汽车胎压监测系统发射模块设计

　　引言

　　汽车胎压监测系统(TPMS)是一种能对汽车轮胎气压、温度进行自动检测，并对轮胎异常情况进行报警的预警系统。TPMS系统可分为间接式和直接式两种。间接式是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较车轮之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。直接式利用安装在每一轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并通过无线调制发射到安装在驾驶台的接收器上[1]。

　　目前直接式TPMS发射模块较多采用以下两种方案：一种是电池+单片机+传感器+射频芯片，另一种是电池+内部集成MCU(微控制器)的传感器+射频芯片。前一种方案由于集成度低、体积和功耗大而被市场逐渐淘汰，后一种方案是当前市场上主流的产品设计形式。由于幅移键控(ASK)信号调制模式具有功耗低、灵敏度高以及低成本的优点，本文选用基于ASK模式的MAX7044作为发射芯片，英飞凌公司的SP30作为传感器设计完成了一种新型胎压发射模块。

　　发射模块硬件设计

　　发射模块硬件主要由传感器SP30、MAX7044、电池和天线组成，如图1所示。内部集成MCU的传感器SP30通过串行通信接口把数据送给MAX7044发射出去，电池为二者供电。本设计中所选用的器件工作温度均为汽车级(-40～+125℃)，以满足轮胎内发射模块复杂恶劣环境下可靠工作的要求。该方案遵循欧洲标准，无线信号调制中心频率为433.92MHz。

　　SP30应用设计

　　SP30是英飞凌公司推出的胎压检测专用传感器芯片，内部不但有压力、温度、加速度和电池电压传感器，而且集成了一个8位哈佛结构的RISC单片机，工作电压范围1.8~3.6V，压力测量范围0~3.5Bar，温度测量范围-40~+125℃，应用电路如图2所示[2]。SP30外围器件很少，只需要接一个3V的电池和滤波电容即可。

　　SP30可在四种模式下工作，即低功耗模式、空闲模式、运行模式和热关断模式。其中，低功耗模式功耗最小，所以SP30应尽可能处于该工作模式，以保证电池有较长的使用寿命。P14和P15为串行通信口，P14为串行数据，P15为MAX7044提供的外部时钟，时钟频率为847.5kHz ，P17无用接地。XP1为调试接口。

　　MAX7044射频应用设计

　　无线发射芯片是发射模块可靠工作的关键。由于发射模块安装在轮毂上，采用能量有限的锂电池供电，因此发射芯片的选型需具有以下两个特点：

　　● 功耗低，支持ASK调制，有多种工作模式，便于根据具体工作状态进行功耗管理，以尽可能延长电池的使用寿命;

　　● 芯片最小可工作电压低，且具有足够大的发射功率。

　　根据以上特点，并经过分析比较，我们最终选用了MAX7044这款性价比高的发射芯片。