基于sp37汽车胎压监测传感器研究毕业论文(编辑修改稿)

基于sp37汽车胎压监测传感器研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

“气压” : 检测目前芯片的气压值，同时输出温度值 “加速度” : 用来检测芯片加速度，同时输出温度值 “温度” : 检测芯片周围温度。 “电源电压” : 检测芯片工作电压。 c. 自动编程“自动编程” : 自动连续编程，按照设定好的几个选项一次性执行。 “计数清零” : 清除自动编程时的计数结果。 “清空消息” : 清除下面两个消息框信息 烧录器及烧录操作 图 烧录器 河北工业大学 2020 届本科毕业论文 8 烧录器如上图 ， SCL 连接 SP37 的 PP0 口， SDA 连接 PP1口。 VCC,GND 分别连接电路板上的电源和地。 烧录软件如下图。 图 烧录软件工作时的 界面 侦测串口 —— 系统自动侦测串口 （如未侦测到多侦测几遍） —— 点击打开文件选择要下载的程序文件 —— 点击连接（红色指示灯闪一下，蜂鸣器响一声） —— 点击状态（检查是否连接上，框里会出现代码 00000000，说明已连接，如果出现 11111111，说明未连接上，需要断开重新连接 ） —— 点击空片检查（框里出现 00000001 或者00000111 则需要点击芯片擦出再次空片检查，出现 00000000 则芯片空，可以往芯片下载程序 ） —— 点击自动编程即可，出现“编程完毕”字样表示下载完毕。 —— 点击读数据检测写入的程序。 上面的在 线下载一定保证插上 USB 口和 SP370 芯片。 3 SP37 传感器外围电路 设计 硬件 系统 功能概况 该传感器硬件主要包括三大部分，低频接收部分，高频发送部分和 SP37 核心部河北工业大学 2020 届本科毕业论文 9 分。 通过这三个部分的有效配合，实现对低频信号的有效接收和高频信号的有效发射，并使系统具有抗干扰，运行稳定等性质。 (1)低频接收部分 本部分是 125k 低频接收数据部分，能够实现接受低频信号功能，唤醒掉电状态的 SP37。 其中，电阻电感的选型需要经过计算以达到最优低频接收灵敏度。 低频接收部分需要符合一定的通讯协议， 以有效地接收 125k 低频数据。 低频信号采用曼彻斯特编码，包括前导码，同步头，唤醒 ID，数据。 (2)高频发送部分 本部分是 高频发送部分，通过电容电感的配合，以及天线的使用，实现 SP37 把数据通过 PA口高频发送出去。 高频发送也需满足通讯协议以利于 TPMS系统其余部分接收，发送的信号采用曼彻斯特编码，包括前导码和数据。 (3)SP37 核心部分 SP37 是一个为 TPMS 而设计的气压传感器，它仅需要少数的外部器件即可实现测量功能。 除了上文提到的低频接收和高频发送部分，还需要程序 下载接口，供电部分和晶振部分等外围电路支持 SP37 工作。 SP37 的程序下载采用 IIC 接口，供电采用纽扣电池供电或者直接接外部电源。 由于高频发送是 ，根据数据手册晶振应采用。 SP37 特征如下：压力传感器，温度和供电电压传感器， z轴加速度传感器， 8051内核微控制器，低功耗高性能系统控制器，高频发射器，低频接受器。 硬件 系统目标 本系统 各部分联系紧密，低频接收电路和高频接受电路容易互相干扰，同时基于实际在汽车轮胎上安装考虑，传感器的设计必须尽量小。 本系统的设 计目标有如下几个方面 : 1)抗干扰 2)尺寸合适 3)可以对 SP37 芯片进行多次烧录 4)便于再次开发 硬件 系统总体分析 本系统 硬件上主要可以分为三个部分，低频接收电路，高频发射电路，最小系统。 河北工业大学 2020 届本科毕业论文 10 第一版原理图如图 、第一版 PCB 如图 ，第一版 PCB如图 所示。 1 2 3 4 5J1CON5C118pfC23pFC522pFL143nHL256nHC31nFC4680pFC6100nFC7100nFBT1BATTERYC10100nFC918pFR3 C13330pFL311E1ANTENNA1 23 4JP1HEADER 2X2D1LEDD2LEDR21KR11K+C847uF 4v11J2CON1C11C12VCCVCCVCCPP01PP12PP23PA4PGND5VBAT6GND7GND8VREG9LF10XLF11XGND12XTAL13XTALCAP14IC1Component_1 图 第一版电路原理图 图 第一版 PCB图 图 第一版实物图 经过反复试验可知，第一版硬件电路虽然可以实现所要求的功能，但仍存在以下河北工业大学 2020 届本科毕业论文 11 几个问题： ，该电路板尺寸为 *，对于要安装在汽车轮毂内的胎压传感器而言过大可能会造成安装不便或者机械结构不稳定，难以适应轮胎内的恶劣环境。 ，在焊接时必须十分小心以避免短路。 ，而在实际应用中并无作用所以可以省略。 ，与实际元器件不符。 为了进一步优化设计 ，实现预期效果，第二版电路原理图如图 ， PCB 设计如图 和实物图如图 1 2 3 4 5J1CON5C118pfC23pFC522pFL143nHL256nHC31nFC4680pFC6100nFC7100nFC10100nFC918pFR3 C13330pFL311E1ANTENNA1 23 4JP1HEADER 2X2D1LEDR11K+C847uF 4vVCCVCCVCCPP01PP12PP23PA4PGND5VBAT6GND7GND8VREG9LF10XLF11XGND12XTAL13XTALCAP14IC1Component_1 图 第二版电路原理图 图 第二版 PCB 河北工业大学 2020 届本科毕业论文 12 图 第二版实物图 该版电路极大地改善了第一版电路出现的问题，具有以下性质： *,十分适合汽车轮毂内的安装 ，低频部分和高频部分不会互相干扰 计较为合理，便于焊接。 低频接收电路 低频接收电路主要由并联的电感和电容组成，并加上电阻调整谐振电路的品质因数 Q，使低频的带宽足够（ ）。 低频接收电路的电感和电容互相配合，使谐振频率达到了低频载波频率 125KHZ，实现了最优低频接收灵敏度。 低频电感采用普莱默（ PREMO）公司的 TP06020491J。 电感量 ，电容可通过公式 LCcf π2 1 ，得出 22 1  cfC π23101 2 1    pf3 3 0103 0 10  。 15)(125/  K H ZK H ZBWfQ c ，即最大的品质因数 Q为 15。 电阻经过计算和实际考量，定为 [3]。 高频发射电路 系统高频发 射电路采用欧洲胎压检测系统标准的 频率，而非美国标准315MHZ 频率，故采用 汽车级晶振。 高频发射采用 FSK（频移键控）调制方式，即利用载波的频率变化来传递数字信息，信息中的“ 1”“ 0”，分别调制为不同的载波信号，它的主要优点是 : 实现起来较容易 ,抗噪声与抗衰减的性能较好。 而 ASK 用载波的有无表示“ 1”“ 0”，抗干扰性能差，易被影响，所以系统采用 FSK 调频方式。 系河北工业大学 2020 届本科毕业论文 13 统采用软件方式设置 FSK，通过输入 XTAL1和 XTAL2的寄存器参数，将频偏调到 35KHZ，中心频点。 芯片内部集成 PA功率放大发射单元，通过π型匹配电路进行阻抗匹配，可以得出电路中各项数值。 射频输出功率的等级可以通过软件改变，令 =10，可设置 RF 功率放大输出等级为 2PA。 通过 ADS 软件仿真计算出匹配值，如图 . 在实际应用中，因为轮胎中的钢圈会对传感器的数据发射形成屏蔽作用，所以必须把天线伸出钢圈之外以有效发射数据。 天线一般选择安装在气嘴的气门嘴天线。 图 匹配仿真图 系统工作电路 这部分相关元器件 不多，但是却能使以 51 为内核的 SP37 传感器正常工作。 在调试阶段可以通过控制 I/O口输出高低电平来判断系统能否正常工作。 相关的部分为晶振工作电路，经过稳压滤波的电源和地，以及烧录端口。 晶振部分，由于高频发射采用 频率，高频频率是 24 倍频外部晶体频率，故选汽车级 无源晶体，电容选用 8pf。 电源和地部分都加入适当取值的电感进行滤波以减少电压波动。 烧录端口则连接电源，地， PP0， PP1 这四个端口以进行烧录操作，另外 PP2 也接出来作为进一步的调试操作使 用。 河北工业大学 2020 届本科毕业论文 14 4 软件设计 软件需求 软件分为两大块，分别是由 LF低。