一、系统总体方案设计

1.理论分析

保持气压的确定，让轮胎尽量工作在额定的安全气压下，是汽车轮胎安全工作的前提条件，因此在使用过程中胎压的大范围波动变化会直接影响它的寿命，严重的会引发安全事故隐患。如图1所示，为某型号的汽车轮胎胎压变化与轮胎寿命的关系变化图。其中额定工作气压下的寿命为*。从图上可以看出，轮胎胎压过高或过低都对轮胎不利。

除气压外，温度对轮胎寿命的影响也非常大如图2所示。为某型轮胎的温度变化与行驶里程之间的关系。

2.TPMS硬件系统方案设计

本系统由发射和接收两部分组成，发射部分有四个模块，分别安装在汽车的四个轮胎中，接收系统安装在驾驶员座舱内，可实时显示四个轮胎的温度与压力。发射系统和接收系统之间无线采用单工异步数字通信方式进行通信。系统设计方案如图3所示。

3. TPMS软件系统方案设计

整个软件架构主要由三个模块组成：初始化模块、传感器数据测量模块、RF发射模块。这三个模块尽量做成函数包，方便移植和功能升级。

二、具体电路设计

1.发射系统设计

发射系统框图如图4所示，系统由测量轮胎内部压力、温度检测电路与信号放大电路、微处理器模块、射频发射模块等组成。工作过程是传感器将检测到的温度与压力信息转换为电信号，经过放大器放大再转换为数字信号传送给微处理器进行分析处理，zui后经射频发射电路以电磁波的形式发射出去。

2.传感器电路设计

SP12数字压力传感器芯片，基于MEMS技术来设计、生产的，集成了半导体压力及温度传感器，具有数字信号处理和电源管理器模块。为了增加胎压监测的精度及响应速度，传感器模块内部还增加了加速度检测、电源检测、内部时钟、模数转换、闪存及其他功能的数字信号处理单元。

3.射频发射单元电路设计

发射系统是装在轮胎内部，接收系统安装在驾驶室，它们之间采用无线数字通信的方式，无线射频发射单元电路图如图6所示，调节偏压电阻R3的阻值可以调节输出发射功率，现取R3=22K则发射功率可由W=U㎡/R算出，若所设的频率值小于其zui大发射功率10dBM,可有效地实现低功耗要求。

4.接收系统设计

接收系统主要包括解调电路、接收处理、声光报警器以及人机接口四部分，如图7所示。主要完成数据的接收和解调数据的处理、显示、声光报警器和手动设定单片机的功能。

三、软件系统设计

1.发射系统主程序设计

发射系统主控设计主要是将传感器送过来压力、温度信号进行分析、比较、编码，控制射频发射电路将信息发送出去。

2.接收系统程序设计

接收系统主要工作是，先调节得到温度值和压力值等数据。然后进行数据校验，判断ID、CRC校验码是否正确，如果不正确，则舍弃数据等待接收新数据。数据正确后将压力，温度与阀值进行比较，判断轮胎工作是否正常，并进行显示和报警操作。

3.无线异步通讯的软件设计

系统采用射频通信方式，为了实现轮胎发射系统和*接收系统间的无线通信，必须制定一个通讯协议。

4.软件抗干扰设计

轮胎的工作环境恶劣，实际工作中，容易出现尖峰误差。为了消除这些干扰因素，单片机的程序编程中使用了软件滤波的方法。