文档介绍：轮胎压力测量的低功耗实现摘要:该文针对直接式车辆轮胎压力的测量系统,给出轮胎压力测量模块的软硬件实现方案,重点介绍了在单片机程序控制下,进行轮胎参数测量、数据处理以及 FSK 调制、发射的处理过程。提出 SP12 在加速度测量过程中补偿值溢出问题的解决方法。实际测试结果表明合理有效的控制单片机、传感器和发送芯片的工作模式,可以实现轮胎压力测量的低功耗。关键词:低功耗;工作模式;电流消耗;测量 0 引言在直接式车辆轮胎压力监测系统中, 压力测量模块安装在轮胎内部, 故只能采用电池供电。从实际使用的角度看, 测量模块的功耗越小越好。因此, 在电路、芯片的选择和软件功能的实现等方面, 都需要充分考虑胎压测量模块低功耗设计的要求。本文以轮胎压力测量模块的硬件方案为基础, 针对所使用芯片的特性, 阐述了有效降低轮胎压力测量模块功率消耗的单片机程序设计方法。 1 轮胎压力测量模块的硬件实现 TPMS 系统的测量模块主要由传感器、单片机和调制发射芯片 3 部分组成, 如图 1 所示。图 1 轮胎压力测量模块原理框图其中的传感器采用英飞凌公司的 SP12 ,SP12 是轮胎压力检测的专用芯片, 压力测量范围为 100 -450kPa 。同时, 它还能测量轮胎的温度、加速度和供电电压等。并具有一个串行数据通信口, 与单片机进行指令和数据的交互。单片机使用 Microchip 公司的 PIC16F628 , 它是一款低功耗芯片, 具有在电路编程功能, 使编程和程序的更新变得十分方便。调制发射芯片采用英飞凌公司的 TDK5100 , 它是一块 ASK/ FSK 调制发送芯片, 频带范围为:433 - 435MHz 或 868 - 870MHz 。芯片内部集成了一个锁相环频率合成器和一个高效的功率放大器以驱动环路天线。单片机根据 SP12 的串行数据通信格式, 给相应的轮胎参数测量命令( 压力、温度、加速度或电压), 经过一定的测量时间等待, 再通过读取测量数据命令, 就可得到测量数据。单片机把 SP12 测量得到的数据进行曼彻斯特编码,以 9. 6kbps 的速率发送给 TDK5100 进行调制并发射。 TDK5100 工作在中心频率为 433. 92MHz 的 FSK 调制方式。 2 轮胎压力测量的低功耗实现 轮胎压力测量模块的低功耗设计方案选用的芯片都有低功耗和正常工作两种模式, 结合单片机的程序设计, 可以有效管理整个测量模块的功率消耗。如表 1 所示是传感器 SP12 、调制器 TDK5100 和单片机 PIC16F628 在各个工作模式下的电流消耗情况。表 1 SP12 、 TDK5100 和 PIC16F54 在各个工作模式下的电流消耗为了实现胎压测量模块的低功耗, 应尽可能使传感器 SP12 、单片机及发送芯片 TDK5100 工作在低功耗的休眠模式。根据胎压测量模块的实际工作环境: 车辆处于静止和行驶时的情况, 将模块的工作模式分为两种: 休眠模式和正常工作模式。单片机程序每隔 30s 控制 SP12 测量一次轮胎加速度, 根据加速度值的大小判断车辆的状态。当车辆处于静止状态时, 不需要进行胎压检测, 因此可以控制整个模块处于低功耗的休眠模式。当车辆处于正常的行驶状态时, 每隔 1min 由单片机控制 SP12 测量轮胎的压力、温度和电压各 1 次