轮胎模块由传感器、微处理器、发射芯片、电池和天线组成,如图9-2所示。模块板使用印制天线,所有组件都焊接到模块板一端,Tx板应安装在轮胎内缘,发送器板用三颗螺钉安装在轴承座上,使用硬环氧保护轴承座边缘的安全,使用尼龙带可以提供更好的安全保护,如图9-3所示(也有一部分安装在轮胎的气门嘴上)。
1.传感器
传感器(压力/温度传感器)如图9-4所示,它是一种表面微型机械式电容性电脑电系统(MSMS)压力传感器。其特点为:专门的TPMS气压和温度传感器、CMOS工艺、低功耗、3V工作电压、带有MCU唤醒功能的集成低频振荡器、8位数字输出;全部功能集成在单一芯片上,降低了功耗,适合条件要求苛刻的电池供电系统;测压范围为0~637kPa,测温范围为-40~125℃。它具有四种工作模式,即待机/复位、压力测量、温度测量和数据输出,可以通过设置S0和S1引脚选择相应的模式,如表9-1所示。由表9-1可以发现,传感器在不同的工作模式下,需要的工作电路不同,从而达到降低功耗的目的。
图9-2 TPMS轮胎模块平面图
图9-3 轮胎模块安装位置
表9-1 传感器工作模式
2.微处理器
微处理器如图9-5所示,其主要特点有:(www.xing528.com)
(1)高性能RISC技术 仅需学习35条指令,这给程序的编写、调试、修改带来极大的便利,便于软件模拟SPI串口及开漏极引脚。
(2)极低的功耗水平 在1MHz时钟频率下工作电流约为100μA,而在休眠情况下的典型工作电流仅为1nA。
(3)工作温度范围宽 汽车温度范围为-40~125℃。
(4)彻底的保密性 PIC以保密熔丝来保护代码,在烧入代码后熔断熔丝,其他人再也无法读出,除非恢复熔丝。目前,PIC采用熔丝深埋工艺,恢复熔丝的可能性极小。
(5)自带看门狗定时器 为系统提供了恶劣环境下的自复位功能,提高程序运行的可靠性。
3.发射芯片
发射芯片如图9-6所示,其特点是采用微型3mm×3mm的16引脚QFN封装,3V工作电压,汽车温度范围为-40~125℃、快速开启振荡器(200μs)、自带锁相环PLL和高效功率放大器,支持ASK、OOK和FSK调制方式,超低功耗(常温下待机电流仅为0.2nA),可调节的FSK偏移,可编程的时钟输出。
图9-5 MC68HC908RF2闪存MCU和UHF发送器
图9-6 发射芯片示意图
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