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介绍
本文件阐述了一个典型的轮胎压力监测(TPM)系统，专门用于汽车。它作为一个参考，以设计一个基于各种微芯片产品的现实世界系统..TPM系统主要监测汽车轮胎的内部温度和压力。有各种各样的系统方法可以遵循，尽管这是一个相当全面的自动定位系统。
一个自动定位系统可以动态地检测特定传感器的位置，当轮胎旋转时是有用的。TPM系统的核心是传感器/传输器(S/TX)设备，它是基于微芯片中的RFPIC12F675。
系统组成部分
TPM系统由以下主要组成部分组成。
传感器/传送装置
射频接收模块
低频(LF)唤醒装置
控制单元
压力容器（轮胎）
传感器/传输器(S/TX)设备
每辆车通常有五个S/TX单元，每个轮一个，以及备用轮胎。每个单元都有唯一的序列号，使系统能够区分每个轮胎。当安装在车辆轮胎内时，S/TX定期测量内部轮胎压力、温度和电池状态。然后，它将由被测信息组成的射频信号发送到中央接收器。本文件中描述的设备是基于微芯片中的rfPIC12F675，压力和温度传感是由SensonorSP-13执行的，这是一种传感器IC。该单元还配备了LF接收单元，用于通信到S/TX设备，并使其从睡眠状态唤醒启动。
射频接收模块
中央射频接收模块接收来自单个S/TX设备的传输。接收机也可以作为远程无键入口接收机，节省了整个系统的成本。射频接收模块的设计超出了本文件的意图。假设一个功能射频接收模块..
低频唤醒装置
LF唤醒被设计为通过125KHzASK模式延迟信号向S/TX单元发送特定命令。低频链路在短距离（1米或更短）范围内通信，从而使其能够在其直接范围内与车轮通信。低频磁通信非常适合向S/TX设备发送命令。这些命令，当被S/TX设备接收时，指示它执行特定的任务。
控制单元
控制单元负责启动通信，解释接收到的数据，并将相关信息报告给车辆。该单元将只从系统概述的角度处理。
压力容器
压力容器（轮胎）是测量对象，有测量和报告的压力和温度值。
TPM传感器/传送器
技术规范
调制格式：ASK
工作电压：2.5-3.6V
低压报警阈值：2.5V
发光电流：TBD
射频具体细节：
发射频率：315MHz
传输间隔：60、15或5秒(LF可选择)
功率输出： 9dBm进入50load
工作电流-在最大射频功率下传输：12.5米A
LF具体细节：
输入频率：125千赫兹
输入灵敏度：TBD
压力传感器具体细节：
压力传感器范围：50-637kPa绝对
温度传感器范围：-40-125C
运作理论
S/TX装置包括两个集成电路：
微芯片的rfPIC12F675单片机/射频发射机IC
SensonorSP-13(压力、温度和低压传感器IC)
此外，S/TX还包括LF输入电路。此电路允许S/TX设备通过LF链路接收特殊命令。有关额外的电路细节，请参阅附录A：“Schematics”。
RFPIC12F675发射机IC
rfPICTM基于PIC12F675，被选择为S/TX的核心，有几个原因。第一，
PIC12FXXX系列微控制器广泛应用于发射机和数百万匹克微米reg;微控制器设备目前用于传输今天的应用程序。第二，该装置具有带内部RC振荡器的特点，从而减少了外部元件的数量，直接降低了模块成本和电路板的尺寸。第三，该装置包括射频发射机电路，再次减少了电路板的外部元件数量、成本和整体尺寸。射频PIC12F675也有一个内部比较，它在从LF链路解码信息中起着重要的作用。内部比较器有助于减少整体零件数量，从而进一步降低模块成本和电路板尺寸。最后，RFPIC12F675具有10位模拟到数字转换器的功能，允许设计者使用模拟输出压力传感器。
RFPIC执行三种功能。它监视来自SP-13传感器IC和LF输入的数据线，并以周期间隔打包和传输RF消息。
在接通电源后，RFPIC执行初始化过程并进入睡眠模式，直到在SP-13数据线或LF输入上检测到状态变化。这些输入中的任何一个都会产生一个唤醒信号，让RFPIC过渡到运行模式。如果唤醒是由SP-13产生的，则RFPIC读取传入数据，将数据组装成适当的消息，并通过射频发射模块发送消息。一旦发送RF消息，RFPIC将重新进入睡眠模式。如果唤醒是由LF输入生成的，则RFPIC解释LF消息，执行命令，然后重新进入睡眠模式。
图：RF电路
射频电路
100 pF
C5
C8
22 pF
9.84375 MHZ
ANT
Loop Antenna L3
Y1
C3
5 pF
XTAL
L2
120 nH
C4
R6
270 pF 220
R8
N. I.
PS
射频PIC中的PLL类型发射机需要最小的外部部件来完成射频发射机。发射台的基频由Y1决定。为了得到合适的晶体频率，只需将所需的发射频率除以32。例如，如果所需的发射频率为315MHz，则晶体频率为9.84375MHz。
环路天线L3通过C3和C8与单端射频驱动器匹配，后者也形成谐振槽。请参阅“与RFPIC匹配的小环天线”trade;
设备“应用程序注释AN831(DS00831)和“为RFPIC12F675设计环路天线”应用程序注释AN868(DS00868)，以获得关于为您的RF应用程序选择适当的组件值的附加技术细节。
选择电容器C4为3V电源提供解耦。确保为您的应用程序选择的组件具有远高于所需发射频率的自谐振频率。由L2和R6形成的滤波器进一步帮助将高频能量与其余电路解耦。R6也是天线。
发射机电路的输出功率可以通过R8来调节，当它保持开路时，获得最大功率。发射功率可以根据位于“RFPIC12F675”数据表(DS70091)中的“功率选择电阻器选择”表进行更改。当试图证明产品符合FCC的规定时这也是有用的。
所述SP-13传感器IC执行多种功能.当电池电压降到预定阈值以下时，它测量压力、温度和产生标志。SP-13有五种独特的模式：
1存储模式：如果压力低于1.5bar，则每60秒测量一次压力，但不发送数据。如果上面的压力增加1.5bar，元件转换到初始模式。
2初始模式：此模式发生在电源上，或者如果压力从存储模式增加到1.5bar以上。在这种模式下，每0.85秒测量一次压力，每0.85秒发送一次数据。此序列重复256次。序列重复256次后，只有当压力高于1.5bar时，设备才会进入正常模式。如果压力低于1.5bar，设备将进入存储模式。
3正常模式：每次测量压力3.4秒，数据每60秒传送一次。如果测量的压力与每60秒采集的参考值相差超过200mbar，则设备进入压力警报模式。
4压力警报模式：它是的测量和传输模式与初始模式相同。
5高温警报模式：如果温度超过120与初始模式相同，SP-13设备进入相同的测量和传输模式。
SP-13还包括在制造时编入设备的32位识别号。这种独特的ID，当中央接收器使用时，允许区分S/TXs。Sensonor和其他几家制造商提供功能各异的压力传感装置。因此，建议TPM开发人员在进行最终压力传感器选择之前彻底研究市场。
0.01 F
SP-13_SO
C10
10
9
8
R4
5.6 M
GP0
12
11 x
13 x
14
GND5 TXON TXD TXBC VDD AVDD VSS
GND1 GND2 GND3 VSS REXT GND4 VSS
1
2
3
4
5
6
7
U4
LF（低频）输入电路
该LF输入被设计用于接收和解调125kHz信号，并将接收到的数据转换为特定的命令。低频输入电路利用射频PIC的内部比较器，从而降低成本、模块尺寸和静态电流。LF输入电路具有一个LC槽路，调谐到125KHz.所述LF传感输入包括L1和C11。L1是由Coilcraft专门为这类应用而设计的。它在紧凑的包装中提供了良好的灵敏度。传统的线圈可以用于它的位置，但整体电路灵敏度和范围会降低。肖特基二极管D3用于限制跨越LC槽路的电压，使其达到安全水平。在通过电流限制电阻R5后，LC槽路的输出被输入到RFPIC比较器的NEG-ATIVE输入中。比较器的正输入通过RFPIC12F675的VREF模块配置为VREF。然后将比较器的输出输入到由肖特基二极管D2、电容器C9和电阻R3组成的封装检测器中。选择C9和R3以提供足够的滤波LF频率，并对所需数据信号的边缘进行舍入。然后将包络检测器的输出直接输入RFPIC上的端口引脚，并用于处理LF数据。
如果没有限制二极管，LF输入电路可能会在有强低频场时被误启动（过载）。当LF发射设备靠近S/TX设备时可以发现这一点。为了降低成本，可以放弃封装检测电路，但这样做需要额外的数据提取软件。
LF传输格式和具体命令的详细信息见“LFCom-mander”一节。
射频传输格式
该演示系统采用的编码方法是1/3-2/3PWM格式，TE（基本脉冲元件）时间为400s和3xTE或1.2毫秒。
rfPIC12F675_SSOP
1000 pF
Schottky
220 pF
Schottky
C9
R3
51 k
D3
C11
L1
Inductor
GP3
10 k
D2
CIN-
COUT
R5
LF Out
LF In
Preamble（序言 preamble码） ：preamble码是一串31个逻辑lsquo;1rsquo;位，后面加一个逻辑lsquo;0rsquo;位。Preamble允许接收机将射频传输识别为有效的S/TX消息。Preamble还允许接收机同步到RF消息，从而满足发射机内任何振荡器不准确的要求。系统设计器可以根据系统需求改变preamble位的数目。较长的preamble位长度可能是合适的，当接收器静止电流是一个问题。较短的preamble位长度可能是适当的，在S/TX电池使用是一个问题。在这两种情况下，它纯粹是一个平衡接收器静止电流和电池功率消耗之间的S/TX设备。
发射机ID：32位的发射机ID位用于唯一地识别每个S/TX。一帧32位确保了任何两个S/TX有相同的ID的概率很低。
压力：kPa中的压力是通过将这个字节的无符号二进制值乘以2.5来获得的。
温度：以C度为单位的温度是从字节8的无符号值中减去40得到的。
电池：此字节的第7位表示电池状态。逻辑lsquo;1rsquo;被认为是正常的，而逻辑lsquo;0rsquo;表示电池电压较低。
状态：此状态字节包含以下信息位0和1：指示传感器IC的工作状态
00=初始或存储模式
01=正常模式
10=压力警报模式
11=温度警报模式
轨道交通（2字节）：按照CCITT标准执行。LF低频发射
操作理论
本文件中提出的系统基于自动定位系统，使其能够检测特定S/TX设备的位置。这需要一个LF唤醒装置安装在每个轮胎，并在备用轮胎安装。
有一个手持LF唤醒单位可以启用一个较低的成本系统。虽然这需要在轮胎更换后手动重新学习该系统，但S/TX设备能够检测轮胎更换或其他系统以进行数据传输。LF唤醒设备能够通过LF传输向S/TX设备发送命令，例如：
启用射频传输
禁用射频传输
传送即时讯息
每隔60秒传送一次
每隔15秒传送一次
每隔5秒传送一次
LF唤醒单位基于PIC16F628单片机装置。LF唤醒和S/TX之间的通信是通过磁场完成的。当LF唤醒传输消息时，它本质上是通过激发一个系列LC电路来产生磁场。该LC电路由PICMicro的PWM端口激发。这个端口是为了在125千赫兹的情况下占空比50%而设置的..命令数据然后以ASK调制的形式在这个125kHz信号上进行调制。在功能上，这是通过指示PICMicro以数据的速率切换PWM端口在0%到50%的占空比之间来实现的。
LF传输设计
LF链接中使用的编码格式为1/3-2/3PWM格式，400us TE（基本脉冲元件）选择400us或更大以确保由串联LC电路产生的磁场有足够的时间上升和衰减，而不需要在S/TX电路中对恢复的方波进行太多的波形整形。
Preamble：preamble码是由15个逻辑lsquo;1rsquo;位和1个逻辑lsquo;0rsquo;位组成的系列。这减少了S/TX从产生强125KHz场的电子设备接收错误数据的机会。计算机CRT和开关电源就是使用这类码的设备的例子。
命令：这8位数据包含要求S/TX执行的特定命令。表1说明了各种命令(MSB是最剩下的列)。
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