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1、(10)申请公布号 CN 103158448 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103158448 A *CN103158448A* (21)申请号 201110424395.4 (22)申请日 2011.12.16 B60C 23/02(2006.01) B60C 23/20(2006.01) (71)申请人 江南大学 地址 214122 江苏省无锡市蠡湖大道 1800 号 (72)发明人 彭力 陈容 张炜 (54) 发明名称 胎温胎压检测系统的设计与实现 (57) 摘要 本发明实现一种基于无线传感器网络的一种 新型胎温胎压监测系统。 在传统TPMS的基础上大 大提升了测量。
2、精度， 减小了传输延时和能量损耗。 针对单一显示轮胎温度压力数据的局限性， 本发 明将轮胎的故障级别进行划分， 可预知危险的来 临， 并且驾驶员可以实时观察每个轮胎的动态信 息。 其包括传感器发射模块、 接收模块的设计。 所 述的发射模块内部安装无线收发器连接电量检测 电路、 加速度、 温度、 压力传感器和信号灯， 利用锂 电池进行供电， 该发明还完成了各种协议的制定 以及发射芯片工作模式设计。所述的接收模块内 部安装无线接收器连接主控芯片， 根据温度压力 等值对故障进行判别并实时显示。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产。
3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103158448 A CN 103158448 A *CN103158448A* 1/1 页 2 1. 一种基于无线传感器网络的一种新型胎温胎压监测系统。在传统 TPMS 的基础上大 大提升了测量精度， 减小了传输延时和能量损耗。针对单一显示轮胎温度压力数据的局限 性， 本发明将轮胎的故障级别进行划分， 可预知危险的来临， 并且驾驶员可以实时观察每个 轮胎的动态信息。其包括传感器发射模块、 接收模块的设计。所述的发射模块内部安装无 线收发器连接电量检测电路、 加速度、 温度、 压力传感器和信号灯， 利。
4、用锂电池进行供电， 该 发明还完成了各种协议的制定以及发射芯片工作模式设计。 所述的接收模块内部安装无线 接收器连接主控芯片， 根据温度压力等值对故障进行判别并实时显示。 2.根据权利要求1所述的一种基于新型传感器网络的新型胎温胎压检测系统。 其特征 在于 ： 无线传感器模块采用集 MCU、 压力传感器、 温度传感器、 电压检测、 加速传感器于一体 MPXY8300 芯片， 根据系统设计性能的要求以及产品性价比， 兼顾整个系统开发层面的因素， 选择 Freescale 的 8 位微控制器 MC9S08SL16， RF 接收芯片选择由 Freescale 推出的单片集 成 PLL 调谐 UHF 。
5、数据接收器 MC33696。 权 利 要 求 书 CN 103158448 A 2 1/2 页 3 胎温胎压检测系统的设计与实现 技术领域 0001 本发明涉及无线传感器网络技术领域， 具体为胎温胎压检测系统的设计与实现。 背景技术 0002 汽车轮胎爆胎预警系统是一种新型的主动直接式轮胎压力监测装置， 国际上通常 又被叫做轮胎压力监测系统， 英文通称 Tire Pressure Monitoring System( 简称 TPMS)， TPMS 的作用是即时检测轮胎的压力和温度信息， 通过合理的分析处理数据并发送给驾驶 室， 以便及早发现汽车的轮胎异常。 0003 据交通部门统计， 高速公路。
6、约 46的交通事故是由于轮胎故障引发的， 而其中 75是因为胎压过低、 漏气造成的爆胎， 并且， 高速行驶情况下， 爆胎而导致的死亡率达到 了70以上.另据美国汽车工程师学会最近的调查， 美国每年有26万交通事故是由于轮胎 气压低或渗漏造成的， 每年 75的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的 . 美国每年 的汽车销量约为 1500 万辆 ( 轿车 / 卡车 )， 平均每辆车需要 4.2 个轮胎 ( 不包括备用胎 )， 如此数量巨大的需求和商业前景极大的刺激了 TPMS 产业的发展， 从整车厂到半导体生产 商都投入了大量的人力物力开展 TPMS 的研究工作。 0004 传统 TPMS 只能测。
7、量汽车轮胎的压力和温度值， 另外在测量精度和传输延迟方面 有很大的局限性， 司机很难仅仅通过温度和压力数据来判断轮胎的运作状态和预测危险地 来临。另外传统 TPMS 无法兼顾每个轮胎的实时情况， 对不同轮胎发来的数据无法进行数据 来源的追踪。 发明内容 0005 针对上述缺陷， 本发明提供了一种基于无线传感器网络的胎温胎压检测系统， 其 在针对轮胎压力进行实时监控的同时， 还针对各种故障级别对轮胎的状态进行报警， 为保 证系统的稳定性， 另设有开机自检和轮胎压力温度值显示功能， 从而实现对轮胎压力进行 实时监控及预测报警， 针对系统的成本和使用周期问题， 本发明利用软硬件结合实现了低 功耗、 。
8、使用寿命长的设计。 0006 其具体技术方案是这样的 ： 本发明包括两个模块 ： 发射模块和接收模块。轮胎发 射模块主要包括传感器、 微处理器、 RF 发射器、 LF 接收器， 实现胎压数据的采集、 处理和发 送， 同时接收来自车身低频发射器的控制信息。 0007 进一步特征在于 ： 本发明采用飞思卡尔公司推出的集压力、 温度和两轴加速度传 感器、 微控制器和 RF 输出为一体的 MPXY300 作为发射模块芯片。该芯片能对相关参数进行 测量、 处理和传输 ； 同时， 系统采用高度集成的低压收发器 MC33696 作为接收模块的接收芯 片， 并结合兼容的 MC9S08SL16 作为主控芯片校验。
9、数据并显示结果， 用以告知驾驶员各个轮 胎的情况。本发明还设计出一套适合 TPMS 的通信协议， 该协议解决了传统 TMPS 数据传输 冲突， 信息传输不可靠等缺点， 对以后 TPMS 的发展有借鉴作用。 0008 本发明相对于现有 TPMS 系统的优点在于 ： 该系统是基于无线传感器网络的设计， 说 明 书 CN 103158448 A 3 2/2 页 4 结合无线传感器网络的发展加以应用。(1) 本发明包含开机自检功能 ： 系统上电即开始自 检， 同时点亮故障报警灯， 系统自检在 6s 内结束。(2) 数据传输的高可靠性 ： 由于胎温、 胎 压数据是在比较恶劣的环境下进行传输， 所以数据发。
10、送和接受的可靠性显得尤为关键， 在 本系统的通信协议模块中， 针对数据及系统的可靠信性都有所体现 ； (3) 对轮胎运行状态 的各种故障级别的判别分别进行报警， 预警内容包括欠压报警， 高压、 高温报警， 快速漏气 报警， 以及系统电压、 通信状态的故障报警。 (4)关于发射模块的使用寿命， 由于本系统设计 的模块大部分时间处于休眠状态中， 所以能耗主要在于高频的数据发送部分， 针对车子运 行的各种状态采用不同的休眠设定 ； (5) 本发明针对大中型卡车、 客车等车型轮胎只数较 多解决了数据传输的冲突问题。 附图说明 0009 图 1 是本发明的系统结构框图 ； 0010 图 2 是本发明的内。
11、部硬件图 ； 0011 图 3、 4 是本发明的控制连接关系图 ； 0012 图 5、 6 是本发明的软件流程图。 具体实施方式 0013 本发明将无线传感器网络应用于胎温胎压实时监控， 综合考虑传感器网络中涉及 的方面设计了该系统。 0014 如图1、 2所示， 本系统的外观包括胎内发射模块和车内接收模块。 n个发射模块分 别安装在汽车轮胎的气门芯上， 如图 2 左包括一块锂电池， 集温度、 压力传感器， 微控制器 和 RF 发射为一体的 MPXY8300 芯片， 天线和其他外围电路。车内接收模块包括无线低压收 发器， 控制芯片。图 3、 4 表示出芯片之间的管脚连接。 0015 如图 3 。
12、所示， 传感器模块在复位之后首先会读取自己的工作状态来设置自己的唤 醒间隔， 再通过各个传感器测量的温度、 压力等数值判定轮胎处于何种状态， 通过统一设定 的编码在合适的时间发送给车内接收模块。图 4 表示， 车内模块在第一次上电之后需要上 位机(即只能中心)发出握手指令才能进入正常工作模式， 然后设置需要加入的轮胎编号， 这样避免了与其他车辆之间的信息串扰。 接收传感器芯片传来的数据判断是否需要发出警 报， 属于哪一种故障类别发出相应的警报。 如果驾驶员需要查看每个轮胎的实时信息， 可以 直接通过查看指令进行查看。 说 明 书 CN 103158448 A 4 1/3 页 5 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103158448 A 5 2/3 页 6 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103158448 A 6 3/3 页 7 图 6 说 明 书 附 图 CN 103158448 A 7 。