基于ZigBee技術(shù)的新型TPMS設計
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2 避免發(fā)送沖突
IEEE 802.15.4介質(zhì)訪問控制層協(xié)議規(guī)定采用CSMA/CA競爭性接入方式以避免訪問沖突。而CSMA/CA方式會使得大多數(shù)目的地址不符的節(jié)點由于接收信標幀造成無謂的能耗。為此，采用了一種基于素數(shù)的動態(tài)時延算法，上電后各輪胎監(jiān)測節(jié)點先采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集完成后按素數(shù)進行延時，延時一到再把數(shù)據(jù)發(fā)送出去，發(fā)送完關(guān)閉無線收發(fā)器，開始新一輪數(shù)據(jù)采集。例如，地址為0x01的輪胎監(jiān)測器延時按150ms×N1（N1=2，19）周期變化。四個輪胎N1、N2、N3、N4分別取不同的素數(shù)，這種基于素數(shù)動態(tài)延時的算法既能有效避免各監(jiān)測節(jié)點發(fā)送沖突，又能降低能耗，延長網(wǎng)絡壽命。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/157804.htm
3 如何節(jié)能
一個輪胎監(jiān)測器節(jié)點要在一節(jié)鋰電池下工作2～5年。射頻發(fā)送數(shù)據(jù)幀時耗電最大，因此在保證數(shù)據(jù)傳輸正確的前提下應盡量減少發(fā)送次數(shù)。監(jiān)測器節(jié)點上電初始化之后就開始數(shù)據(jù)采集，把測量的數(shù)據(jù)與設定閥值相比較，如果超過或低于設定值就立刻進行數(shù)據(jù)發(fā)送，反之計數(shù)器減1，采取測量10次（約60s）上傳一次數(shù)據(jù)。這樣既能降低功耗又能及時應對輪胎壓力和溫度的異常變化。數(shù)據(jù)包發(fā)送控制算法流程如圖3所示。
圖3 數(shù)據(jù)包發(fā)送控制流程圖
性能測試
根據(jù)上述方案設計了一套測試用樣品，包括四個輪胎監(jiān)測器和一個車載監(jiān)視器。將四個輪胎監(jiān)測器放在同一個輪胎中，進行充放氣實驗。當氣壓值從正常到低壓或高壓時，車載監(jiān)視器能夠準確顯示氣壓值，氣壓低或氣壓高時LCD屏對應狀態(tài)圖標閃動，蜂鳴器同時發(fā)出報警，經(jīng)反復測試得出具體性能指標如下。
● 可監(jiān)測胎壓范圍為100～450kPa，精度1.4kPa，通常轎車的輪胎氣壓在220～280kPa之間。
● 可監(jiān)測溫度范圍為-40℃～125℃，轎車的輪胎溫度一般在75℃左右。
● 利用SmartRF評估平臺測得室內(nèi)點對點數(shù)據(jù)傳輸速率最大約250Kb/s。
● 監(jiān)測網(wǎng)絡的工作壽命可達到2年以上。由于數(shù)據(jù)在收發(fā)的時候功耗最大（可達到10mA以上），為使整個網(wǎng)絡的工作壽命達到2年以上，一方面在體積允許的條件下選用了較大容量的鋰電池（1700mA?h），另一方面通過提高動態(tài)時延的基數(shù)值以減小數(shù)據(jù)收發(fā)的時間和頻率。
結(jié)束語
本文提出一種基于ZigBee網(wǎng)絡的TPMS設計方案。該系統(tǒng)不僅成本低廉而且性能安全可靠。經(jīng)實際測試，該TPMS系統(tǒng)在低功耗、氣壓異常報警等各項性能指標均達到設計要求，同時配有直觀的操作界面方面用戶使用。
本設計的創(chuàng)新之處在于實現(xiàn)了輪胎識別的唯一性，采用一種基于素數(shù)的動態(tài)時延算法有效解決了發(fā)送數(shù)據(jù)的沖突，提出的節(jié)能算法既實現(xiàn)了功耗控制又兼顧了數(shù)據(jù)發(fā)送的實時性。
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