèn)題現(xiàn)已經(jīng)成為安全駕駛的一個(gè)重要課題。

1 系統(tǒng)方案

本次設(shè)計(jì)基于摩托羅拉公司的MPXY8020A推出的汽車(chē)輪胎氣壓監(jiān)測(cè)傳感器和德州儀器的CC2430。MPXY8020在內(nèi)部集成了氣壓傳感器、溫度傳感器和數(shù)字接口電路，有8個(gè)引腳貼片的封裝。德州儀器的CC2430具有8051內(nèi)核和RF射頻收發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)胎壓系統(tǒng)時(shí)時(shí)檢測(cè)高速行駛汽車(chē)的胎壓，并且時(shí)時(shí)的記錄5 min的胎壓相關(guān)信息，為安全行車(chē)及行車(chē)管理提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

2 CC2430和MPXY8020A芯片簡(jiǎn)介

CC2430是一個(gè)實(shí)際意義上的芯片上系統(tǒng)CMOS解決方案。CC2430所提供的解決方案是在免費(fèi)2.4 G頻段并且能夠?qū)崿F(xiàn)自由組網(wǎng)、低價(jià)格、低耗電的高性能芯片。CC2430內(nèi)部自帶一個(gè)8051內(nèi)核和2.4 GHz的射頻收發(fā)，本芯片的設(shè)計(jì)內(nèi)部有8 Kbyte的RAM和非常豐富的外設(shè)，有32 kByte，64 kByte和128 kByte三種不同的版本及高性能和低功耗的8051微控制器核。本芯片有優(yōu)良的無(wú)線接收靈敏度和強(qiáng)大的抗干擾性。在低功耗式時(shí)僅900 nA的電流流耗，有外部的中斷或定時(shí)喚醒系統(tǒng)。在待機(jī)模式時(shí)只有600 nA的電流消耗。CC2430具有CSMA/CA功能，擁有非常寬裕的電壓工作范圍(2.0～3.6 V)，具有數(shù)字化信號(hào)強(qiáng)度的寄存器和DMA功能，里面自動(dòng)的帶有1.25 V基準(zhǔn)源和溫度傳感器，有8路14位模數(shù)轉(zhuǎn)換。有安全協(xié)處理器AES，有2個(gè)強(qiáng)大的串口和符合IEEE 802.15.4 規(guī)范的 MAC。

MPXY8020A是非常適合于汽車(chē)輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)的傳感器。本芯片內(nèi)部集成了壓力傳感器以及溫度傳感器、SPI串行數(shù)據(jù)接口、模擬值比較電路、自動(dòng)喚醒電路等。MPXY8020A的壓力檢測(cè)范圍0～637 kPa，溫度檢測(cè)范圍是－40℃～125℃。且采用MPXY8020A逐次逼近的結(jié)果，測(cè)量結(jié)果很精確。

3 胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的胎壓檢測(cè)系統(tǒng)主要分為兩部分，一部分是采集端的硬件設(shè)計(jì)，另外一部分是終端處理部分的設(shè)計(jì)。

采集端主要是由CC2430和MPXY8020A兩塊芯片構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)輪胎的壓力、溫度的信息的采集，并且將采集的數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)的發(fā)送給數(shù)據(jù)處理終端。

終端數(shù)據(jù)處理部分主要是接收采集端的數(shù)據(jù)，并且將采集端的數(shù)據(jù)匯總且分析出輪胎的工作狀態(tài)，同時(shí)將數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)保存至存儲(chǔ)芯片，如果存在異常，則顯示報(bào)警，然后語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)，提醒駕駛員做好相應(yīng)的預(yù)防措施。本系統(tǒng)上集成了GPRS模塊，用戶(hù)無(wú)論何時(shí)何地都能知道自己的汽車(chē)輪胎的安全狀態(tài)，同時(shí)也能隨時(shí)知道汽車(chē)的安全狀態(tài)，也可以進(jìn)行定位，保證了汽車(chē)的安全。

4 總結(jié)

本次設(shè)計(jì)的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎的壓力和溫度。還可以對(duì)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示，一旦輪胎出現(xiàn)異常，便會(huì)馬上提醒司機(jī)注意并且及時(shí)采取措施。所以說(shuō)本設(shè)計(jì)既可以延長(zhǎng)輪胎的使用壽命也可以減少因輪胎壓力和溫度而引起的交通事故。

本研究所做的主要工作有:

A.從各個(gè)方面分析了輪胎爆胎的原因，壓力和溫度是衡量輪胎的重要參數(shù)，表明輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)非常重要。

B.本次設(shè)計(jì)從汽車(chē)輪胎壓力和溫度的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行總體分析，較傳統(tǒng)的解決方案有很大的創(chuàng)新。

C.根據(jù)系統(tǒng)的需求，本次設(shè)計(jì)完成了符合要求PCB設(shè)計(jì)、電路板焊接、程序的編寫(xiě)，整體測(cè)試通過(guò)。

本研究的不足之處:

由于本次設(shè)計(jì)只是經(jīng)過(guò)常規(guī)的測(cè)試，沒(méi)有進(jìn)入恒溫箱，防水的測(cè)試，以后試用的環(huán)境可能會(huì)受限;由于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)是要進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)試，而本次測(cè)試的時(shí)間只有一個(gè)月，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也存在隱患。