基于单片机的轮胎压力检测报警器的设计与实现(5)

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图3.5 轮胎模块发射电路图

表3.4发射电路外围器件说明 器件 Y1 震荡器 R1 C2 C3 C4 C5 RF 输出电平设置电阻（REXT） 电源去耦电容 震荡负载电容 仅用于 FSK 模式的振荡器牵引电容 功能 取值 315MHz 频段，参看表 3-2 434MHz 频段，参看表 3-2 868MHz 频段，参看表 3-2 12 100 22 OOK 调制模式：18 FSK 调制模式：27 请看表 3-5 MHz MHz MHz KΩ pF nF pF pF pF

表3.5 相对载波频率总体偏差的晶体振荡器牵引电容取值 载波频率 （MHz） 434 载波频率总偏移 （kHz） 40 70 100 868 80 140 200 电容取值 （pF） 18 10 6．8 18 10 6．8 轮胎模块 UHF 发射电路的发射匹配网络由电感 L1、电容 C6 和 C7 组成。 3.3 主机模块设计

位于驾驶室内的主机模块，主要完成信息的无线接收、数据的区分处理、声光报警控制以及系统特征值设定等功能。根据主机模块的实现功能，将其细分为核心微控制器、接收电路、人机接口和显示及报警电路四个部分详述。其中，实现信息显示的系统外围显示及报警电路将在下节介绍。主机模块总体电路参看附录B。

3.3.1 核心微控制器 MC68HC908KX8

MC68HC908KX8 和轮胎模块的核心微控制器一样，同属于 Freescale 公司的 MC68HC908 系列微控制器，具有相同的中央处理器，只是在被集成的具体外围功能模块上略有不同。其具有如下特性：工作电压为 5V 时，内部总线频率最

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大可达 8MHz；为 3V 时，内部总线频率最大可达 4MHz；无需任何外围器件的内部振荡器，软件选择内部振荡器频率，可校正精确到±2%，也可选择使用外部时钟源或晶体/陶瓷谐振器；可加密的 8K 字节 Flash 程序存储器；192 字节的 RAM；串行通信接口（SCI）模块；时基模块（TBM）：提供分频比可选的周期性实时中断；13 个通用输入/输出（I/O）端口，其中 5 个带有键盘唤醒功能，2 个与 SCI 模块共用；可编程的低于电源电压停工，2.6V 或 4.3V 可选。MC68HC908KX8 是主机模块的核心器件之一，作为主机模块的微控制器，实时接收并处理射频接收器收到的轮胎测量数据，并控制显示及报警电路 的 工作， 同时留有一个可与PC机通信的 RS-232 接 口 。尽管MC68HC908KX8 也有内部时钟发生器，但其串行通讯接口（SCI）要求非常精确的定时，所以，还是需要一个外部晶体振荡器。MC68HC908KX8 的工作电压有 2 个，3V 或 5V 均可，工作温度范围－40℃～＋125℃。但为了统一主机模块电路的工作电压，方便电路的设计，MC68HC908KX8 采用 5V 的工作电压。MC68HC908KX 的 I/O 口资源较少，但因为其具有可靠的性能、较低的价格和符合设计要求的芯片内部资源，还是本系统芯片选型的合适对象。 3.3.2 接收电路设计

MC33594是与MC33493相对应的单片集成PLL调谐UHF数据接收器。该芯片内含660kHz的中频带通滤波器、完整的压控振荡器（VCO）、可消除镜像的混频器、曼彻斯特编码时钟再生电路以及完整的SPI接口，可用于设计315MHz/ 434MHz的OOK/FSK接收电路。MC33594芯片内部结构可分为射频部分和控制部分。射频部分由能消除镜像干扰的混频器、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。MC33594的串行接口采用Motorola公司开发的三线制SPI（Serial Peripheral Interface）串行外部接口总线协议。通过SPI接口可对UHF接收器的数据解调类型、数据率、UHF频段、ID控制字等进行初始化编程，接收到的数据也可以在数据管理器工作时从SPI端口输出。MC33594与微控制器之间的通信一般通过SPI进行，其SPI接口通过以下三个输入/输出引脚来实现操作：串行时钟SCLK；主控输出受控输入MOSI；主控输入受控输出MISO[15]。微控制器可通过引脚STROBE选通MC33594，也可让MC33594内部工作在等待-第 20 页 共 43 页

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休眠循环模式下来降低功耗，在引脚STROBE上加高电平就能将处于休眠状态的MC33594激活。当接收电路工作在315MHz频段时，应选择9.864375MHz晶振；工作在434MHz时，选13. 580625MHz的晶振。图3-6是主机模块MC33594的接收电路图。表3.6是该接收电路图的器件功能说明。与发射电路相对应的是，接

收电路同样工作在

图3.6 MC33594接收电路图

433.92MHz频段，MC33594的50Ω匹配网络由电感 L1、电容C5和C7构成，其中电感取值 68nH±2%，电容 C5＝1.5pF±10% ，C7=100pF±10%。 当 MC33594 工作在 FSK 模式下，按表 3.7所示，选择最大传输数据速率时，C10 取 10nF，即 0.01μF。 3.3.3 人机接口

为了在系统调试安装时便于对一些特征数据进行更新定义，系统保留了一个 RS－232 串行接口。在轮胎换位后，需要对各位置轮胎的识别码进重新设置，以保证系统的准确可靠运行。对系统报警压力门限的更新、每个轮胎识别码的定义等，都可通过人机接口操作。MAX232 接收/发送器是特别为满足 EIA/TEA-232E 的标准而设计的，具有功耗低、单电源工作，外接电容仅为 1μF、接收器输出

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为三态TTL/COMS等优越性；为双组 RS-232 接收/发送器，工作电源+5V，波特率高。该芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V 电源变换成 RS-232C 输出电平所需的±10V 电压，因此采用单一的+5V 电源即可[16]。MAX232 外围需要 4 TTL/COMS等优越性；为双组 RS-232 接收/发送器，工作电源+5V，波特率高。

表3.6 MC33594 接收电路组成器件说明 器件 Y1 R1 R2 C1 C2 C3 C10 C11 C12 C4 C6 C13 功能 基准振荡器晶体 取值 315MHz 9.864375 434MHz 13.580625 基准电流（参考）电阻 选通振荡器电阻 混频器 AGC 电容器 选通振荡器电容 AFC 电容器： OOK 模式 FSK 模式 晶体负载电容 180 ±1% 470 10±10% 68 100±10% 100±10% 见表 3-8 pF nF μF pF μF band: band: 单位 MHz MHz kΩ kΩ nF nF pF nF 晶体 DC（直流）去耦电容 10 电源供电去耦电容 0.1 100 0.1 表3-7 C10 在 FSK 模式下相应数据率的取值

数据速率 C10 1.2 100±10% 数据速率对应电容取值 2.4 47±10% 4.8 22±10% 9.6 12/10±10% 单位 kBaud nF 该芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V 电源变换成 RS-232C 输出电平所需的±10V 电压，因此采用单一的+5V 电源即可[16]。MAX232 外围需要 4个电解电容 C1、C2、C3、C4，是内部电源转换所需电容，其取值均为 1μF/25V，宜选用漏电流小的钽电容并应尽量靠近芯片，C5 为电源去耦电容。如图 3-7所示，系统选用其中一路完成发送/接收任务。

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3.4 显示电路设计

显示及报警电路实现系统的信息显示及声光报警功能。电路由液晶显示模块、I/O 扩展芯片、5 个发光二极管（LED）及蜂鸣片构成，驾驶员可通过液晶显示的信息获知各轮胎的状态，并通过 LED 和蜂鸣片的报警提示获知故障轮胎位置。图3.8给出了主机摸块的系统显示。

图3.7 MC68HC908KX8与PC机的串口通信

图3.8 系统显示电路图

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