基于ARM9的智能轮胎安全系统

1、基于ARRM9的的智能轮轮胎安全全系统的的设计钱平信号与信信息处理理摘要轮胎的的突然爆爆炸通常常会引起起严重的的交通事事故，威威胁着驾驾驶员的的安全。面面对这个个问题有有必要来来研究轮轮胎的安安全系统统。系统统的软件件组成与与软件设设计都是是来监测测轮胎压压力。整整个系统统由一个个主机模块和和四个无无线传感感模块组组成。这这四个无无线传感感器安装装在轮胎胎上，实实时监测测压力和和温度并并把数据据通过无无线模块块送到主主机模块块MC668HCC9088RF22。主要要以MCC335594来来接收数数据，并并利用CCPU S3CC24440为处处理数据据。一旦旦轮胎压压力出现现异常的的高或低低，或者者泄露，还还有温度度过于高高，都会会被监测测到通过过转换为为可见的的信号来来提醒司司机，来来避免严严重的交交通事故故。关键词词传感感器MPXXY80020AAMC668HCC9088RF22ARMM9S33C24440MMC3335944一、引言言根据美国国国家交交通安全全管理局局估计每每年大约约有2330000交通事事故与5500起起致事故故都是由由于轮胎胎的压力力不足引引起的。保保持适合合的

2、轮胎胎压力能能降低油油耗，如如果压力力高于标标准的110%或或低于标标准的330%。如如果压力力过高，摩摩擦力减减小而油油耗增加加。此外外，轮胎胎状态与与温度有有直接联联系，温温度越高高轮胎力力量减弱弱，而且且变化时时很大的的。通常常情况下下，温度度不能超超过800，如果果达到995是很很危险的的，而且且每升高高1轮胎损损耗增加加2%。速速度增加加两倍轮轮胎寿命命为原来来的一半半。标准准胎压状状态的概概率有利利于减少少事故威威胁生命命,车轮爆爆胎时,增进燃燃料效益益、延长长使用寿寿命,提高轮轮胎的驾驾驶执照照及车辆辆的安全全性能。智智能轮胎胎安全型型设计了了系统可可以帮助助司机掌掌握汽车车轮胎的的精确,也可以以为泄漏漏,超压型型或低压压和异常常温度条条件,确保车车辆驾驶驶稳定性性,避免严严重事故故由于突突然当车车辆车轮轮爆胎时时,高速运运转。二、系统统组成目前有两两种胎压压监测系系统，一一种是间间接法，用用轮胎速速度传感感器来监监测，不不同的轮轮胎速度度来监测测胎压。这这种方法法的缺点点在于当当速度超超过1000kmm/h时时就很难难监测了了。另一一种是直直接的方方式胎压压监测系系统,

3、 使用安安装在压压力传感感器测压压轮胎轮轮胎,通过无无线传感感模块吧吧数据传传送到汽汽车驾驶驶室操作作平台。型型智能轮轮胎安全全监测系系。使用直直接的方方式由四四个监控控模块,以及一一个主模模块。图图1是系统统的组成成图。图1 胎压监测测模块与与传感器器和无线线射频安安装在轮轮胎, 负责监监测轮胎胎和压和和温度。通通过射频频系统结结构传送送数据给给主模块块。而组组模块，射射频接收收机，声声光报警警器和液液晶显示示模块都都安装在在驾驶室室操作盘盘附近。射射频接收收机从四四个轮胎胎压力监监测模块块获得数数据。然然后在液液晶显示示模块上上显示压压力和温温度，使使驾驶员员可以实实时掌握握每个轮轮胎的状状态。主主模块发发出声光光信号警警告司机机做出相相应的措措施,以确保保驾驶的的车辆稳稳定性。三、轮胎胎监测轮胎的胎胎压监测测系统是是由传感感器MPPXY880200A和MC668HCC9088RF22组成的的。轮胎胎传感器器MPXXY80020AA负责监监测轮胎胎压力和和温度,输出信信号。MMC688HC9908RRF2控控制器对对轮胎的的监控模模块负责责从轮胎胎传感器器收集信信号和传传输数据据到

4、住接接收器。从从整体来来看,轮胎监监控模块块设计规规模小、功功耗底。图图2是胎压压监测模模块。图2MC688HC9908RRF2芯芯片简介介MC688HC9908RRF23微微控制器器是FRREESSCALLE公司司生产的的一款低低成本、高高性能的的8位微控控制器单单元(MMCU)，它是是M688HC008家族族中的成成员之一一，采用用了增强强型M668HCC08主主机处理理单元(CPUU08)，适用用于多种种模式、存存储尺寸寸和类型型。这款款MCUU产品经经过优化化，实现现了低功功耗运行行，采用用小型的的32针脚脚小外形形四方扁扁平封装装(LQQFP)，该封封装由两两部分组组成，第第一部分分是2KKB FFlassh HHC088 MCCU(部部件编号号MC668HCC9088RK22)；第第二部分分是射频频转发器器(部件编编号MCC334493)，在自自由空间间中能将将数据传传输几百百米，适适用于汽汽车胎压压监测系系统。MC688HC9908RRF2的的主要特特性如下下：(1)高高性能的的M688HC008体系系结构。(2)完完全向上上兼容MM65008、M14468005和M68

5、8HC005系列列的对象象代码。(3)在在3.33V供电电时的最最大内部部总线频频率为44MHzz。(4)22KB的的片上FFLASSH存储储器，1128BB的片上上RAMM。(5)116位的的2通道定定时器接接口模块块(TIM)。(6)112个通通用I/O口，带带键盘唤唤醒功能能的6位键盘盘中断。(7)11个内置置的高频频发射模模块UHHF(MMC3334933模块)。(8)较较宽的工工作温度度范围：-400C1225CC。传感器MMPXYY80220A简简介1MPXXY80020AA的特征征MPXYY80220A内内部集成成了压力力和温度度传感器器、SPII串行数数据接口口、DACC数/模转换器器、模拟拟值比较较电路、待待机唤醒醒电路等等。它具具有检测测0kPPa6377kPaa压力和和4001255温度的的能力。该该器件有有8个引脚脚，如图图所示。其其中DAATA、CLKK引脚用用于外接接MCUU的串行行数据输输入，即即SPII接口；OUTT引脚具具有双重重功能，当当处于测测量方式式时，OOUT端端是比较较器输出出，用于于检测逐逐次逼近近的结果果；RSST为复复位引脚脚；VDDD

6、、VSSS是正负负电源；S1、S0引脚脚用于控控制其操操作模式式，通过过S1、S0的组组合可以以有以下下4种工作作方式：图3S1S0工作方式式00空闲/复复位01压力测量量10温度测量量11数据输出出2 压力力和温度度数据的的读取获取MPPXY880200A传感感器压力力和温度度数据的的方法有有逐次逼逼近法和和报警值值检查法法。逐次次逼近法法能够获获得8位精确确的转换换结果，但但需要较较长的转转换时间间和消耗耗较多的的电能。报报警值检检查法就就是预先先设置一一个压力力和温度度的报警警值，然然后监测测OUTT引脚的的电平来来确定压压力和温温度值是是否超过过报警值值，这是是一种低低功耗模模式，在在不需要要知道准准确的压压力/温度值值时，可可采用这这种工作作方式。逐次逼近近法的程程序设计计MPXYY80220A传传感器利利用外部部的MCCU作为为逐次逼逼近程序序的控制制器，MMCU将将猜测值值通过SSPI接接口串行行地发送送到传感感器的数数/模转换换寄存器器DARR，参考考图4所示。器器件内数数/模转换换器将此此猜测值值变为模模拟值，并并与待测测的压力力值比较较，得到到OUTT值。通通过OU

7、UT值可可知预测测的偏差差，经过过64个时时钟周期期完成一一次完整整的转换换。例如如：第一一次猜测测值为1128，如如果检测测OUTT脚为高高电平，则则说明压压力值大大于1228，MCUU通过SPPI再送送入1992，检检测OUUT脚的的状态，如如果这次次OUTT脚是低低电平，说说明压力力在1228和1922之间，重重复这样样的过程程，直到到逼近近近似值。整整个过程程类似对对分搜索索，首先先，取全全量程值值的一半半作为第第一个猜猜测值，并并送入数数/模转换换寄存器器，然后后监测传传感器OOUT引引脚的输输出状态态，若OOUT引引脚的输输出为“低”，说明明猜测值值太大或或者和取取样值接接近，若若OUTT引脚的的输出保保持“高”，则说说明推测测值太小小。转换换结果寄寄存器作作为一个个变量由由MCUU实时修修改，如如果猜测测值太小小，结果果寄存器器的最低低位置“11”，如如果猜测测值太大大，则结结果寄存存器的最最低位置置“0”，用用新的猜猜测值继继续逼近近，直到到得到最最终结果果。四、主机机模块主机模块块主要由由处理器器S3CC24440，接接收机模模块MCC335594，LCDD，声光光报

8、警模模块组成成。S33C24440处处理器不不仅具有有强大的的数据处处理能力力，能兼兼容目前前大多数数常用外外设，而而且有相相当理想想的技术术支持，选选用此款款处理器器能较好好的满足足系统视视频采集集传输要要求，并并降低了了系统开开发的难难度，缩缩短了开开发周期期。这些些数据是是MC3335994的接接收器可可以收到到数据来来自4个轮胎胎监控模模块的接接口和沟沟通S33C24440和和SPII相互作作用问题题。LCCD显示示各个轮轮胎的状状况，包包括压力力和温度度，提供供了一个个很好的的人机界界面。报报警模块块能警告告司机注注意轮胎胎的状态态。如果果突然出出现问题题，当车车在高速速行驶时时，会发发出警报报，令司司机做出出相应的的行动来来避免车车祸的发发生。图4S3C224400处理器器简介S3C224400微处理理器是SSamssungg公司已已ARMM为架构构所推出出的ARRM9220T的的为处理理器核心心。S3C224400微处理理器基本本特性：(1)拥拥有166K的资资料快取取和166K的指指令快取取，MMMU快取取。(2)固固定的332位速速算码宽宽度，降降低编码码数量所所产生

9、的的消耗。(3)大大多均为为一个时时间脉冲冲周期执执行。(4)强强大的索索引定址址模式。(5)精精简，且且快速的的中断子子系统，具具有可切切换的暂暂存器组组。(6)支支持ARRM处理理器166位（Thhumbb）指令令模式。S3C224400微处理理器优点点：(1)332位ARMM9200T核心心，工作作频率为为4999MHzz。(2)内内部PLLL产生生4000-5333MHHzCPPU内核核工作频频率，。(3)核核心电压压为1.3V，低低功率消消耗。(4)采采用AMMBA，使使用0.13微微米的CCMOSS制造技技术和MMemoory Commpille。(5)可可适用于于PDAA，卫星星导航等等产品。MC3335944简介与与应用MC3335944是与MCC334493相相对应的的单片集集成PLLL调谐谐UHFF数据接接收器。该该芯片内内含6660kHHz的中中频带通通滤波器器、完整整的压控控振荡器器（VCCO）、可可消除镜镜像的混混频器、曼曼彻斯特特编码时时钟再生生电路以以及完整整的SPPI接口口，可用用于设计计3155MHzz/ 4434MMHz的的OOKK/FSSK接收收电路22。MC3335944芯片内内部结构构可分为为射频部部分和控控制部分分。射频频部分由由能消除除镜像干干扰的混混频器、660kHz的中频带通滤波器、自动增益控制级和OOK/FSK解调器组成；控制部分则包含有数据管理器、配置寄存器、串行接口、状态控制器等。MC3335944的串行行接口采采用Mootorrolaa公司开开发的三三线制SSPI（Serriall Peerippherral Intterffacee）串行外外部接口口总线协协议。通通过SPPI接口口可对UUHF接接收器的的数据解解调类型型、数据据率、UUHF频频段、IID控制制字等进进行初始始化编程程，接收收到

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