引言

　　据美国汽车工程师学会统计,美国每年有26万起交通事故是由于轮胎气压偏低或渗漏造成的。而在中国高速公路的交通事故中,则有70％是因爆胎而引起。因此,防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题,而确保标准胎压则是防止爆胎的关键。目前的汽车压力检测系统主要包括直接式和间接式。直接式系统通过安装在轮胎内部的传感器直接检测胎内压力和温度状态;间接式则是通过安装在转轴上的传感器检测轮胎转动惯性进而推算出胎内的压力的。由于直接式检测不受温度影响,因而比间接式系统检测更准确,是目前的主流。直接式系统的核心是安装在轮胎内部的传感器模块,它在电池供电下可以工作3～5年,因此要求系统采用微功耗设计。另外,由于是安装在轮胎内部,对传感器尺寸、重量以及可靠性都有严格要求。本文给出了基于PIC单片机、单片无线收发芯片nRF2401A及多功能集成传感器芯片设计的一种用于检测压力、温度状态检测的传感器系统。该系统的气压检测范围是100kpa～400kpa,精度为1.4KPa;温度检测范围是-40℃～+125℃。

　　1 性能指标与总体设计

　　1.1 性能指标

　　该智能传感器系统的主要性能指标如下：

　　◇压力测量范围：100～400 kPa

　　◇温度测量范围：-40～+120

　　◇通信频率：2.4～2.5 GHz

　　◇最大发射功率：0dBm

　　◇接收灵敏度：-80dBm

　　◇传感器采用3 V锂电池供电

　　1.2 总体设计

　　智能传感器内部基本组成如图1所示。它以PIC16F684单片机为核心,并包括三合一集成式传感器芯片SP12,2.4 GHz全双工无线通信收发模块nRF2401A。其中SPl2可在单片机的控制下测量车胎的压力和温度值。并以数字量形式输出,再经过单片机MCU打包后通过nRF2401A发射出去。同时,单片机也通过nRF2401A接收主机发来的指令,完成相应的控制或参数配置任务。

　　2 硬件设计

　　2.1 MCU单元

　　本系统的每个传感器内都有1个MCU芯片PIC16F684。这是一款微功耗高性能单片机。由于其片上集成有晶振电路和复位电路,因此其最小系统极为简单,只要接通电源就可以工作。

　　MCU外部扩展了2个外设,其中同nRF2401A的接口使用了6个I／O口,它们是CS2(输出口,片选信号)、CE(输出口,工作模式控制)、WR_UP(输出口,休眠使能)、DATA(输入口,数据接收)、DR1(输出口,数据发送)、CLK1(输出口,通讯同步信号)。MCU与nRF2401A的通讯采用SPI协议,其中MCU为主机,nRF2401A为从机,通讯协议在MCU上由软件实现。