基于藍牙4.0（Bluetooth Low Energy）胎壓監(jiān)測方案設計

時間：2013-01-05

基于一種新的藍牙技術——藍牙4.0（Bluetooth Low Energy）新型的胎壓監(jiān)測系統（TPMS）的設計方案。鑒于藍牙4.0（Bluetooth Low Energy）的低成本、低功耗、高穩(wěn)定性等特點，適用于胎壓監(jiān)測系統，目前業(yè)界還沒有出現類似的設計方案。本設計為直接式胎壓監(jiān)測系統，即在車輛輪胎上安裝壓力和溫度傳感器，通過藍牙傳輸方式將胎壓的信息傳送給搭載藍牙4.0的iPod、iPhone以及iPad，并在所安裝的APP軟件上顯示實時數據。由此可實時監(jiān)測車輛的胎壓情況，并在胎壓異常情況下發(fā)出報警。

引言：
隨著商業(yè)用車和家庭用車的日益增多，汽車安全越來越受到人們的重視。美國汽車工程師協會的調查統計表明，美國每年有26萬交通事故是由于輪胎氣壓低或漏氣造成的，同時75%的輪胎故障是由于輪胎充氣不足或滲漏而引起的。美國運輸部地區(qū)公路交通安全管理**（NHTSA）**的法規(guī)中規(guī)定：2003年11月到2006年10月31日期間，美國新出廠的輕型汽車將逐步引入胎壓監(jiān)測系統（Tire Pressure Monitoring System，TPMS）。可見，TPMS的研究和投產勢在必行。中國作為世界汽車消費增長較快的地區(qū)，相信不久將來**也會**類似法規(guī)。車廠對TPMS的重要性日益重視。

TPMS主要用于實時監(jiān)測汽車輪胎溫度和壓力，當壓力和溫度**出或**標準值范圍時，系統發(fā)出蜂鳴或光報警信號，從而有效的避免交通意外的發(fā)生。

1 藍牙4.0（Bluetooth Low Energy）技術簡介
藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)2010年7月宣布，正式推出較新的藍牙規(guī)范一Bluetooth V4.0技術。該技術擁有較低的運行和待機功耗，使用一粒紐扣電池甚至可連續(xù)工作數年之久。同時還擁有低成本，跨廠商互操作性，3毫秒低延遲、100米以上**長距離、AES-128加密等諸多特色，可以用于計步器、心律監(jiān)視器、智能儀表、傳感器物聯網等眾多領域，大大擴展藍牙技術的應用范圍。其主要技術特點如下：

◇**的發(fā)現機制：低耗能藍牙技只用3個信道做廣播信道，允許毫秒級**建立連接，效率遠**傳統藍牙的32個信道方式。

◇少的數據頻道和寬頻道間隔：傳統藍牙有79個數據信道，頻道間隔是1MHz；低耗能藍牙有40個數據信道，頻道間隔是2MHz。

◇低工作電流和**低睡眠電流：傳統藍牙的工作峰值電流一般是35mA，睡眠狀態(tài)電流是0.01mA。而低耗能藍牙的工作峰值電流是小于15mA，睡眠狀態(tài)電流是0.004mA。

◇低耗能藍牙具有抗干擾能力較強、數據發(fā)送較快、工作效率較高、可與手機/計算機連接等優(yōu)勢，具有無可比擬的技術和市場優(yōu)勢，特別適用于近距離、小數據量、非頻繁操作的應用場景，如醫(yī)療、健身監(jiān)視器、腕式設備/手表、家電遙控器、玩具、手機、計算機及附件、工業(yè)自動化、電子游戲等。

◇低成本：藍牙4.0通信模塊的單位成本已經減小到三美元左右。

2.藍牙4.0（Bluetooth Low Energy）TPMS系統介紹：
TPMS系統采用直接式溫度壓力測量系統。該系統分為兩個模塊：藍牙4.0通信模塊和智能終端。藍牙4.0通信模塊利用車胎內的溫度壓力傳感器和藍牙4.0收發(fā)器，把數據發(fā)送給智能終端。實時監(jiān)測輪胎的壓力和溫度，數據信號無線傳送到智能終端上，并顯示在相應APP程序界面上。當輪胎出現漏氣、胎壓過高或過低、溫度過高等異常情況，手機會自動報警和顯示輪胎狀態(tài)，從而確保汽車行駛的安全。該系統特點是成本偏高，但監(jiān)測效果較好，****。每個輪胎安裝了高靈敏度的感應**器，

安裝TPMS系統的優(yōu)勢

o 1.防爆胎
實時監(jiān)測輪胎氣壓和溫度,防患于未然。

o 2.省燃油
保持正確的輪胎壓力,降低汽車油耗。

o 3.減磨損
氣壓不足,會造成過度磨損(吃胎),縮短輪胎使用壽命。

o 4.低成本

只需一部搭載藍牙4.0的智能顯示終端且安裝相應APP程序，鏈接之后，即可實時監(jiān)控接收數據，省去了購買顯示終端的費用，且具有相當好的便攜操作性。

2.1 遠程感應模塊：
藍牙4.0模塊固定安裝于4個車胎內部，負責數據的采集、簡要處理及傳輸。其硬件結構包括壓力溫度傳感器元件、MCU、藍牙4.0通信模塊、天線和供電設備，如圖1所示：

圖1 TPMS遠程感應模塊硬件結構圖

傳感器：選用Daytona傳感器，它是一種表面微機械型電容性微機電系統(MEMS)單芯片壓力傳感器，包括壓力變換器、正溫度系數擴散電阻溫度傳感器和所有必需電路，用以產生一個校準的8bit溫度和壓力數字輸出。Daytona的特點是**于TPMS溫度和壓力測量：單片MEMS微機械壓力感應單元；3V工作電壓；低功耗、待機電流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；內置低頻振蕩器，可用于喚醒MCU；8位數據輸出：SSOP封裝；介質保護[2]。
MCU：該單片機為主要用來采集/控制/處理壓力傳感器與溫度傳感器數據功能,通過串口與藍牙4.0通信模塊連接.

藍牙4.0通信模塊：藍牙4.0通信模塊是采用TI德州儀器公司的藍牙4.0單模式芯片CC2540。該芯片集成了增強型8051單片機（MCU）和低功耗藍牙收發(fā)器，具有以下一些特點：

20個信道。

典型的**功率為-23dBm一4.5dBm。

自適應跳頻GFSK，較大傳輸速率為1Mbps。

在分組差錯率為1％的情況下，其接收靈敏度為－97dBm。

鄰近信道干擾>30dBm，間隔信道干擾>53dBm。

待機電流僅為0.4uA。

工作溫度為－45℃到80℃。適用于惡劣的工作環(huán)境。

供電設備：使用**的胎壓監(jiān)測系統電池，由于藍牙4.0(Bluetooth Low Energy)和Daytona的低功率特點，其可有效供電2年以上。

2.2 接收顯示端：
透過搭載藍牙4.0功能的iPod5、iPhone4S/5或者iPad3/mini，掌握你愛車的狀況，即便是行駛中，也可以隨時監(jiān)測，顯示獨立每一輪胎的壓力、溫度資訊.你只需要拿起你的iPhone再搭配上嵌入藍牙4.0通信模塊的胎壓監(jiān)測器，在彈指之間，透過直覺式的界面設計，即可從容不迫的輕易的得知輪胎狀況。

APP程序特點:

1.即時胎壓胎溫查看異常變化主動警示

2.時尚主題選擇

3.可建立愛車參數

4.TPMS功能設置

詞條
詞條說明
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