1．1 传感器
　　本系统选用Freescale公司的MPXY8020A型硅压阻式压力传感器，其内部包括压力、温度传感器，具有电源管理和数据输出功能。可通过S0、S1引脚控制其工作模式，每隔3s通过OUT引脚发出370?滋s宽度的唤醒脉冲，约每52min通过/RST引脚发出一个复位脉冲^[1]。
1．2 信号处理与低频接收模块
　　Microchip公司的PIC16F639是一款带有三通道模拟前端（AFE）的MCU，其模拟前端特性由MCU固件控制。由于使用方便，该器件可用于多种智能低频检测和双向通讯应用中。因其具有工作电压范围宽、待机电流小、工作电流低等特点[2]，十分适合应用于胎压检测。其集成的三通道模拟前端可检测低至1mV(峰-峰值)的125kHz输入信号，具有三个天线连接引脚。通过连接指向X、Y和Z方向的三个天线，应答器可随时接收来自任意方向的信号，从而降低因天线的方向性而造成信号丢失的可能性。各天线引脚的输入信号的检测是相互独立的，并随后相加。通过对配置寄存器进行编程，每个输入通道可以被单独使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。
1．3 高频发射模块
　  发射模块采用Maxim公司的MAX1479，可发射300MHz～450MHz的ASK和FSK数据，在FSK模式下采用Manchester码可达到20kbps的数据速率。该芯片具有低电源电流（ASK模式下为6.7mA，FSK模式下为10.5mA)，仅200?滋s的启动时间等优点，非常适合应用于低功耗设计^[3]。
2 TPMS发射系统硬件设计
　　TPMS发射系统硬件主要由发射芯片MAX1479、单片机PIC16F639和传感器MPXY8020A构成，如图2所示。模块发射频率为MAX1479外接晶振频率的32倍频，即需外接13.56MHz振荡器。MODE引脚接高电平，为FSK调制模式。CLK0和CLK1引脚可以设置CLKOUT频率输出引脚的输出频率。DEV0、DEV1、DEV2引脚可为FSK调制模式设置频率偏移，当DIN引脚为高电平时，PAOUT输出高频信号至天线。PIC16F639内置了三通道模拟前端，由于低频发射基站与接收模块位置相对固定，只需安装一个低频接收天线即可。接收天线为铁氧体磁芯线圈，电感量为7.1mH，并联220pF电容后，可在125kHz处谐振，并联谐振阻抗最大，当发射线圈与接收线圈相互平行，即可最大限度地拾取有用信号。每个通道内还具有一个调节电容，可用来调节外部天线。此电容可通过寄存器配置电容大小，最大63pF，可1pF步进调整。LCCOM引脚为三通道的公共地。单片机使用内部已校准的8MHz振荡器，可通过寄存器中IRCF位配置分频系数，分频后可得到低至31kHz的时钟频率。传感器与单片机采用SPI串口方式连接，可以通过配置S1、S0引脚使传感器工作于待机、测量压力、测量温度和读数据这四个状态。OUT引脚连接至RA1引脚，并每隔三秒发出唤醒脉冲，PORTA口电平变化引发中断，将单片机从休眠模式唤醒。

3 发射系统软件设计
3．1 RF传输协议
　　RF信号的传输采用曼彻斯特编码，即一个数字信号值在每一个比特位周期内作高、低电平之间的切换，前半周期高电平后半周期低电平表示数字1，而先低后高表示数字0。MAX1479的 FSK模式最大数据传输率为20kbps，在本系统中采用9.6kbps的数据率。RF数据帧格式如表1所示。

    (1)前导位：由连续的31个数字1接一个数字0组成，前导位可以使接收器识别出有效的RF信号，并可使接收器与发射信号频率同步，因此可补偿发射机振荡频率的误差。前导位的位数可以不固定，位数长的前导位有利于提高接收器的灵敏度，而位数短的前导位有利于节省发送端功耗。
    (2)发射机ID：每个发射机都有惟一的ID号码，32位的长度可极大地避免出现两个相同ID的情况。
    (3)压力值：压力值采用8位无符号数表示，每一位代表2.5kPa。
    (4)温度值：温度值采用8位无符号数表示，最低可测温度为零下40度，每一位代表0.8度。
    (5)状态位：包括电池低压检测数据、传感器的工作模式信息。
    (6)校验和位：校验和长度为8位。其产生的方法是，发送时，对所有数据求异或结果再取反作为校验和；接收时，对所有数据连同校验和求异或求反，结果为0表示正确，否则错误，丢弃数据包。
3．2 LF传输协议与软件流程
    LF信号的传输也采用曼彻斯特编码。由于PIC16F639模拟前端输入调制频率最高为4kHz,所以选择1kHz作为LF输入信号的数据频率。LF数据帧格式如表2所示。

　　(1)AGC稳定时间：这是一个持续的高电平脉冲，可将AFE从休眠模式唤醒，AGC模块可以自动调整过强的输入信号电压，使之达到后续电路可接受的水平，AGC稳定时间后，AGC稳定于输入信号电平。如果AGC稳定时间不符合要求，AFE将被软复位。
    (2)唤醒滤波器脉冲：唤醒滤波器用来使能LFDATA输出并唤醒单片机，但前提条件是在LC输入引脚接收到特定的脉冲序列。这样可以防止由于噪声或不想要的输入信号等原因而致使AFE唤醒单片机。唤醒滤波器脉冲的高持续时间和低持续时间分别由OEH、OHL位决定，通过SPI口编程。
    (3)命令位：8位数据中的第1位将引起PORTA电平变化中断使单片机从休眠模式唤醒，剩余的7位数据作为命令代码。单片机通过定时采集RA4引脚电平，获得相应数据，并通过与单片机预定义值进行匹配，产生相应动作状态。
    (4)校验位：采用奇校验方式，即当数据中1的个数为奇数时，则校验位为0；否则校验位为1。
    (5)结束位：用两个连续的数字0表示结束位，结束位采用NRZ编码格式。
　　图3是PIC16F639检测低频信号流程图。当单片机上电后，可以通过SPI口对AFE的8个寄存器进行设置。打开PORTA电平变化中断后进入休眠模式。当LC输入引脚检测到输入信号，输入的AGC稳定时间电平超过20mV时将置位AFE状态寄存器AGCACT位。如果输入信号不到20mV，则不会激活AGC。由于只使用一个模拟通道，因此当检测到输入信号时，只置位WAKEY位。若AFE被唤醒后，超过16ms没有信号输入，则软复位将使AFE重新回到休眠状态。如果未使能唤醒滤波器，则后续接收到的信号将被AFE认为是有用信号，并直接从LFDATA引脚以数字量输出。否则，后续信号必须满足唤醒滤波器的时序脉冲要求。如果不满足，且超过32ms没有正确信号输入将置/ALERT引脚低，并返回到休眠状态。如果满足，则通过LFDATA引脚唤醒单片机并输出数据。单片机根据译码数据被重新配置。

3．3 发射模块基本程序流程
　　当系统上电复位后，PIC16F639首先执行初始化命令，随后进入休眠等待状态，如图4(a)所示。当检测到传感器唤醒脉冲或LF的输入信号时，系统退出休眠状态。检测到传感器唤醒脉冲后，若满足数据检测条件，则单片机通过配置传感器S1、S0模式选择引脚 ，控制传感器检测压力及温度，并将读取的数据通过SPI口传至PIC单片机，判定是否满足配置发射条件，系统默认的发送条件是30秒发送一次，但也可以通过低频唤醒指令自行设置发射信号的时间间隔。当测量的压力与温度变化量超过阈值时，系统则会自动修改发送条件至快速发射模式，即将发射数据时间间隔缩短到800ms，使驾驶者可以实时掌握轮胎状态，及时采取防范措施。当发射完成后，系统再次进入休眠状态，以上基本流程如图4(c)所示。如果系统被LF信号唤醒后，则首先对LF输入的曼彻斯特编码信号进行译码，根据译码信息重新配置发射条件与数据检测的时间间隔，也可以控制TPMS发射系统的启动和暂停，如图4(b)所示。