汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1、1 引言汽車在高速行駛中,輪胎故障是所有駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的,也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。中國(guó)正進(jìn)入家庭汽車的高速增長(zhǎng)期，輪胎安全是汽車安全性能評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，輪胎爆胎由于其不可預(yù)測(cè)性和不可控制而成為突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，極大地威脅著汽車的行駛安全。恰當(dāng)?shù)妮喬コ錃鈮毫κ潜ＷC汽車安全、平穩(wěn)行駛的關(guān)鍵因素。及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)超過(guò)或低于輪胎壓力標(biāo)準(zhǔn)范圍的異常狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警，是減少由輪胎爆胎引發(fā)的交通事故的有效途徑。于是汽車輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TPMS(Tire Pressure Monitoring System)開(kāi)始得到開(kāi)發(fā)與使用。11 課題的背景據(jù)交警部門(mén)統(tǒng)

2、計(jì)，輪胎爆胎、疲勞駕駛和超速行駛是造成高速公路交通事故的三個(gè)重要原因，其中輪胎爆胎由于其不可預(yù)測(cè)性和不可控制性而成為首要因素，在中國(guó)高速公路上發(fā)生的交通事故更有70%是由輪胎爆胎引發(fā)的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在高速公路上發(fā)生的交通事故有70%-80%是由于爆胎引起的。怎樣防止爆胎已成為安全駕駛的一個(gè)重要課題。中國(guó)國(guó)家橡膠輪胎質(zhì)量監(jiān)督中心的專家分析，保持標(biāo)準(zhǔn)的輪胎氣壓行駛和及時(shí)發(fā)現(xiàn)輪胎漏氣是防止爆胎的關(guān)鍵。而汽車胎壓監(jiān)視系統(tǒng)（TPMS：Tire Pressure Monitoring System）毫無(wú)疑問(wèn)將是理想的工具。凡世通（Firestone）輪胎的質(zhì)量問(wèn)題，造成了超過(guò)千人的傷亡，此事引起了業(yè)界和美國(guó)政

3、府的高度關(guān)注，普利斯通/凡世通公司曾被迫一次收回650萬(wàn)只輪胎。據(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，另外，每年75%的輪胎故障是由于輪胎滲漏或充氣不足引起的。由于每年造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，美國(guó)政府要求汽車制造商加速發(fā)展TPMS系統(tǒng)，以求減少輪胎事故的發(fā)生。針對(duì)這一問(wèn)題，2001年7月，美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）出臺(tái)相應(yīng)法案規(guī)定，法案要求到2007年，所有在美國(guó)銷售的汽車都必須安裝輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)。并制定了輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS：Tire Pressure Monitoring System）的技術(shù)規(guī)范。德國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)家也處

4、于建議性安裝階段。相信在不久的將來(lái)，輪胎壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)必將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。12 研究趨勢(shì)當(dāng)今的汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)方式都可以歸類為直接輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和間接輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)技術(shù)和檢測(cè)模式的分析表明，間接測(cè)量方法因測(cè)量精度低和在高速測(cè)量時(shí)存在盲區(qū)等弊端，這種方式將逐漸被淘汰。直接輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)才是市場(chǎng)上汽車產(chǎn)品尋求安裝保證輪胎安全性的主要發(fā)展方向。同時(shí)輪胎爆胎預(yù)警裝置系統(tǒng)作為一項(xiàng)新技術(shù)，能夠?yàn)檎囂峁┹喬毫蜏囟鹊葼顟B(tài)信息，必將成為汽車整車控制系統(tǒng)單元的一部分，同時(shí)對(duì)汽車電子信息共享的研究具有重要意義。2 輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及工作原理目前，汽車胎壓監(jiān)視系統(tǒng)（TPMS：

5、Tire Pressure Monitoring System）主要分為兩類:一種是基于車輪速度的間接式TPMS，它通過(guò)比較各個(gè)車輪之間轉(zhuǎn)速的不同來(lái)間接判斷輪胎的氣壓狀態(tài)；而另一種是基于壓力傳感器的直接式TPMS，這種系統(tǒng)通過(guò)在輪胎內(nèi)部直接安裝傳感器來(lái)測(cè)量輪胎內(nèi)部的溫度和壓力，然后通過(guò)無(wú)線的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央系統(tǒng)進(jìn)行處理。21 間接式TPMS間接式TPMS是通過(guò)汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來(lái)比較車輪之間的轉(zhuǎn)速差別,以達(dá)到監(jiān)視胎壓的目的。如圖所示,該系統(tǒng)由以下幾個(gè)部件組成:1)4個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器;2)車身控制模塊(BCM);3)復(fù)位開(kāi)關(guān);4)輪胎壓力過(guò)低(LOWTIRE)報(bào)警燈;5)數(shù)據(jù)診斷接頭

6、(DLC);6)線束和連接器。圖 前、后車輪轉(zhuǎn)速傳感器當(dāng)汽車行駛時(shí),輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接收4個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器的車輪轉(zhuǎn)速信號(hào),進(jìn)行綜合分析當(dāng)某一個(gè)輪胎的氣壓太高或不足時(shí),輪胎的直徑就會(huì)變大或變小,車輪的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)產(chǎn)生變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將車輪轉(zhuǎn)速的變化情況同預(yù)先儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)值比較,就得出輪胎氣壓太高或不足,從點(diǎn)亮LOW TIRE報(bào)警燈。該類型系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是無(wú)法對(duì)兩個(gè)以上的輪胎同時(shí)缺氣的狀況和速度超過(guò)100公里/小時(shí)的情況進(jìn)行判斷。22 直接式TPMS直接式TPMS是利用安裝在每一個(gè)輪胎里的以鋰離子電池為電源的壓力傳感器來(lái)直接測(cè)量輪胎的氣壓,并通過(guò)無(wú)線調(diào)制發(fā)射到安裝在駕駛臺(tái)的監(jiān)視器上。它采用無(wú)線傳輸技術(shù),通

7、過(guò)胎壓監(jiān)測(cè)模塊接收模塊,對(duì)在行使過(guò)程中的汽車輪胎氣壓、溫度實(shí)時(shí)自動(dòng)地監(jiān)測(cè),對(duì)輪胎漏氣、低壓、溫度過(guò)高進(jìn)行報(bào)警,即在發(fā)生事故前發(fā)出警報(bào),提醒駕駛員采取措施,以防止爆胎事故的發(fā)生,為汽車駕駛者提供更可靠的保障。此外還有延長(zhǎng)輪胎使用壽命,節(jié)省燃油的功能。2.3 TPMS系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2 系統(tǒng)工作原理 TPMS系統(tǒng)主要由安裝在汽車輪胎內(nèi)的壓力、溫度base /my/tag_1_22120a24863a20256/ t _blank 傳感器， HYPERLINK :/ 51base /my/tag_21495a20449/ t _blank 信號(hào)處理單元、RF發(fā)射器組成的TPMS發(fā)射 HYPERLINK

8、:/ 51base /my/tag_22359a27169/ t _blank 模塊，安裝在汽車駕駛臺(tái)上的包括數(shù)字信號(hào)處理單元的RF接收器以及LCD組成。 一般情況下，一輛轎車需要4個(gè)TPMS發(fā)射模塊和1個(gè)TPMS接收器；而一輛卡車需要612個(gè)TPMS發(fā)射模塊。為了提高系統(tǒng)的接收能力和抗干擾能力，系統(tǒng)安裝時(shí)需要在汽車底盤(pán)安裝接收天線。由SP12傳感器、微 HYPERLINK :/ 51base /my/tag_1_22120a21046a25511/ t _blank 控制器、MC33493發(fā)射模塊、MC33594接收模塊等主要芯片組成的TPMS系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示。圖2.2 TPM

9、S系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)框圖圖2.2中，溫度壓力傳感器將采集到的溫度壓力數(shù)據(jù)通過(guò)I2C總線或RS232接口送到單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)送一使能信號(hào)ENABLE給發(fā)射器。當(dāng)為高電平時(shí)，發(fā)射機(jī)開(kāi)始工作，產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)給單片機(jī)，用于信號(hào)的同步。此時(shí)，單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)將得到的數(shù)據(jù)通過(guò)天線發(fā)射出去。接收機(jī)通過(guò)天線接收到信號(hào)后，首先置RESET引腳(用于 HYPERLINK :/ 51base /my/tag_32622a-29762/ t _blank 設(shè)置主從模式)為一低電平，此時(shí)微控制器為主機(jī)，通過(guò)MOSI線來(lái)設(shè)置作為從機(jī)的接收器內(nèi)的寄存器，設(shè)置好以后置RESET腳為高電平。此后微控制器為從機(jī)，而

10、接收器就變?yōu)橹鳈C(jī)。它產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，通過(guò)MOSI線將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)。此時(shí)單片機(jī)(帶有SPI接口)通過(guò)SPI接口與PC機(jī)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的連接，以達(dá)到在PC機(jī)上顯示報(bào)警的作用。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)考慮由于TPMS發(fā)射模塊工作在劇烈振動(dòng)、環(huán)境溫差變化大和不便于即時(shí)檢修的條件下，因此要求所有的器件要有很好的可靠性和穩(wěn)定性，能適應(yīng)工作在-40+125溫度范圍。為了縮小TPMS發(fā)射模塊的體積、節(jié)省功耗和增強(qiáng)功能，需要盡可能地選用具有多種功能的小型射頻收發(fā)芯片。隨著能源問(wèn)題越來(lái)越被重視，系統(tǒng)節(jié)能成為本設(shè)計(jì)考慮的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題。為了提高TPMS發(fā)射模塊在一節(jié)鋰 HYPERLINK :/ 51base /my/t

11、ag_1_27744a30005/ t _blank 電池下的工作時(shí)間，應(yīng)該在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)讓系統(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。喚醒TPMS系統(tǒng)中的發(fā)射部分，可采用這樣一種方法：在傳感器模塊中增加加速度傳感器，利用其對(duì)運(yùn)動(dòng)的敏感性，實(shí)現(xiàn)汽車啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)開(kāi)機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)自檢；汽車高速行駛時(shí)按運(yùn)動(dòng)速度自動(dòng)智能確定檢測(cè)時(shí)間周期，利用軟件設(shè)定安全期、敏感期和危險(xiǎn)期，以逐漸縮短巡回檢測(cè)周期和提高預(yù)警能力。喚醒TPMS系統(tǒng)的接收部分，可以利用接收機(jī)的一個(gè)引腳STROBE。在一個(gè)周期內(nèi)，當(dāng)檢測(cè)到有效的ID時(shí)，STROBE置高電平，此時(shí)接收芯片就由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)行狀態(tài)。3 無(wú)線條件下的通信問(wèn)題無(wú)線數(shù)據(jù)通信與有線數(shù)據(jù)通信相比，最大的不

12、同在于無(wú)線通信經(jīng)常存在較大干擾，通信質(zhì)量比較差。在輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)中無(wú)線傳輸模塊在整個(gè)系統(tǒng)中具有舉足輕重的作用，其性能的好壞直接決定了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒εc否、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否，這就要求系統(tǒng)必須對(duì)無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致的選擇。因此，在傳輸部分的應(yīng)用、選型、設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)依靠無(wú)線傳輸?shù)囊恍┗A(chǔ)理論做出選擇，在基于無(wú)線的輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)中對(duì)系統(tǒng)性能具有較大影響的參數(shù)為:1.傳輸?shù)目煽啃杂绊憛?shù)包括靈敏度、輸出功率、連接網(wǎng)絡(luò)選擇、操作的頻率等；2.無(wú)線傳輸?shù)念l率，可靠傳輸?shù)木嚯x；發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾。由于輪胎在汽車行駛過(guò)程中的高速旋轉(zhuǎn)和震動(dòng)，安置于輪胎內(nèi)部的輪胎模塊必須固定牢靠。當(dāng)發(fā)射電路

13、隨著輪胎旋轉(zhuǎn)到遠(yuǎn)離主機(jī)位置（如圖3.1的位置2）時(shí)，由于金屬輪輞對(duì)信號(hào)的屏蔽作用，主機(jī)模塊接收靈敏度將會(huì)有所下降。但在輪胎高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生影響。圖3.1 輪胎模塊無(wú)線發(fā)射示意圖 無(wú)線傳輸?shù)囊恍┗靖拍罱邮斩遂`敏度S:是指接收端在接收到的數(shù)據(jù)滿足誤碼率要求的前提下接收數(shù)據(jù)所需的最小功率。天線放大系數(shù)G:是指天線將輸出功率轉(zhuǎn)化為無(wú)線電能量的能力。多路徑衰減:是指由于信號(hào)到達(dá)接收天線的相位不同而引起的信號(hào)衰減。造成信號(hào)衰減的原因是由于信號(hào)從發(fā)送端到接收端經(jīng)過(guò)的路徑不同造成的，當(dāng)信號(hào)從發(fā)送端發(fā)出時(shí)一部分信號(hào)由一個(gè)路徑到達(dá)接收端，而另一部分信號(hào)卻從另外一條路徑到達(dá)接收端，由于信號(hào)到達(dá)

14、的相位不同所造成的信號(hào)的相互疊加和相互抵消就影響了天線接收的性能。 無(wú)線傳輸方式的選擇在短距離實(shí)用化的無(wú)線通訊系統(tǒng)中，目前主要有3種通訊方式:所謂藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離、低成本的無(wú)線連接技術(shù)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)拈_(kāi)放性方案。于1998年5月，由瑞典Ericsson、芬蘭Nokia、日本Toshiba、美國(guó)IBM和Intel公司等五家著名廠商在聯(lián)合開(kāi)展短程無(wú)線通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)時(shí)提出。這五家廠商還成立了藍(lán)牙特別興趣組(Bluetooth SIC)，盡力使藍(lán)牙技術(shù)能夠成為未來(lái)的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙技術(shù)的通訊頻率被定在2.45GHz ISM頻帶上，其作用半徑在

15、發(fā)射功率為1毫瓦的時(shí)候?yàn)?0米，通信協(xié)議和堆棧復(fù)雜，需要專門(mén)設(shè)備開(kāi)發(fā)，最便宜的儀器也要5-8萬(wàn)美元。藍(lán)牙技術(shù)解決了小型移動(dòng)設(shè)備間的無(wú)線互連問(wèn)題。它的硬件市場(chǎng)非常廣闊，涵蓋了局域網(wǎng)絡(luò)中的各類數(shù)據(jù)及語(yǔ)音設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、移動(dòng) 、小型個(gè)人數(shù)字助理等)。該技術(shù)并不想成為另一種無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)，顯然后者在市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了很多成品。雖然WLAN通過(guò)一個(gè)公用的主干可以有效地連接龐大的人群，但藍(lán)牙技術(shù)面向的卻是移動(dòng)設(shè)備間的小范圍連接，因而本質(zhì)上說(shuō)它是一種代替電纜的技術(shù)。射頻(Radio Frequency，簡(jiǎn)稱RF)技術(shù)是一種無(wú)線通信技術(shù)，其利用電磁波為載波來(lái)傳輸信息。RF技術(shù)使用幾個(gè)特定頻率中的一個(gè)

16、頻率傳輸數(shù)據(jù)，相鄰的WLAN用不同頻率。其產(chǎn)品既可工作在18-19GHz的特許頻帶，也可以在低功率的情況下工作于ISM(Industrial/Scientific/Medical，工業(yè)/科學(xué)/醫(yī)學(xué))頻段。在中等衰減的建筑物中，RF信號(hào)一般可穿透一至三堵墻。它可用于室外、開(kāi)放或封閉的室內(nèi)辦環(huán)境。目前使用的射頻芯片大多工作在433/868/915/2400MHz頻段，2.4GHz的高頻段使服務(wù)器與終端之間的通訊速率可達(dá)12Mbps，而且這個(gè)頻段由于干擾小，在絕大部分國(guó)家都不受無(wú)線管制。收發(fā)方式就是在 MCU的控制下，通過(guò)一個(gè)工作于 ISM 頻段的無(wú)線收發(fā)芯片直接將數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)囊环N無(wú)線通信方式

17、。無(wú)線收發(fā)芯片采用移頻鍵控進(jìn)行調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。 紅外技術(shù)(Infrared Data Association簡(jiǎn)稱IrDA)是一種短距離紅外線通訊技術(shù)，適合于低成本、跨平臺(tái)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)高速數(shù)據(jù)連接。紅外通訊標(biāo)準(zhǔn)是目前通訊行業(yè)普遍支持的近距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范。盡管通信距離只有幾米，紅外光卻是有許多優(yōu)勢(shì)的通訊媒介。它的小型化和低成本，很適合應(yīng)用在手機(jī)、電子商務(wù)、數(shù)字照相機(jī)等便攜式產(chǎn)品中。相對(duì)簡(jiǎn)單的紅外連接使它能適應(yīng)不同的操作系統(tǒng)和大范圍的傳輸速率。紅外連接比有線連接更安全可靠，它避免了因線纜和連接器磨損和斷裂造成的檢修。雖然3種通訊方式在通訊技術(shù)上都是采用的無(wú)線射頻技術(shù)，但是藍(lán)牙技術(shù)和紅外技

18、術(shù)并不是一種普通的RF技術(shù)，它們與普通的RF技術(shù)的區(qū)別如附錄C所示。在輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)系統(tǒng)中，從傳輸?shù)木嚯x (需達(dá)到10米左右)，從開(kāi)發(fā)成本、周期及滿足本系統(tǒng)實(shí)際的需要考慮，系統(tǒng)選擇RF收發(fā)方式作為系統(tǒng)的無(wú)線傳輸方式。輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中較關(guān)鍵的一點(diǎn)是數(shù)據(jù)的傳輸部分。整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸部分由兩部分組成：一是駕駛室中的無(wú)線接收部分，另外一部分是輪胎中的無(wú)線發(fā)射部分。這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、穩(wěn)定性，將是系統(tǒng)優(yōu)良性能的重要體現(xiàn)。一個(gè)完整的發(fā)射/接收電路不僅僅只是UHF發(fā)射/接收器及其外圍器件的簡(jiǎn)單連接，還要有適合數(shù)據(jù)發(fā)射/接收的匹配網(wǎng)絡(luò)（Matching Network）和天線（Antenna）。圖是

19、射頻發(fā)射/接收電路基本結(jié)構(gòu)框圖。圖 射頻發(fā)射/接收電路基本結(jié)構(gòu)框圖在射頻電路設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸，在源和負(fù)載之間以及各模塊之間插入一個(gè)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，通常這種無(wú)源網(wǎng)絡(luò)被稱為匹配網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際的匹配網(wǎng)絡(luò)不僅僅可以減小功率損耗，它們還具有減小噪聲干擾、提高功率容量和提高頻率響應(yīng)的線性度等功能。 天線設(shè)計(jì)天線是電磁波沿傳輸線路和在空間中進(jìn)行傳播的接口，在通信路徑中甚為重要的一部分。天線是無(wú)源器件，因此發(fā)射天線所輻射的功率不可能比來(lái)自發(fā)射機(jī)并進(jìn)入天線的功率更大，實(shí)際上，由于損耗的存在，前者總是比后者要小。天線是互易器件，就是說(shuō)，同一種設(shè)計(jì)既可以用作發(fā)射天線，也可以用作接收天線，性能都一樣地好，在無(wú)線通信中

20、，通常是同一天線既用作發(fā)射，也用作接收。（1）天線設(shè)計(jì)考慮（1）天線要與RF模塊連接，要解決阻抗匹配；（2）由于發(fā)射模塊是安裝在輪臺(tái)內(nèi)，因此要考慮運(yùn)動(dòng)對(duì)發(fā)射天線的影響；（3）要滿足小型化的需要。（2）外裝式天線與內(nèi)裝微帶天線的比較許多無(wú)線通信設(shè)備要求采用的天線要小而且要輕，且在主要的輻射方向上應(yīng)是準(zhǔn)全向的。在許多應(yīng)用中，要考慮對(duì)天線的電磁能量的比吸收率（SAR）都應(yīng)盡可能地小。而且，人們總希望能將天線集成到通信設(shè)備的印制電路板上。外裝式天線，如單極天線和螺旋天線目前廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備。外裝式天線有許多缺點(diǎn)：（1）不能集成到印制電路板上，增加了設(shè)備的總尺寸；（2）易于折斷和彎曲，需小心維護(hù)；（3

21、）天線比吸收率高且難于屏蔽，胎內(nèi)環(huán)境對(duì)天線的性能影響較大；（4）僅有一種極化特性，電氣性能較差；（5）外裝天線，尤其是螺旋天線還需要匹配電路，使成本和損耗都增加。與外裝式天線相反，內(nèi)裝微帶天線可被集成到通信設(shè)備的印制電路板上。這種天線具有機(jī)械剛性，不易被損壞；它們被固定在通信設(shè)備內(nèi)部，不額外增加設(shè)備尺寸，且易采用屏蔽技術(shù)來(lái)屏蔽天線，使其SAR值非常小。常規(guī)微帶天線并不滿足小尺寸、低費(fèi)用等特點(diǎn)，但通過(guò)對(duì)其許多參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化可減小天線尺寸、降低費(fèi)用、增寬帶寬，改善全向輻射特性，減小天線與電磁的相互影響。最簡(jiǎn)單的天線是1/4波長(zhǎng)單極印制天線。這種天線不僅易制作，而且可以通過(guò)高速長(zhǎng)度來(lái)適應(yīng)于不同的環(huán)境

22、TPMS系統(tǒng)主要硬件組成TPMS系統(tǒng)主要由TPMS傳感器、微控制器和無(wú)線射頻收發(fā)模塊幾個(gè)部分組成。(1) TPMS傳感器 TPMS傳感器是一個(gè)集成了 HYPERLINK :/ 51base /my/tag_20307a23548a21322/ t _blank 半導(dǎo)體壓力傳感器、溫度傳感器、數(shù)字信號(hào)處理單元和 HYPERLINK :/ 51base /electron/adhibition/power/ t _blank 電源管理器的SoC模塊。為了強(qiáng)化胎壓檢測(cè)功能，有不少TPMS傳感器模塊內(nèi)還增加了加速度傳感器、 HYPERLINK :/ 51base /my/tag_1_21387a300

23、05/ t _blank 電壓檢測(cè)、內(nèi)部時(shí)鐘、看門(mén)狗和帶12位ADC、4KB Flash、2KB ROM、128B RAM、128B EEPROM及其他功能的ASIC數(shù)字信號(hào)處理單元。這些功能單元使得TPMS傳感器不僅能實(shí)時(shí)檢測(cè)汽車開(kāi)動(dòng)中的輪胎壓力和胎內(nèi)溫度的變化，而且還能實(shí)現(xiàn)汽車移動(dòng)即時(shí)開(kāi)機(jī)、自動(dòng)喚醒和省電等功能。(2)微控制器這里微控制器采用Atmel公司推出的一種小型單片機(jī)89C205l，片內(nèi)含有2KB的Flash程序 HYPERLINK :/ 51base /electron/adhibition/memorizer/ t _blank 存儲(chǔ)器和128 B的片內(nèi) RAM。89C2051

24、共20引腳。其中P1口8腳，可以作為一般的準(zhǔn)雙向端口，在引腳的驅(qū)動(dòng)能力上，具有很強(qiáng)的下拉能力。工作電壓為2.76V。當(dāng)工作電壓在3V時(shí)，7969a30005/ t _blank 電流相當(dāng)于6V工作時(shí)的14，空閑時(shí)為1mA，掉電時(shí)僅為20mA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。主要特點(diǎn)為采用Flash存儲(chǔ)器技術(shù)，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容。其片內(nèi)程序的電可擦寫(xiě)特性，使得開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)比較容易。(3)無(wú)線射頻發(fā)射芯片MC33493摩托羅拉的MC33493器件是高溫集成UHF無(wú)線電發(fā)送模塊。可進(jìn)行OOK(On-Off Keying)或者FSK(Frequency Shift Keyin

25、g)兩種調(diào)制方式。該芯片采用TSSOP-14封裝，工作在300450 MHz頻段；具有FSK和OOK調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強(qiáng)，適合工業(yè)控制應(yīng)用；采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好；具有較小的發(fā)射功率，最大發(fā)射功率達(dá)0.18mW；數(shù)據(jù)速率可達(dá)9.6kbs；1.93.6V低工作電壓；功耗低，發(fā)射時(shí)電流11.6mA，發(fā)射待機(jī)狀態(tài)僅為0.8A(工作溫度在125)。圖3.3 MC33493引腳(4)無(wú)線射頻接收芯片MC33594摩托羅拉的MC33594器件是高溫集成UHF超外差無(wú)線電接收模塊。該芯片采用LQFP-24封裝，工作頻率在300450MHz頻段，電壓在4.55.5V范圍內(nèi)；接收靈敏度高達(dá)

26、-103dBm。芯片最大的特點(diǎn)是帶有一串行外設(shè)接口SPI(Serial Peripheral Intelface)。通過(guò)SPI，它允許 HYPERLINK :/ 51base /my/tag_1_85a80a67/ t _blank CPU與各種外圍接口器件以串行方式進(jìn)行nicate/ t _blank 通信，交換信息。SPI接口使用四條線：串行時(shí)鐘線(SCK)，主機(jī)輸入從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO，主機(jī)輸出從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線RESET。圖3.4 MC33594引腳圖 無(wú)線發(fā)射接口電路3.5 TPMS系統(tǒng)中的無(wú)線接口電路硬件設(shè)計(jì)TPMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)中較關(guān)鍵的一點(diǎn)是數(shù)據(jù)的傳輸部

27、分。整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸部分由兩部分組成：一是駕駛室中的無(wú)線接收部分，另外一部分是輪胎中的無(wú)線發(fā)射部分。這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、穩(wěn)定性，將是系統(tǒng)優(yōu)良性能的重要體現(xiàn)。(1)無(wú)線發(fā)射接口電路設(shè)計(jì)無(wú)線發(fā)射電路由發(fā)射芯片MC33493、AT89C2051單片機(jī)和電平轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。發(fā)射模塊中，引腳3(BAND引腳)接3V高電平，表示系統(tǒng)發(fā)射頻率為434MHz，用于選擇工作頻率；引腳14(MODE引腳)接高電平，表示系統(tǒng)選擇FSK調(diào)制模式。FSK調(diào)制方式定義為一個(gè)信號(hào)的兩個(gè)不同的頻移值分別表示數(shù)字高、低兩種電平。在這個(gè)系統(tǒng)中，低頻移表示數(shù)字高電平，高頻移表示數(shù)字低電平。發(fā)射芯片的FSK調(diào)制方式由與晶振串聯(lián)的下拉

28、負(fù)載電容C1來(lái)實(shí)現(xiàn)。與CFSK引腳相連的有一內(nèi)部 HYPERLINK :/ 51base /my/tag_20851a24320/ t _blank 開(kāi)關(guān)f(MHz)f，數(shù)字低電平表示為433.92 MHz+f。由于MC33493工作電平最大為3V，而微控制器89C2051工作電平最大為5V，要實(shí)現(xiàn)連接就必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)供電為5V，通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路為發(fā)射芯片供電。其發(fā)射芯片MC33493通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。它與89C2051單片機(jī)及接收機(jī)一起構(gòu)成無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)。(2)無(wú)線接收接口電路設(shè)計(jì)無(wú)線接收接口電路主要由接收芯片MC33594與AT89C2051單片機(jī)

29、構(gòu)成。接收芯片MC33594通過(guò)SPI接接口與單片機(jī)AT89C2051的IO口相連。該電路中，利用AT89C2051單片機(jī)的IO口模擬SPI接口，通過(guò)用軟件控制的方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送；利用并口P1.1來(lái)模擬SPI的SCK輸出端，P1.2模擬MCU的數(shù)據(jù)輸出端(MOSI)，P1.3模擬SPI的數(shù)據(jù)輸入端(MISO)，P1.4模擬SPI的從機(jī)選擇端RESET。在接收之前，首先置RESET引腳為低電平，使接收機(jī)變?yōu)閺臋C(jī)，而單片機(jī)變?yōu)橹鳈C(jī)。單片機(jī)通過(guò)MOSI信號(hào)線將單片機(jī)內(nèi)的程序?qū)懭虢邮諜C(jī)的配置寄存器里對(duì)接收機(jī)進(jìn)行配置，配置好后再置：RESET引腳為高電平。此時(shí)單片機(jī)變?yōu)閺臋C(jī)，而接收機(jī)變?yōu)橹鳈C(jī)，它產(chǎn)生

30、時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)數(shù)據(jù)由RFIN端接入，經(jīng)低噪聲放大器放大后送入混頻器，使其變換成中頻。在中頻級(jí)，經(jīng)變換的信號(hào)在送入解調(diào)器之前被放大和濾波。圖 無(wú)線接收接口電路為了與MC33594接收機(jī)所設(shè)定的SPI工作狀態(tài)在邏輯時(shí)序上協(xié)調(diào)一致，要使串行時(shí)鐘輸出P1.1的初始狀態(tài)為1，在選通MC33594后，置P1.1為O。此時(shí)AT89C2051單片機(jī)輸出1位SCK時(shí)鐘，同時(shí)，使MC33594串行左移，從而輸出1位數(shù)據(jù)至AT89C2051單片機(jī)的P1.3(模擬MCU的MISO線)，再置Pl.1為1，使AT89C2051單片機(jī)從P1.O輸出1位數(shù)據(jù)(先為高位)至AT89C2051單片機(jī)。至此模擬1位數(shù)據(jù)輸入輸出完成

31、。以后再置P1.1為0，模擬下一位的輸入輸出。依此循環(huán)8次，可完成1次通過(guò)SPI傳輸8位數(shù)據(jù)的操作。其程序包括MCU串行輸入、串行輸出和串行輸入輸出3個(gè)子程序。MCU串行輸入是從接收機(jī)的MISO線上接收8位數(shù)據(jù)并放入寄存器R0中；串行輸出是將AT89C2051單片機(jī)中R0寄存器的內(nèi)容傳送到接收機(jī)的MOSI線上；串行輸入輸出將AT89C2051單片機(jī)R0寄存器的內(nèi)容傳送到MC33594的MOSI線上，同時(shí)從MC33594的MISO線上接收8位數(shù)據(jù)。由MOSI引腳將接收到的數(shù)據(jù)送入到單片機(jī)，這樣數(shù)據(jù)就可以在PC機(jī)上進(jìn)行顯示了。3.6 通信協(xié)議為了實(shí)現(xiàn)4個(gè)輪胎模塊與中央接收模塊進(jìn)行 HYPERLIN

32、K :/ 51base /electron/adhibition/wireless/ t _blank 無(wú)線通信的目的，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都需要按要求支持一個(gè)簡(jiǎn)單的通信協(xié)議。數(shù)據(jù)以9600bps的速率傳送，采用FSK調(diào)制時(shí)，其發(fā)射方必須采用曼徹斯特編碼方式，只有這樣的碼型接收機(jī)才能夠接收。曼徹斯特編碼就是一個(gè)數(shù)字信號(hào)值在每一個(gè)比特位周期內(nèi)作高、低電平之間切換。前半周期低電平后半周期高電平表示數(shù)字O，而先高后低表示數(shù)字1。輪胎模塊以數(shù)據(jù)包(幀)的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)輪胎模塊中的MCU決定要發(fā)送數(shù)據(jù)(由傳感器采集到的溫度、壓力數(shù)據(jù))時(shí)，通過(guò)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的前導(dǎo)位喚醒接收模塊，隨后發(fā)送數(shù)據(jù)幀，其數(shù)據(jù)幀格式如下：

33、前導(dǎo)位設(shè)備ID壓力值溫度值狀態(tài)值校驗(yàn)和停止位163288882前導(dǎo)位。前同步碼的度為16位位且總設(shè)置為0 xFB86。這樣處理有三個(gè)目的：0 xF(1111)Romeo2至少需要4位的前同步碼來(lái)喚醒它，并讓它的內(nèi)部電路穩(wěn)定。0 xB8(1100 1000)Rome02中的寄存器2被 HYPERLINK :/ 51base /my/tag_31243a32534/ t _blank 編程為0 xB8，這樣使前同步碼中的0 xB8數(shù)據(jù)被驗(yàn)證并接通數(shù)據(jù)管理器。0 x6(0110)Romeo2中報(bào)頭被使能，它指示有實(shí)際的數(shù)據(jù)跟隨(以設(shè)備ID開(kāi)始)。設(shè)備ID。設(shè)備ID長(zhǎng)度為32位。當(dāng)每一個(gè)TPM輪胎模塊

34、MCU(RF2)被刷新，設(shè)備ID被編程地址為0 x78000 x7803。這個(gè)lD在實(shí)際中有很多用處，比如制造商的信息等；但是在這個(gè)演示模塊中，它僅被用來(lái)專門(mén)表示辨認(rèn)輪胎的信息，所以ID的4個(gè)字節(jié)在每一個(gè)數(shù)據(jù)幀接收后都要被檢測(cè)。如果ID不匹配，數(shù)據(jù)幀就會(huì)被忽略。當(dāng)接收機(jī)發(fā)現(xiàn)某個(gè)ID匹配，它就修改狀態(tài)字節(jié)來(lái)指示輪胎的位置。壓力值。壓力數(shù)據(jù)占8位，代表測(cè)量的輪胎壓力值。溫度值。溫度數(shù)據(jù)占8位，代表被測(cè)量的輪胎溫度值。狀態(tài)位。狀態(tài)位長(zhǎng)度為8位，用以表示輪胎模塊的電源電壓的變化及對(duì)應(yīng)輪胎ID匹配的位，目的是不需要接收機(jī)的MCU重復(fù)檢查輪胎ID。校驗(yàn)和。校驗(yàn)和長(zhǎng)度為8位，它的內(nèi)容取決于傳輸數(shù)據(jù)，主要是為

35、了提高傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。停止位。停止位的長(zhǎng)度為2位，用來(lái)指示數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。輪胎模塊傳輸程序流程因?yàn)檩喬ツK要適應(yīng)長(zhǎng)期工作，考慮到輪胎運(yùn)轉(zhuǎn)的平衡等因素又不能選擇大的電池，因此輪胎模塊傳輸程序的算法選擇不但要保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，同時(shí)還要保證最低的電能消耗。3.7 發(fā)射模塊發(fā)射程序流程關(guān)閉中斷后，進(jìn)行電源檢測(cè)。若壓力差值1大于存儲(chǔ)在ROM里設(shè)定的最大壓差值2，則說(shuō)明輪胎的壓力超限，需要報(bào)警。此時(shí)為增加接收機(jī)接收數(shù)據(jù)的可靠性，連續(xù)發(fā)送255幀。若其12，只發(fā)送1次數(shù)據(jù)幀。發(fā)射程序流程如圖所示。圖 發(fā)射模塊發(fā)射程序流程圖3.8 接收模塊接收程序流程接通電源后，接收機(jī)先后自行初始化和配置。一旦確認(rèn)接收機(jī)配

36、置完成，所有的 HYPERLINK :/ 51base /my/tag_68a69a76/ t _blank LED就閃爍一次告知使用者模塊準(zhǔn)備就緒。在收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，就要重新計(jì)算校驗(yàn)并與已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行比較。數(shù)據(jù)幀經(jīng)過(guò)確認(rèn)后，某個(gè)輪胎和ID則要與存儲(chǔ)在KX8存儲(chǔ)器中的4個(gè)ID值比較。如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)相配的ID，則數(shù)據(jù)就被處理并點(diǎn)亮相應(yīng)的LED。最后，數(shù)據(jù)幀通過(guò)串行口發(fā)送出去以供外部數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)。接收程序流程如圖所示。圖 接收模塊接收程序流程由于每個(gè)輪胎模塊要發(fā)送相同格式的數(shù)據(jù)，接收機(jī)控制器能在收到全部數(shù)據(jù)幀后中斷，這樣它可以在大部分時(shí)間都處于低能耗睡眠狀態(tài)。它還有許多節(jié)能選項(xiàng)，即使汽車

37、停很長(zhǎng)時(shí)間，也不會(huì)消耗完一塊電池。3.9 TPMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)分析1 信號(hào)可靠性要求TPMS是一個(gè)測(cè)量胎壓、溫度等，涉及安全信息的無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)，其信號(hào)可靠性是設(shè)計(jì)中始終要考慮的問(wèn)題。該信號(hào)可靠性包括兩個(gè)方面：數(shù)據(jù)接收率和誤碼率。數(shù)據(jù)接收率是指接收機(jī)能否可靠地收到發(fā)射機(jī)發(fā)射的每一幀數(shù)據(jù)，不僅涉及接收機(jī)的靈敏度和發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，還有一個(gè)重要的影響因素：當(dāng)發(fā)射機(jī)裝入輪胎而接收機(jī)放入車內(nèi)時(shí)，車體本身相當(dāng)于一個(gè)屏蔽盒，對(duì)信號(hào)的衰減相當(dāng)大，再加上多個(gè)發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)沖突及周圍環(huán)境的干擾等，導(dǎo)致系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收率較低。誤碼率是指發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)在傳輸途中因?yàn)橥饨绛h(huán)境干擾致使接收機(jī)收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)信息，導(dǎo)致系統(tǒng)

38、可靠性降低。2 環(huán)境要求TPMS作為汽車上應(yīng)用的產(chǎn)品，其環(huán)境適應(yīng)方面要求相當(dāng)嚴(yán)酷，特別是發(fā)射機(jī)，除了溫度范圍寬以外，還要達(dá)到防水、防鹽霧、抗振動(dòng)、抗沖擊、電磁兼容等諸多要求。這樣對(duì)原 HYPERLINK :/ 51base /machine/cailiao/ t _blank 材料提出很高的要求，比如電池的工作溫度必須達(dá)到-40125；發(fā)射機(jī)外殼必須采用高強(qiáng)度、高韌性、耐高低溫的材料等。TPMS發(fā)射機(jī)的生產(chǎn) HYPERLINK :/ 51base /machine/base/technics/ t _blank 工藝也要求很高，比如采用密封、灌膠等工藝，還要在生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)計(jì)諸多的環(huán)境試驗(yàn)。發(fā)射

39、機(jī)外殼的環(huán)境要求和基于對(duì)各種塑料材料的特性分析，采用尼龍、玻纖等合成材料設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)外殼，達(dá)到了抗振動(dòng)、抗沖擊、耐高低溫等設(shè)計(jì)要求；另外，對(duì)發(fā)射機(jī)的制作采用灌膠密封的方式，即使將發(fā)射機(jī)全部浸沒(méi)水中，也可以正常發(fā)射數(shù)據(jù)。3 體積重量要求TPMS發(fā)射模塊要裝入輪胎內(nèi)，則體積不能過(guò)大，太大會(huì)給輪胎安裝、拆卸造成很大的問(wèn)題；其次，發(fā)射模塊的重量要很輕，否則會(huì)對(duì)輪胎的動(dòng)平衡產(chǎn)生影響。因此在TPMS的設(shè)計(jì)中，對(duì)發(fā)射模塊的體積和重量都作了嚴(yán)格的限制，達(dá)到了體積小、重量輕的設(shè)計(jì)要求。4 使用壽命要求TPMS的使用壽命一般要達(dá)到810年，這對(duì)僅靠一只500mAh的電池(電池容量過(guò)大會(huì)增加發(fā)射模塊的體積和重量)維持

40、工作的發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)確實(shí)是不小的難題。除了硬件電路的設(shè)計(jì)功耗要極小以外，TPMS發(fā)射機(jī)的固件設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。4 PCB制作Prote99SE是一種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automantion,EDA)設(shè)計(jì)軟件，主要用于電路原理圖設(shè)計(jì)、印制電路板(PCB)設(shè)計(jì)、可編成邏輯器件(PLD)設(shè)計(jì)和電路信號(hào)仿真。故本設(shè)計(jì)選用功能強(qiáng)大的Prote99SE作為設(shè)計(jì)軟件。4.1 PCB簡(jiǎn)介現(xiàn)代電子產(chǎn)品,只要有集成電路等電子元器件,它們之間電氣互連都要用到PCB 。它提供集成電路等各種電子元器件固定裝配的機(jī)械支撐,實(shí)現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣,提供所要求的電

41、氣特性,如特性阻抗等。同時(shí)為自動(dòng)錫焊提供阻焊圖形；為元器件插裝、檢查、調(diào)試、維修提供識(shí)別字符和圖形，以便正確插裝元器件、快速對(duì)電子設(shè)備電路進(jìn)行維修。PCB一般可分為單層板、雙層板和多層板。本設(shè)計(jì)采用雙層板，其簡(jiǎn)單制作工藝流程如下: 雙層板印制板:CAM 光繪下料CNC鉆孔電鍍圖轉(zhuǎn)電鍍蝕刻中檢網(wǎng)印阻焊圖形常用綠油UV 固化網(wǎng)印字符標(biāo)記圖形UV 固化熱風(fēng)整平銑外形電氣開(kāi)短路測(cè)試最終檢驗(yàn)包裝包裝成品出廠。4.2 PCB布線與布局在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)必須遵守PCB設(shè)計(jì)的一般原則，并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計(jì)的要求。一 PCB設(shè)計(jì)的一般原則：要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導(dǎo)線的布設(shè)是很重要的。為了設(shè)計(jì)質(zhì)量

42、好、造價(jià)低的PCB應(yīng)遵循以下一般原則：首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過(guò)小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。在確定特殊元件的位置時(shí)要遵守以下原則：(1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。(2)某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。(3)重量超過(guò)

43、15g的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。 (4)對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。(5)應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。根據(jù)電路的功能單元對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則：(1)按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。(2)以每個(gè)功能電路的核心元件

44、為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。(3)在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀而且裝焊容易易于批量生產(chǎn)。(4)位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形。長(zhǎng)寬比為3：2成4：3。電路板面尺寸大于200 x150mm時(shí)應(yīng)考慮電路板所的機(jī)械強(qiáng)度。2布線布線的原則如下：(1)輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。(2)印制攝導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為

45、、寬度為1時(shí)通過(guò)2A的電流，溫度不會(huì)高于3，因此導(dǎo)線寬度為mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5-8mm。(3)印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀.這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。焊盤(pán)中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤(pán)太大易形成虛焊。焊盤(pán)外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑

46、。對(duì)高密度的數(shù)字電路，焊盤(pán)最小直徑可取(d+1.0)mm。4.3 PCB及電路抗干擾措施印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)常用措施做一些說(shuō)明。根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。地線設(shè)計(jì)的原則是:(1)數(shù)字地與模擬地分開(kāi)。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而租，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。(2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接

47、地線用很紉的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過(guò)三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在2-3mm以上。(3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成團(tuán)環(huán)路大多能提高抗噪聲能力?？傊?，在設(shè)計(jì)PCB版圖時(shí)要嚴(yán)格按照印制電路板設(shè)計(jì)流程，要遵守設(shè)計(jì)規(guī)則這樣才能繪制出符合要求的PCB圖。5 焊接5.1 焊接所需要的工具制作電路模塊，平時(shí)常用的一些工具如下所示：1、 HYPERLINK :/ ejdz /tp/dlt.jpg t _blank 電烙鐵 2、焊錫絲3、 HYPERLINK :/ ejdz /dl/smxj/830.jpg

48、 t _blank 萬(wàn)用表：于測(cè)量電阻、直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流等，總之，萬(wàn)用表的主要任務(wù)就是測(cè)量歐姆定律公式中3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)?，F(xiàn)在比較流行的是數(shù)字式的萬(wàn)用表，其中能夠自換量程的使用起來(lái)比較方便。4、電容表：用于測(cè)量電容器的容量5、邏輯筆：主要用來(lái)測(cè)試數(shù)字電路中的邏輯電平6、多功能電橋：主要用來(lái)測(cè)量萬(wàn)用表不能測(cè)量的電感等參數(shù)7、示波器：主要的作用是測(cè)試電路中各個(gè)級(jí)電壓波形，交、流直流電壓幅值、交流電的頻率和波形等都可以精確測(cè)量。簡(jiǎn)單的講，它就是電子愛(ài)好者和電子工程師的眼睛。5.2 電路板焊接流程及其注意事項(xiàng)1、焊接微小器件（電阻、電容等）。2、焊接電源部分，并進(jìn)行電源的調(diào)試，確保各

49、組電源的正確無(wú)誤。3、焊接IC。4、焊接接插件。5、電路焊接完畢，酒精浸泡10分鐘左右，用刷子洗刷干凈，晾干。6、電路板的檢查： A、元件有沒(méi)有錯(cuò)焊、漏焊 。 B、元件的方向、極性是否正確。 C、仔細(xì)檢查是否有短路和虛焊。注：電路板檢查應(yīng)重復(fù)兩三次。6 調(diào)試1 關(guān)閉中斷后，進(jìn)行電源檢測(cè)。2 置壓力差值1大于存儲(chǔ)在ROM里設(shè)定的最大壓差值2，則說(shuō)明輪胎的壓力超限，需要報(bào)警。此時(shí)為增加接收機(jī)接收數(shù)據(jù)的可靠性，連續(xù)發(fā)送255幀。若其12，只發(fā)送1次數(shù)據(jù)幀。3 接通電源后，接收機(jī)先后自行初始化和配置。4 接收機(jī)配置完成，所有的 HYPERLINK :/ 51base /my/tag_68a69a76/

50、 t _blank LED就閃爍一次告知使用者模塊準(zhǔn)備就緒。在收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，就要重新計(jì)算校驗(yàn)并與已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行比較。結(jié) 論輪胎壓力和溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)將成為汽車安全系統(tǒng)必備的功能之一。輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)能有效防止輪胎爆胎，避免因缺氣行駛造成的輪胎非正常磨損，避免油耗增加。本文研制的汽車輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)可在汽車行駛狀態(tài)下對(duì)輪胎漏氣、壓力不足或過(guò)高、輪胎溫度超標(biāo)等汽車輪胎爆胎隱患進(jìn)行監(jiān)控，并及時(shí)報(bào)警。系統(tǒng)工作壽命長(zhǎng)，能夠適應(yīng)較惡劣的工作環(huán)境。應(yīng)用該系統(tǒng)能夠在一定程度上預(yù)防輪胎爆胎的發(fā)生，從而提高汽車高速行駛的安全性，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。參 考 文 獻(xiàn)1 鄭青玉. HYPERLI

51、NK :/www ki /Article/CJFD1999-BJGY199902006.htm t _blank 微電腦信號(hào)發(fā)生與測(cè)量?jī)x之軟件實(shí)現(xiàn) J.北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 1999年02期2 鄭青玉. HYPERLINK :/www ki /Article/CJFD2002-BJGY200201006.htm t _blank 信號(hào)發(fā)生與測(cè)量?jī)x的開(kāi)發(fā) J.北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2002年01期3 孫國(guó)富. HYPERLINK :/www ki /Article/CJFD1998-BLGY801.013.htm t _blank 基于80C196KC的SRD系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究 J.Journal of Beijing Institute of Technology,1998年01期4 謝國(guó)華. HYPERLINK :/www ki /Article/CJFD2000-CANB200003011.htm t _blank 全位置自動(dòng)氬弧焊控制系統(tǒng)的研制 J.船舶工程, 2000年03期5 陸漢權(quán). HYPERLINK :/www ki /Article/CJFD1993-CGJS199304013.htm t _blank 晶體式諧振傳感器的計(jì)設(shè)與應(yīng)用 J.傳感技術(shù)學(xué)報(bào), 1993年04期6 李介明. HYP