LF低频通信负责SP37接收低频信息。低频天线由并联的电阻、电容和电感组成。为了达到最优低频接收灵敏度,电感和电容谐振频率设计为低频载波频率125k H z。低频电感采用普莱默(PREMO)公司TP1103-0477,电感量4.77mH,电容值为:
并联电阻R主要用来减少L C D谐振电路品质因数Q 值, 达到低频足够带宽( 7 . 8 k H z ) 。谐振电路品质因数Q = f c/ B W = 1 2 5 k H z /(2×3.9k H z)=15,这就要求L F谐振电路品质因数Q不能大于15。可以计算电阻R=Q×X L=15×2π×f c×L=49.5k Ω。具体电路见图2低频接收单元。
由于S P37低频接收波特率硬件设定为3.9k b p s的曼切斯特编码。图4为低频载波数据传输和曼切斯特编码之间关系。
由于硬件已被固化为3.9k b p s曼切斯特码波特率,通过计算L F每个发送位时间为3.9kbps×2=7.8kbps。
低频接收信息帧格式如图5所示。
射频数据传输需按照此格式进行信息交互。首先发送引导位32位,接着是18位的同步码,之后是按照曼切斯特编码方式发送唤醒ID、用户DATA数据。 3 电池选择
电池选择日本M a x e l l电池公司推出的高温系列电池(C R2450H R),供电电压+3.6V,电池容量480m A h,具有特点:寿命特长、能量密度大、自放电极低、重量轻(8.8g)、温限宽(-55~+125℃)。
天线设计
天线的性能将直接影响数据传输的质量,它是汽车轮胎监测传感器发射功率提升的重要因素。汽车轮胎监测传感器的天线靠近气门嘴,因而在设计天线时必须考虑轮胎金属丝的屏蔽,轮辋金属的反射影响,以及车轮高速旋转时天线不断变换方向、角度的影响等,所以天线设计时必须考虑以下因素:线极化容易受到天线姿态的影响,旋转的车轮对天线的工作极化要求相对较高;天线与射频模块连接,需要解决好阻抗匹配的问题,这也是天线设计的重点;由于轮胎压力传感器安装在轮胎内,受到车身、天线运动等对性能的影响;小型化设计,安装在轮胎内部的天线,必须考虑小型化设计,433.92M H z的工作频率,波长为691.37m m,常规的天线尺寸一定不能满足要求。
软件设计
系统具有的软件功能:周期性测量轮胎压力、温度值;可变周期性发射轮胎压力、温度值;低频射频数据接收处理;气压高报警功能;气压低报警功能;温度高报警功能;快漏气报警功能;电池电压低报警功能;传感器无信号报警功能。系统要求具备10年长的寿命,要达到如此长的使用年限,一般状态下系统都处于休眠状态,静态电流只有0.6μ A。系统休眠状态可通过低频L F中断或间隔定时器中断来唤醒。系统软件框架流程图如图8所示。
S P37内部R O M自带底层库函数(Library Function),用户可以直接调用库函数。库函数的使用大大简化了程序员软件开发难度而且软件可靠性也得到增强。库函数包含传感器测量函数、低频接口控制函数、高频接口控制函数和其他处理函数。其中,传感器测量函数包含:测量压力或运动加速度M e a s_P r e s s u r e函数、测量温度M e a s_T e m p e r a t u re函数、测量电池电压Meas_Supply_Voltage函数、测量加速度Meas_Acceleration函数;低频接口控制函数包含:低频波特率校准LFBaudrateCalibration函数;高频接口控制函数包括:使能晶体工作S t a r t X t a l O s c函数、停止晶体工作St o p X t a l O sc函数、VCO工作V C O_T u n i n g函数、发射R F帧