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基于ZigBee技术的TPMS设计

导读: 汽车轮胎压力监视系统(TPMS)是一种能对汽车轮胎气压进行自动检测,并对胎压异常情况进行报警的预警系统。本文结合ZigBee技术的低成本、低功耗、设备地址唯一等优点,将轮胎内部安装的压力、温度传感器组成一个微型ZigBee网络。

  OFweek电子工程网 汽车轮胎压力监视系统(TPMS)是一种能对汽车轮胎气压进行自动检测,并对胎压异常情况进行报警的预警系统。本文结合ZigBee技术的低成本、低功耗、设备地址唯一等优点,将轮胎内部安装的压力、温度传感器组成一个微型ZigBee网络。

  监测网络总体设计

  ZigBee 技术是新兴的一种近距离、低成本、低功耗、低数据速率的无线通信技术。它基于IEEE 802.15.4协议标准,主要工作在免授权的2.4GHz频段,数据速率为20~250Kb/s,最大传输范围在10~75m。ZigBee网络中定义了两种物理设备类型:全功能设备 (FFD)和精简功能设备 (RFD)。其中,FFD支持任何拓扑结构,可以充当网络协调器,能和任何设备通信;RFD不能完成网络协调器功能,且只能与FFD通信,两个RFD之间不能通信,但它的内部电路比FFD少,因此实现相对简单,也更利于节能。

  直接式TPMS系统利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压,通过无线或者有线的方式将数据传到安装在驾驶台的监视器上,监视器实时显示各个轮胎的状况,一旦出现异常,系统就会自动报警以提醒司机进行及时处理。本监测网络就是一种直接式TPMS系统。

  ZigBee 监测网络原理框图如图1所示,该监测网络包括四个轮胎监测器和一个车载监视器。工作原理:四个轮胎监测器是RFD网络节点,安装在轮毂上,能实时检测轮胎内的温度和压力值并发送到车载监视器显示;驾驶员也可以通过车载监视器主动访问各个轮胎的气压状态。车载监视器是FFD设备,充当网络协调器,通过无线方式接受各轮胎的压力、温度和监测器状态,并通过显示设备进行实时显示或声光报警。由一个FFD网络协调器和四个RFD终端节点共同组成一个星型拓扑结构的微型ZigBee胎压监测网络,射频方式符合IEEE 802.15.4协议标准。

基于ZigBee技术的TPMS设计

  图1 监测网络原理框图

  监测网络硬件方案设计

  该监测网络中包括两种硬件模块:轮胎监测器和车载监视器。基于ZigBee技术的原理和特点,本文以Chipcon公司的系统级芯片CC2430为核心,设计了轮胎监测器和车载监视器的硬件电路,如图2所示。

基于ZigBee技术的TPMS设计

  图2 硬件模块框图

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责任编辑:Clara
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