基于MPXY8020传感器的发射模块设计

　　TPMS系统中发射模块的设计采用摩托罗拉的MPXY8020和68HC908RF2，前者为电容式压力和温度传感芯片，后者为MCU和RF发射电路集成芯片。

　　发射模块硬件电路设计

　　MPXY8020是专用于TPMS系统的多功能、低功耗的传感芯片，其内部除了压力和温度传感电路外，还具有内部唤醒功能的数字接口电路，如图3。8020传感器与MCU的接口有6个端口：S1和S2是8020的工作模式控制端口，根据MCU对这2个端口的逻辑状态控制不同，8020可以分别工作在低功耗的待机模式、压力测量模式、温度测量模式及测量数据输出模式；DATA和CLK为软件控制的串行接口，进行测量数据的传输；OUT端口为复用端口，8020在待机模式下，可以每3s内部自唤醒并通过OUT端口以中断方式唤醒MCU。当8020在测量数据输出模式时，OUT作为内部比较器的逻辑状态输出；RST具有52min复位MCU的功能。

图3　发射电路

　　值得注意的是，8020传感器的A/D转换是逐次逼近型的反馈式转换器，其原理是8020内部具有8位移位寄存器，MCU通过8020的DATA和CLK端口首先输入10000000二进制数据，将8位寄存器D/A转换的模拟量与压力或温度的真实测量值进行比较，并判断OUT端口的状态，如果OUT端口为低，说明逼近值大于真实值，此时可以确定真实值最高位为0；如果OUT端口为高，说明逼近值小于真实值，此时可以确定真实值最高位为1。依次类推从高位向低位可以逐次逐位逼近真实测量值，这样MCU可以确定最终的压力和温度测量值。

　　68HC908RF2内部高性能8位处理器主要负责与传感器的数据传输、数据分析处理及与RF发射电路的数据传输与控制。在图3发射电路中，PTA1和PTA2作为输出端口控制8020的工作模式；PTA3和PTA4作为输出向8020移位输入测量逼近值；PTA5是复用端，当MCU读取传感器的测量值时，PTA5通过OUT获取比较器的状态，当MCU在省电模式时PTA5作为键盘中断输入端口，通过OUT获得3s中断。另外，S1是速度开关，当汽车运行或停止时S1开关可以导通或闭合，这样MCU就可以根据车辆运行状态对程序作有效处理。

　　68HC908RF2内部还集成一个多频带工作的FSK/OOK调制电路，其工作方式由数字控制端(BAND和MODE)的逻辑状态决定。BAND为工作频带选择端口，将BAND置高，并选择晶体振荡器Y1为13.56MHz，此时经过32倍频后产生载波频率为434MHz的RF信号。MODE为FSK/OOK调制模式选择端口，将MODE置高，RF电路工作于FSK模式。

　　68HC908RF2虽将MCU和RF电路集成于一体，但其接口电路仍需要外部连接，如图3示。PTB1作为输出控制RF电路的使能端ENABLE；PTB2和PTB3作为串行口与RF电路的RFDATA和DATACLK相连，经过曼彻斯特编码后的压力温度等信息，以二进制数据流的方式传输给发射电路， 发射电路再以FSK方式进行发射。其FSK工作原理较为简单，当RFDATA输入“1”或“0”时，引起CFSK的输出阻抗的变化，从而切换晶体振荡器Y1的两个负载电容C1和C2，负载电容的改变使晶体振荡器的谐振频率发生很小的偏移，这样经过倍频后FSK信号就可以产生。