專利名稱：胎溫胎壓檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體為胎溫胎壓檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
汽車輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)是一種新型的主動(dòng)直接式輪胎壓力監(jiān)測(cè)裝置，國(guó)際上通常又被叫做輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，英文通稱Tire Pressure Monitoring System(簡(jiǎn)稱TPMS),TPMS的作用是即時(shí)檢測(cè)輪胎的壓力和溫度信息，通過(guò)合理的分析處理數(shù)據(jù)并發(fā)送給駕駛室，以便及早發(fā)現(xiàn)汽車的輪胎異常。據(jù)交通部門統(tǒng)計(jì)，高速公路約46%的交通事故是由于輪胎故障引發(fā)的，而其中75%是因?yàn)樘哼^(guò)低、漏氣造成的爆胎，并且，高速行駛情況下，爆胎而導(dǎo)致的死亡率達(dá)到了 70%以上.另?yè)?jù)美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)最近的調(diào)查，美國(guó)每年有26萬(wàn)交通事故是由于輪胎氣壓低或滲漏造成的，每年75%的輪胎故障是由于輪胎滲漏或充氣不足引起的.美國(guó)每年的汽車銷量約為1500萬(wàn)輛(轎車/卡車)，平均每輛車需要4.2個(gè)輪胎(不包括備用胎)，如此數(shù)量巨大的需求和商業(yè)前景極大的刺激了 TPMS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從整車廠到半導(dǎo)體生產(chǎn)商都投入了大量的人力物力開(kāi)展TPMS的研究工作。傳統(tǒng)TPMS只能測(cè)量汽車輪胎的壓力和溫度值，另外在測(cè)量精度和傳輸延遲方面有很大的局限性，司機(jī)很難僅僅通過(guò)溫度和壓力數(shù)據(jù)來(lái)判斷輪胎的運(yùn)作狀態(tài)和預(yù)測(cè)危險(xiǎn)地來(lái)臨。另外傳統(tǒng)TPMS無(wú)法兼顧每個(gè)輪胎的實(shí)時(shí)情況，對(duì)不同輪胎發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)來(lái)源的追蹤。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的胎溫胎壓檢測(cè)系統(tǒng)，其在針對(duì)輪胎壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)，還針對(duì)各種故障級(jí)別對(duì)輪胎的狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，另設(shè)有開(kāi)機(jī)自檢和輪胎壓力溫度值顯示功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輪胎壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及預(yù)測(cè)報(bào)警，針對(duì)系統(tǒng)的成本和使用周期問(wèn)題，本發(fā)明利用軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)了低功耗、使用壽命長(zhǎng)的設(shè)計(jì)。其具體技術(shù)方案是這樣的:本發(fā)明包括兩個(gè)模塊:發(fā)射模塊和接收模塊。輪胎發(fā)射模塊主要包括傳感器、微處理器、RF發(fā)射器、LF接收器，實(shí)現(xiàn)胎壓數(shù)據(jù)的采集、處理和發(fā)送，同時(shí)接收來(lái)自車身低頻發(fā)射器的控制信息。進(jìn)一步特征在于:本發(fā)明采用飛思卡爾公司推出的集壓力、溫度和兩軸加速度傳感器、微控制器和RF輸出為一體的MPXY300作為發(fā)射模塊芯片。該芯片能對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、處理和傳輸；同時(shí)，系統(tǒng)采用高度集成的低壓收發(fā)器MC33696作為接收模塊的接收芯片，并結(jié)合兼容的MC9S08SL16作為主控芯片校驗(yàn)數(shù)據(jù)并顯示結(jié)果，用以告知駕駛員各個(gè)輪胎的情況。本發(fā)明還設(shè)計(jì)出一套適合TPMS的通信協(xié)議，該協(xié)議解決了傳統(tǒng)TMPS數(shù)據(jù)傳輸沖突，信息傳輸不可靠等缺點(diǎn)，對(duì)以后TPMS的發(fā)展有借鑒作用。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有TPMS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于:該系統(tǒng)是基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展加以應(yīng)用。(I)本發(fā)明包含開(kāi)機(jī)自檢功能:系統(tǒng)上電即開(kāi)始自檢，同時(shí)點(diǎn)亮故障報(bào)警燈，系統(tǒng)自檢在6S內(nèi)結(jié)束。(2)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?由于胎溫、胎壓數(shù)據(jù)是在比較惡劣的環(huán)境下進(jìn)行傳輸，所以數(shù)據(jù)發(fā)送和接受的可靠性顯得尤為關(guān)鍵，在本系統(tǒng)的通信協(xié)議模塊中，針對(duì)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的可靠信性都有所體現(xiàn)；(3)對(duì)輪胎運(yùn)行狀態(tài)的各種故障級(jí)別的判別分別進(jìn)行報(bào)警，預(yù)警內(nèi)容包括欠壓報(bào)警，高壓、高溫報(bào)警，快速漏氣報(bào)警，以及系統(tǒng)電壓、通信狀態(tài)的故障報(bào)警。(4)關(guān)于發(fā)射模塊的使用壽命，由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)中，所以能耗主要在于高頻的數(shù)據(jù)發(fā)送部分，針對(duì)車子運(yùn)行的各種狀態(tài)采用不同的休眠設(shè)定；(5)本發(fā)明針對(duì)大中型卡車、客車等車型輪胎只數(shù)較多解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臎_突問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明的內(nèi)部硬件圖；圖3、4是本發(fā)明的控制連接關(guān)系圖；圖5、6是本發(fā)明的軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于胎溫胎壓實(shí)時(shí)監(jiān)控，綜合考慮傳感器網(wǎng)絡(luò)中涉及的方面設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)。如圖1、2所示，本系統(tǒng)的外觀包括胎內(nèi)發(fā)射模塊和車內(nèi)接收模塊。η個(gè)發(fā)射模塊分別安裝在汽車輪胎的氣門芯上，如圖2左包括一塊鋰電池，集溫度、壓力傳感器，微控制器和RF發(fā)射為一體的ΜΡΧΥ8300芯片，天線和其他外圍電路。車內(nèi)接收模塊包括無(wú)線低壓收發(fā)器，控制芯片。圖3、4表示出芯片之間的管腳連接。如圖3所示，傳感器模塊在復(fù)位之后首先會(huì)讀取自己的工作狀態(tài)來(lái)設(shè)置自己的喚醒間隔，再通過(guò)各個(gè)傳感器測(cè)量的溫度、壓力等數(shù)值判定輪胎處于何種狀態(tài)，通過(guò)統(tǒng)一設(shè)定的編碼在合適的時(shí)間發(fā)送給車內(nèi)接收模塊。圖4表示，車內(nèi)模塊在第一次上電之后需要上位機(jī)(即只能中心)發(fā)出握手指令才能進(jìn)入正常工作模式，然后設(shè)置需要加入的輪胎編號(hào)，這樣避免了與其他車輛之間的信息串?dāng)_。接收傳感器芯片傳來(lái)的數(shù)據(jù)判斷是否需要發(fā)出警報(bào)，屬于哪一種故障類別發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)。如果駕駛員需要查看每個(gè)輪胎的實(shí)時(shí)信息，可以直接通過(guò)查看指令進(jìn)行查看。
權(quán)利要求
1.一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種新型胎溫胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在傳統(tǒng)TPMS的基礎(chǔ)上大大提升了測(cè)量精度，減小了傳輸延時(shí)和能量損耗。針對(duì)單一顯示輪胎溫度壓力數(shù)據(jù)的局限性，本發(fā)明將輪胎的故障級(jí)別進(jìn)行劃分，可預(yù)知危險(xiǎn)的來(lái)臨，并且駕駛員可以實(shí)時(shí)觀察每個(gè)輪胎的動(dòng)態(tài)信息。其包括傳感器發(fā)射模塊、接收模塊的設(shè)計(jì)。所述的發(fā)射模塊內(nèi)部安裝無(wú)線收發(fā)器連接電量檢測(cè)電路、加速度、溫度、壓力傳感器和信號(hào)燈，利用鋰電池進(jìn)行供電，該發(fā)明還完成了各種協(xié)議的制定以及發(fā)射芯片工作模式設(shè)計(jì)。所述的接收模塊內(nèi)部安裝無(wú)線接收器連接主控芯片，根據(jù)溫度壓力等值對(duì)故障進(jìn)行判別并實(shí)時(shí)顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于新型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型胎溫胎壓檢測(cè)系統(tǒng)。其特征在于:無(wú)線傳感器模塊采用集MCU、壓力傳感器、溫度傳感器、電壓檢測(cè)、加速傳感器于一體MPXY8300芯片，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能的要求以及產(chǎn)品性價(jià)比，兼顧整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)層面的因素，選擇Freescale的8位微控制器MC9S08SL16, RF接收芯片選擇由Freescale推出的單片集成PLL調(diào)諧UHF數(shù)據(jù)接收器MC33696。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種新型胎溫胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在傳統(tǒng)TPMS的基礎(chǔ)上大大提升了測(cè)量精度，減小了傳輸延時(shí)和能量損耗。針對(duì)單一顯示輪胎溫度壓力數(shù)據(jù)的局限性，本發(fā)明將輪胎的故障級(jí)別進(jìn)行劃分，可預(yù)知危險(xiǎn)的來(lái)臨，并且駕駛員可以實(shí)時(shí)觀察每個(gè)輪胎的動(dòng)態(tài)信息。其包括傳感器發(fā)射模塊、接收模塊的設(shè)計(jì)。所述的發(fā)射模塊內(nèi)部安裝無(wú)線收發(fā)器連接電量檢測(cè)電路、加速度、溫度、壓力傳感器和信號(hào)燈，利用鋰電池進(jìn)行供電，該發(fā)明還完成了各種協(xié)議的制定以及發(fā)射芯片工作模式設(shè)計(jì)。所述的接收模塊內(nèi)部安裝無(wú)線接收器連接主控芯片，根據(jù)溫度壓力等值對(duì)故障進(jìn)行判別并實(shí)時(shí)顯示。
文檔編號(hào)B60C23/20GK103158448SQ20111042439
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者彭力, 陳容, 張煒 申請(qǐng)人:江南大學(xué)