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嵌入式系统在智能轮胎压力监测系统中的应用.docx
资料介绍
嵌入式系统在智能轮胎压力监测系统中的应用
一、引言
轮胎压力监测系统（TPMS）是汽车安全的重要系统，实时监测轮胎气压和温度，在异常时报警，防止爆胎事故。TPMS 对嵌入式系统的要求集中在超低功耗（纽扣电池工作 5 到 10 年）、高可靠性（汽车级 -40℃ 到 125℃）和小型化上。TPMS 传感器模块安装在轮胎内部，通过无线方式将数据传输到接收器。
二、TPMS 传感器模块
传感器模块：TPMS 传感器模块集成压力传感器、温度传感器、加速度计、MCU 和 RF 发射器，封装在小型金属壳体中。MCU 定时采集轮胎气压和温度数据，通过 433MHz 或 315MHz RF 发射器发送到接收器。
MCU 选型：TPMS 使用专用 MCU，如 Infineon SP37 或 NXP FXTH87，集成压力传感器接口、温度传感器、RF 发射器和低功耗管理模式。MCU 在待机模式电流低至 0.5μA。
压力传感器：MEMS 压力传感器测量轮胎气压，量程 100kPa 到 900kPa，精度 ±10kPa。MCU 读取传感器电压，查表转换为气压值。
三、低功耗设计
工作模式：TPMS 模块在停车时每分钟采集一次数据，在行驶时每 5 秒采集一次。MCU 在大部分时间处于深度睡眠，RTC 定时唤醒。加速度计检测车辆运动状态，在静止时降低采样频率。
发射策略：MCU 在轮胎气压变化超过阈值时立即发射数据，在气压稳定时按固定间隔发射。发射持续时间 10ms 到 20ms，发射电流 10mA 到 20mA。
四、数据通信
RF 通信：TPMS 使用 433MHz 或 315MHz ISM 频段，FSK 调制，通信距离 10m 到 30m。数据帧包含 ID、气压、温度、状态和 CRC 校验。接收器通过 CAN 总线将 TPMS 数据传输到仪表盘显示。
ID 匹配：每个 TPMS 传感器有唯一的 ID，安装时通过低频激 aktiv 信号匹配传感器位置（左前、右前、左后、右后）。
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