phy芯片 工作原理 基于ZigBee的汽车轮胎压力实时监测系统设计(2)

胎压监测系统主要包含2个模块：从机发射模块和主机接收模块。从机发射模块安装于轮胎内部，主要由传感器模块、无线通信模块和电源模块组成，主要用于采集轮胎内部信息和A/D转换；无线通信模块中核心芯片是CC2430，它可以作为处理器来负责节点的操作，处理采集到的信息；CC2430还是射频，负责与主机进行无线通信，交换信息并发送数据；电源模块一般采用微型电池，如锂亚电池。主机可以随时唤醒从机工作，主要用于接收和显示从机发送来的信息，当数据异常时报警提醒驾驶员，主机接收模块主要由无线通信模块、液晶显示及报警模块和电源模块组成。

2.2 硬件电路设计

基于ZigBee无线网络的优势和特点，本文利用CC2430芯片的集成射频功能构建胎压监测系统，压力传感器选用SP12芯片。

2.2.1 CC2430芯片

CC2430[4]是Chipcon公司生产的首款符合ZigBee技术的2.4 GHz射频系统单芯片，采用直接序列扩频(DSSS)方式，调制方式是O-QPSK。它延用了以往CC2420芯片的架构，在单个芯片上整合了 ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。它使用1个8位MCU(8051)，具有128 KB可编程闪存和8 KB的RAM，还包含模拟数字转换器(ADC)、定时器(Timer)、AES128协同处理器、看门狗定时器(Watchdog timer)、32 kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power On Reset)、掉电检测电路(Brown out detection)，以及21个可编程I/O引脚。它采用QLP-48封装，尺寸仅有7 mm×7 mm，具有极高的接收灵敏度和抗干扰性能，电流消耗小，当微控制器内核运行在32 MHz时，RX为27 mA，TX为25 mA，在休眠模式下，电流消耗只有0.9μA，外部中断或者实时时钟能唤醒系统；在待机模式下，电流消耗小于0.6μA，外部中断能唤醒系统。 CC2430从休眠模式转换到主动模式的超短时间的特性, 特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。

2.2.2 SP12芯片

传感器采用英飞凌公司生产的SP12芯片, 它是继承式三合一传感器，具有气压测量、温度测量、加速度测量功能和电源电压检测功能, 能够自动补偿测量数据，把气压、温度、加速度等物理量转换为数值量并发送至MCU。SP12芯片采用SPI总线输出，内置时钟电路, 能周期性输出定时唤醒信号和复位信号。SP12的电路也很简单, 只有电源接口和MCU的数字接口。SP12采用了唤醒瞬态工作模式，当它工作在睡眠工作模式时其功耗仅0.6 mA，器件所有数字模拟部分全部工作时的电流消耗是6 mA，大大降低系统功耗，延长了电池的使用寿命。

2.2.3 发射模块硬件设计

胎压监测系统中发射模块的传感器一般都安装在车轮内,因此, 供电系统一般采用小尺寸电池。考虑到电池容量、寿命及温度适应性, 选用锂亚电池以保证监测模块在高低温环境中都能够正常工作，TADIRAN LTH2450锂亚电池能满足TPMS宽温度范围的要求。本文的发射模块采用3 V锂电池供电。发射模块的如图2所示。

从机中，CC2430与SP12通过SPI线交换数据和发送命令。SP12将采集到的数据发送给CC2430，由CC2430转换成数据帧经天线发送给主机接收模块。系统平时处于休眠状态，操作大多都是以中断服务程序的形式来实现的，采用下降沿触发的方式，在中断出发后，终端服务程序读中断状态寄存器的相应位来进行具体操作。为了降低发射模块的功耗，MCU采用定时唤醒的工作方式，定时信号由SP12提供。该系统通信频率是2.4 GHz，晶振选择32 MHz。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/shumachanpin/article-84347-2.html