基于ZigBee的無線胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計
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傳感器：選用Daytona傳感器，它是一種表面微機(jī)械型電容性微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)單芯片壓力傳感器，包括壓力變換器、正溫度系數(shù)擴(kuò)散電阻溫度傳感器和所有必需電路，用以產(chǎn)生一個校準(zhǔn)的8bit溫度和壓力數(shù)字輸出。Daytona的特點是專用于TPMS溫度和壓力測量：單片MEMS微機(jī)械壓力感應(yīng)單元；3V工作電壓；低功耗、待機(jī)電流600nA；壓力采樣電流1.5mA；溫度采樣電流500uA；4種工作模式靈活運用以求節(jié)電；內(nèi)置低頻振蕩器，可用于喚醒MCU；8位數(shù)據(jù)輸出：SSOP封裝；介質(zhì)保護(hù)[2]。
MUC和ZigBee無線通信裝置：遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊通信都是由ZigBee收發(fā)器來實現(xiàn)的。本設(shè)計中采用Chipcon公司的ZigBee單芯片CC2430。該芯片集成了8051單片機(jī)（MCU）和ZigBee收發(fā)器，具有以下一些特點[3]：
16個信道。
典型的發(fā)射功率為0dBm。
采用DSSS擴(kuò)頻通信技術(shù)，最大速率為250kbps。
在分組差錯率為1％的情況下，其接收靈敏度為－94dBm。
鄰近信道干擾>30dBm，間隔信道干擾>53dBm。
工作溫度為－45oC到125oC。適用于惡劣的工作環(huán)境。
供電設(shè)備：使用專業(yè)的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)電池，由于ZigBee和Daytona的低功率特點，其可有效供電10年以上。
2.2 接收顯示模塊：
一般安裝于車內(nèi)儀表板附近。用于接收和處理遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊傳送來的數(shù)據(jù)。該模塊由ZigBee無線接收裝置、天線、液晶顯示裝置、鍵盤和MCU組成，如圖2所示：本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/197454.htm
圖2 TPMS接收顯示模塊硬件結(jié)構(gòu)圖
接收顯示模塊的ZigBee收發(fā)器和MCU同樣采用CC2430來實現(xiàn)的。
LED：液晶顯示裝置需要圖形顯示和數(shù)字顯示兩個部分。圖形顯示為車輛的簡化圖，當(dāng)發(fā)生報警時，可以分別接通該圖中用于表示左前、右前、左后、右后4個車輪的發(fā)光二極管，顯示告警的遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊的具體位置，同時數(shù)字顯示部分顯示每個車輪的溫度和壓力的具體數(shù)字信息。并在數(shù)值超出門閾值時，發(fā)出蜂鳴聲告警。
鍵盤用于開啟TMPS系統(tǒng)電源、并可對存儲在MCU的RAM中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。
3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議
ZigBee網(wǎng)絡(luò)層（NWK）支持星形、樹形和網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)?。在本系統(tǒng)中采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即其網(wǎng)絡(luò)由一個單獨設(shè)備——ZigBee協(xié)調(diào)器控制。ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)發(fā)起和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備和所有的其它設(shè)備，終端設(shè)備直接和ZigBee協(xié)調(diào)器通信。位于4個輪胎里的遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊為ZigBee終端設(shè)備，由簡單功能設(shè)備（RFD）組成。位于車內(nèi)的接收顯示模塊為全功能設(shè)備（FFD），作為ZigBee協(xié)調(diào)器。當(dāng)ZigBee協(xié)調(diào)器被激活后，它就可以開始建立一個自己的網(wǎng)絡(luò)。通過選擇一個PAN標(biāo)識符可實現(xiàn)其唯一性，即在某個網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍內(nèi)，該標(biāo)識符不能被其它網(wǎng)絡(luò)所使用。當(dāng)選定PAN標(biāo)識符以后，PAN協(xié)調(diào)器就可以允許其它設(shè)備加入該網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。在本系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊有其唯一的64位IEEE地址，當(dāng)協(xié)調(diào)器掃描到具有匹配的64位擴(kuò)展地址的設(shè)備時，便允許其加入網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。所有的星形網(wǎng)絡(luò)和其它的星形網(wǎng)絡(luò)各自獨立運行，就可以避免在車輛行駛中與其它ZigBee設(shè)備產(chǎn)生干擾，造成數(shù)據(jù)丟失。
4 軟件設(shè)計
首先應(yīng)初始化系統(tǒng)，設(shè)置壓力、溫度的門閾值以及遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊的設(shè)備ID。系統(tǒng)啟動后，接收顯示模塊首先發(fā)送命令幀給遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊，喚醒遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊的接收器。遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊收到命令幀，返回確認(rèn)幀，以告知車內(nèi)接收顯示模塊已激活接收機(jī)。遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊激活后，傳感器首先采集數(shù)據(jù)，傳遞給MCU進(jìn)行處理，然后通過無線收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)傳輸給接收顯示模塊，然后自動轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。接收顯示模塊在收到數(shù)據(jù)以后，MCU處理數(shù)據(jù)。通過與標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力數(shù)據(jù)門閾值的比較，判斷是否產(chǎn)生告警，并把處理結(jié)果存儲在MCU的RAM中，以供及時查詢。最后將結(jié)果顯示于液晶顯示屏上，以供駕駛員觀測。系統(tǒng)每3秒鐘激活一次遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊采集數(shù)據(jù)；每30秒遠(yuǎn)程感應(yīng)模塊向接收顯示模塊傳送一次數(shù)據(jù)。
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