CN201009689Y - 车辆轮胎压力监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车辆轮胎压力监测装置，包括轮胎压力传感器、大气压力传感器、发送器、接收器、处理器和显示装置，设置在车辆轮胎内的发送器与传感器连接并将传感器测得的数据进行发射；设置在车箱内的接收器接收和解调数据并向处理器输出数据；处理器与大气压力传感器连接，将接收到的车辆轮胎内的数据与大气压力数据进行对比和处理，并将处理结果由显示装置进行显示和报警。本实用新型将轮胎内的气压和温度参数用无线发射的方式传递到接收显示器，并与大气压力对比，确定轮胎气压的安全范围，并及时通知驾驶员，避免由于轮胎的问题引起事故。本实用新型适用于各种行车环境，特别适合在高原上行车时使用。
Description
一、技术领域
本发明属于汽车电子安全领域。具体地说是一种在不同大气压力下均适用的车辆轮胎压力监测装置。
二、背景技术
随着社会经济的不断发展，汽车作为交通工具得到了广泛的应用，汽车行驶的安全性能由于与人的生命密切相关，受到了普遍重视。车辆轮胎作为汽车行驶安全的一个重要因素，越来越受到大家的关注。
现有的轮胎压力监控装置包括压力传感器、发送器、接收器和处理器。它通过在汽车轮胎里安装传感发射器，将轮胎内的气压和温度参数用无线发射的方式传递到接收显示器，及时通知驾驶员，使驾驶员能够根据情况采取措施，避免由于轮胎的问题引起事故。同时可以接收倒车雷达的信号数据显示车后状态并提示报警。
其中，传感器：MPXY80x0也称为Daytona。它是表面经过微机械加工的电容性机电系统(MEMS)压力传感器。Daytona包括压力变频器、正温度系数集成电阻温度传感器和生产校准的压力和温度8位数字输出所需的全部线路，所有应用均在一个冲模上提供。
发送器68HC908RF2也称为RF2，由两个芯片组成。一个是2KB闪存HC08 MCU(与MC68HC908RK2部件号相同)；另一个是RF发送器，能在几百米的有效距离内传输数字数据(与MC33493部件号相同，也称为Tango3)。
天线采用PCB天线。
RF接收器：MC33594也称为Romeo2，是兼容RF2的接收器。Romeo2能够接收并解调Manchester编码数据，并能在普通的串行外围接口(SPI)上输出本数据。
MCU：MC68HC908KX8也称为KX8，该MCU是本演示随机选择的。飞思卡尔提供大量适用于汽车的MCU选项。
研究表明，在高原地区汽车行驶爆胎的主要原因是大气压力的变化，造成轮胎的气压过高或过低。由于轮胎内的气压本身并没有变化，大气压力过高迫使轮胎内缩，呈缺气状态；大气压力过低时，造成轮胎膨胀，呈压力过高状态。这两种状态都是轮胎压力温度监测系统需要报警的状态；但是因为轮胎内的气压本身并没有变化，导致现有的轮胎压力温度监测装置不会报警。
目前在全世界所有轮胎压力温度监测系统的产品都没有将大气压力考虑进去，因而就不能将测量得到的数据与大气压力对比。现有技术的缺点是：在高原等大气压力发生了变化的情况下，不能起到监测汽车轮胎压力，使其工作在最佳状态的作用，相反给驾驶人员造成轮胎压力正常的假象，成为安全隐患。
三、发明内容
本实用新型的目的在于提供一种车辆轮胎压力监测装置，该装置将轮胎内的气压和温度参数用无线发射的方式传递到处理器内，处理器将接收到的数据与大气压力对比处理后显示，及时通知驾驶员，使驾驶员能够根据情况采取措施，避免由于大气压力变化而引发的爆胎事故。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种车辆轮胎压力监测装置，包括压力传感器、发送器、接收器、处理器和显示装置，压力传感器和发送器均设置在车辆轮胎内；接收器、处理器和显示装置均设置在车辆车箱内；发送器与传感器连接并将传感器测得的数据进行发射；接收器接收和解调数据并向处理器输出数据；其特征在于：在车辆车箱内设有与处理器连接的大气压力传感器，处理器将接收到的车辆轮胎内的数据与大气压力传感器传送来的大气压力数据进行对比和处理，并将处理结果由显示装置进行显示和报警。
本实用新型中，发送器为MC68HC908RF2，接收器为MC33594，即Remeo2。安装在车辆每个车轮上的压力传感器MPXY8020A5测得的数据反馈给发送器MC68HC908RF2(STC89C58RD+)。接收器和处理器一般安装在仪表板附近。
本实用新型中，所述压力传感器Daytona是一种表面微机械型电容性微机电系统单芯片压力传感器，包括压力变换器、正温度系数扩散电阻温度传感器和所有必需电路，用以产生一个校准的8bit温度和压力数字输出。
压力传感器Daytona特点：专用于TPMS温度和压力测量；单片MEMS微机械压力感应单元；3V工作电压；低功耗、待机电流600nA；压力采样电流1.5mA；温度采样电流500uA；4种工作模式灵活运用以求节电；内置低频振荡器，可用于唤醒中央处理器(MCU)；8位数据输出；SSOP封装；介质保护；优化的MC68HC908RF2接口连结。
发送器(MCU+RF也称RF2)由两个芯片组成。第一个是2KB快闪HC08 MCU；第2个是RF发射器，在自由空间中能传输数字达几百米。RF2是高性能、低功耗、32引脚、LQFP表贴器件，具有HC08内核、2K Flash存储器、256字节专用Flash数据字节存放、128字节RAM、17位寻址、16位索引寄存器和堆栈指针、8个通用I/O口、6个具有键盘中断功能的输入、2个LED输出；另外，它还集成了Tango3、低功耗PLL锁相环射频发送器、可以完成数字信号的调制发送，支持315/434/868MHz的FSK和ASK调制方式，具有控制发送和输出功率的功能。射频发送器Tango3、即MC33493支持315/433MH载波，OOK和FSK调制方式、低待机电流(0.1nA)，输出功率可调(达5dBM)、数据传输率最大11Kbps、集成PLL锁相环和VCO压频振荡器、外部元器件少等。
发射天线采用螺旋天线，配合外围器件合适的参数达到输出最大化的目的。在轿车实际测量时，高速行驶不丢包。能满足产品的实际使用。
电源部分采用电源滤波的方式，滤除由于电压波动产生的低电压发射失效问题，延长了电池使用寿命。满足产品五年以上使用寿命的要求。
接收器采用射频接收器Remeo2。Remeo2即MC33594，兼容RF2，接收和解调Manchester编码数据、通过通用的SPI总线向处理器输出数据。支持315/433MH载波；OOK和FSK调制方式；低功耗、待机电流10nA；数据管理器支持自解或语音贞测；时钟恢复功能支持Manchester编码信号；可通过SPI总线设置；仅需很少的外围器件。
大气压力传感器采用SCP1000，数据输出给接收处理器。
接收处理器(STC89C58RD+)具有32KFLASH，能满足汉字显示和多功能对程序空间的要求。处理器对数据进行处理并将处理结果进行显示，LCD显示屏采用128X64点阵，满足汉字显示(同时显示4个轮胎的压力和温度)和多功能对显示屏的要求。当轮胎的压力和温度数据超出预先设定的警戒线后，即进行报警。
本实用新型的通讯协议和数据格式。
本实用新型数据采用Manchester编码、FSK调制的方式发送。数据发送速率是9600bps。Manchester编码利用高电频变到低电频表示0，低电频变到高电频表示1。FSK调制时，利用两个不同的频率来表示数字高或数字低信号。在本实用新型中用较低的频率表示1、较高的频率表示0。Remeo2接收器的数据管理器已经设置成这样的调制和解调方式。当轮胎模块设置成发送数据时，它先唤醒接收器、然后发送数据帧、最后到睡眠状态。一个完整的数据帧由以下几部分构成：(a)、前导同步位(Preamble)，共16bit，通常设为16进制的FB86。前4位(1111)是Remeo2必需的，用来唤醒接收器并将建立内部电路。接下来的8bit(B8)，是Remeo2中的配置寄存器CR2中的配置值，目的是用来启动数据管理器。剩余的4 bit位(0110)用来激活Remeo2的工作，表明有效数据的开始，以器件的ID号开始。(b)、紧随前导位(Preamble)的有效数据是器件的ID号，共32bit，用来区别不同的发射器。(c)压力和温度信号，各占8bit。(d)、状态信号，占8bit。(e)、8bit的校验核和2bit的停止位。整个完整的数据帧共包含82数据位。其中，8位的状态信号在参考方案中仅使用了3位，其余的保留给产品设计时使用。校验核可帮助减少由其他因素引起的干扰，保证数据的完整和正确。两个停止位通知接收器传送数据完毕。
本实用新型的工作原理如下：
轮胎内的压力传感器每3秒钟被唤醒；测量压力：将最大/最小值存入RAM中，如果没有变化，增加计数器，返回STOP；经过平均7个计数，约20秒后，将数据传至接收器模块；如果有较大的变化，则进入快速发送模式，连续测量并发送10次。
发射器RF2时序发送要求如图4所示。左边是发送器的状态机，有4个状态：状态1是待机状态，此时电路从电源处索取的电流非常小；当使能信号为1时，进入状态2-PLL锁相环锁相期，数据时钟开始建立，见图4右侧；经过一定的建立时间后，进入状态3-PLL锁相环锁住期，如果时间T小于锁相环锁住所需要的时间，那么就会停留在状态2(锁向环锁相期)；接下来进入状态4发送模式，数据送入引脚data，并经调制后发送出去。一旦发生电源电压低于规定值，进入电路关机状态，只有在enable使能信号上发出一个低电平，才能唤醒它。
接收器上电复位后，初始化STC89C58RD+，配置Remeo2，并验证；配置失败点亮LED灯，成功的化，闪烁LED灯，之后等待SPI接口上的数据帧和大气压力传感器的数据；收到后，判断校验核，正确则按照规定的要求处理，同时控制LED灯的显示，然后通过外围电路实现接收、处理、报警、汉字显示、倒车雷达显示报警的功能。
本实用新型中，显示装置可以采用LCD显示屏、液晶显示屏、扬声器等设备。其中倒车雷达显示报警功能的实现采用单线通讯的方式，在倒车时读取倒车雷达的数据，经过处理显示及报警。
本实用新型为了方便汽车生产厂家大量录入轮胎传感发射器编号，另配有射频卡和读卡器。通过与接收器的通讯，实现自动轮胎传感发射器编号输入功能。
本实用新型中设有大气压力传感器，它通过在汽车轮胎里安装传感发射器，将轮胎内的气压和温度参数用无线发射的方式传递到处理器，处理器将接收到的数据通过与大气压力的对比，确定轮胎气压的安全范围，并及时通知驾驶员，使驾驶员能够根据情况采取措施，避免由于轮胎的问题引起事故。
本实用新型的有益效果是：在气压变化比较大的情况下，对轮胎的充气压力安全范围进行重新确定，以确保汽车轮胎工作在最佳状态，从而有效避免爆胎事故的发生。本实用新型适用于各种行车环境，特别适合在高原上行车时使用。
四、附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是压力传感器和发送器设置在车辆轮胎内的位置图；
图3是本实用新型中压力传感器和发送器的电路图；
图4是本实用新型中接收器和处理器的电路图。
五、具体实施方式
一种本实用新型所述的车辆轮胎压力监测装置，包括压力传感器1、发送器2、接收器3、处理器4和显示装置5，压力传感器1和发送器2均设置在车辆轮胎7内；接收器3、处理器4和显示装置5均设置在车辆车箱6内，并安装在仪表盘侧。发送器2与压力传感器1连接并将压力传感器1测得的数据进行发射；接收器3接收和解调数据并向处理器4输出数据；在车辆车箱6内设有与处理器4连接的大气压力传感器8，处理器4将接收到的车辆轮胎6内的数据与大气压力传感器8传送来的大气压力数据进行对比和处理，并将处理结果由显示装置5进行显示和报警。
发送器2由两个芯片组成。第一个是2KB快闪HC08 MCU；第2个是RF发射器，在自由空间中能传输数字达几百米。发射天线采用螺旋天线，配合外围器件合适的参数达到输出最大化的目的。
压力传感器1专用于TPMS温度和压力测量；单片MEMS微机械压力感应单元；3V工作电压；低功耗、待机电流600nA；压力采样电流1.5mA；温度采样电流500uA；4种工作模式灵活运用以求节电；内置低频振荡器，可用于唤醒中央处理器(MCU)；8位数据输出；SSOP封装；介质保护；优化的MC68HC908RF2接口连结。
接收器3采用射频接收器Remeo2。Remeo2即MC33594，兼容RF2，接收和解调Manchester编码数据、通过通用的SPI总线向处理器输出数据。支持315/433MH载波；OOK和FSK调制方式；低功耗、待机电流10nA；数据管理器支持自解或语音贞测；时钟恢复功能支持Manchester编码信号；可通过SPI总线设置。
处理器4具有32KFLASH，能满足汉字显示和多功能对程序空间的要求。处理器对数据进行处理并将处理结果进行显示LCD显示屏采用128X64点阵，满足汉字显示(同时显示4个轮胎的压力和温度，载重车则多屏多胎同时显示)和多功能对显示屏的要求。处理器4将接收到的车辆轮胎6内的数据与大气压力传感器8传送来的大气压力数据进行对比和处理，当轮胎的压力和温度数据超出预先设定的警戒线后，即进行报警。同时可以接收倒车雷达的信号数据显示车后状态并提示报警。
本实用新型将轮胎内的气压和温度参数用无线发射的方式传递到接收显示器，同时考虑到大气压力的变化。即使轮胎内的气压未发生变化，当大气压力发生变化时，也会及时通知驾驶员，使驾驶员能够根据情况采取措施，避免由于轮胎的问题引起事故。
Claims (5)
1.一种车辆轮胎压力监测装置，包括压力传感器(1)、发送器(2)、接收器(3)、处理器(4)和显示装置(5)，压力传感器(1)和发送器(2)均设置在车辆轮胎(7)内；接收器(3)、处理器(4)和显示装置(5)均设置在车辆车箱(6)内；发送器(2)与传感器(1)连接并将传感器(1)测得的数据进行发射；接收器(3)接收和解调数据并向处理器(4)输出数据；其特征在于：在车辆车箱(6)内设有与处理器(4)连接的大气压力传感器(8)，处理器(4)将接收到的车辆轮胎(7)内的数据与大气压力传感器(8)传送来的大气压力数据进行对比和处理，并将处理结果由显示装置(5)进行显示和报警。
2.根据权利要求1所述的车辆轮胎压力监测装置，其特征在于：所述的压力传感器(1)、发送器(2)对车辆轮胎(7)的温度和压力进行测量发射。
3.根据权利要求1所述的车辆轮胎压力监测装置，其特征在于：所述的显示装置(5)是LCD显示屏，采用可满足汉字显示和多功能要求的128X64点阵；含声光报警和语音报警。
4.根据权利要求1所述的车辆轮胎压力监测装置，其特征在于：所述接收器(3)设有倒车雷达显示报警装置，在倒车时读取倒车雷达的数据，经过处理显示及报警。
5.根据权利要求1所述的车辆轮胎压力监测装置，其特征在于：大气压力传感器(8)传送大气压力数据的方式为总线式或寄生式。
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