[发明专利]胎温胎压检测系统的设计与实现

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，具体为胎温胎压检测系统的设计与实现。

背景技术

汽车轮胎爆胎预警系统是一种新型的主动直接式轮胎压力监测装置，国际上通常又被叫做轮胎压力监测系统，英文通称Tire Pressure Monitoring System(简称TPMS)，TPMS的作用是即时检测轮胎的压力和温度信息，通过合理的分析处理数据并发送给驾驶室，以便及早发现汽车的轮胎异常。

据交通部门统计，高速公路约46％的交通事故是由于轮胎故障引发的，而其中75％是因为胎压过低、漏气造成的爆胎，并且，高速行驶情况下，爆胎而导致的死亡率达到了70％以上.另据美国汽车工程师学会最近的调查，美国每年有26万交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的，每年75％的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的.美国每年的汽车销量约为1500万辆(轿车/卡车)，平均每辆车需要4.2个轮胎(不包括备用胎)，如此数量巨大的需求和商业前景极大的刺激了TPMS产业的发展，从整车厂到半导体生产商都投入了大量的人力物力开展TPMS的研究工作。

传统TPMS只能测量汽车轮胎的压力和温度值，另外在测量精度和传输延迟方面有很大的局限性，司机很难仅仅通过温度和压力数据来判断轮胎的运作状态和预测危险地来临。另外传统TPMS无法兼顾每个轮胎的实时情况，对不同轮胎发来的数据无法进行数据来源的追踪。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了一种基于无线传感器网络的胎温胎压检测系统，其在针对轮胎压力进行实时监控的同时，还针对各种故障级别对轮胎的状态进行报警，为保证系统的稳定性，另设有开机自检和轮胎压力温度值显示功能，从而实现对轮胎压力进行实时监控及预测报警，针对系统的成本和使用周期问题，本发明利用软硬件结合实现了低功耗、使用寿命长的设计。

其具体技术方案是这样的：本发明包括两个模块：发射模块和接收模块。轮胎发射模块主要包括传感器、微处理器、RF发射器、LF接收器，实现胎压数据的采集、处理和发送，同时接收来自车身低频发射器的控制信息。

进一步特征在于：本发明采用飞思卡尔公司推出的集压力、温度和两轴加速度传感器、微控制器和RF输出为一体的MPXY300作为发射模块芯片。该芯片能对相关参数进行测量、处理和传输；同时，系统采用高度集成的低压收发器MC33696作为接收模块的接收芯片，并结合兼容的MC9S08SL16作为主控芯片校验数据并显示结果，用以告知驾驶员各个轮胎的情况。本发明还设计出一套适合TPMS的通信协议，该协议解决了传统TMPS数据传输冲突，信息传输不可靠等缺点，对以后TPMS的发展有借鉴作用。

本发明相对于现有TPMS系统的优点在于：该系统是基于无线传感器网络的设计，结合无线传感器网络的发展加以应用。(1)本发明包含开机自检功能：系统上电即开始自检，同时点亮故障报警灯，系统自检在6s内结束。(2)数据传输的高可靠性：由于胎温、胎压数据是在比较恶劣的环境下进行传输，所以数据发送和接受的可靠性显得尤为关键，在本系统的通信协议模块中，针对数据及系统的可靠信性都有所体现；(3)对轮胎运行状态的各种故障级别的判别分别进行报警，预警内容包括欠压报警，高压、高温报警，快速漏气报警，以及系统电压、通信状态的故障报警。(4)关于发射模块的使用寿命，由于本系统设计的模块大部分时间处于休眠状态中，所以能耗主要在于高频的数据发送部分，针对车子运行的各种状态采用不同的休眠设定；(5)本发明针对大中型卡车、客车等车型轮胎只数较多解决了数据传输的冲突问题。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图；

图2是本发明的内部硬件图；

图3、4是本发明的控制连接关系图；

图5、6是本发明的软件流程图。

具体实施方式

本发明将无线传感器网络应用于胎温胎压实时监控，综合考虑传感器网络中涉及的方面设计了该系统。

如图1、2所示，本系统的外观包括胎内发射模块和车内接收模块。n个发射模块分别安装在汽车轮胎的气门芯上，如图2左包括一块锂电池，集温度、压力传感器，微控制器和RF发射为一体的MPXY8300芯片，天线和其他外围电路。车内接收模块包括无线低压收发器，控制芯片。图3、4表示出芯片之间的管脚连接。

如图3所示，传感器模块在复位之后首先会读取自己的工作状态来设置自己的唤醒间隔，再通过各个传感器测量的温度、压力等数值判定轮胎处于何种状态，通过统一设定的编码在合适的时间发送给车内接收模块。图4表示，车内模块在第一次上电之后需要上位机(即只能中心)发出握手指令才能进入正常工作模式，然后设置需要加入的轮胎编号，这样避免了与其他车辆之间的信息串扰。接收传感器芯片传来的数据判断是否需要发出警报，属于哪一种故障类别发出相应的警报。如果驾驶员需要查看每个轮胎的实时信息，可以直接通过查看指令进行查看。