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1、（情绪管理）基于无线通信轮胎压力监测系统设计本科学生毕业设计基于无线通信轮胎压力 监测系统设计 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 李静 职 称： 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院二一二年六月The Graduation Design for Bachelors Design Of Tire Pressure Monitoring System Based on Wireless Communication Candidate：Specialty：Measurement-Control Technology and InstrumentationClass： Supervisor：
2、Lecturer. Li JingHeilongjiang Institute of Technology2012-06Harbin 摘 要轮胎压力监测系统(Tire Pressure Monitoring System，TPMS)是车辆安全行驶的重要保障之一，在汽车电子技术高速发展和对汽车安全性能要求更高的前提下，对TPMS系统的研究和设计具有广泛的应用前景，并能带来良好的经济效益和社会效益。本设计深入分析了TPMS技术的研究现状和发展趋势，并对比了间接式TPMS和直接有源式TPMS的优缺点。选择直接有源式TPMS作为本设计的研究目标，利用嵌入轮胎中的温度传感器和压力传感器检测轮胎的压力、温
3、度以及供电电池的电压等参数，然后经过模数转换器的转换之后再通过无线射频方式发射到安装在驾驶室的监视器上。监视器实时显示各轮胎参数，在出现异常时及时发出相关告警信息。设计针对直接有源式TPMS技术实现的主要难点问题，包括系统预警的准确性和可靠性、检测传感器模块的低功耗性能等，开展了以下工作：1) 对RF发射部分进行详细设计，包括发射天线的匹配网络、无线通信协议以及RF发射管理机制等；2) 提出改进的基于多传感器融合技术的预警算法，有效提高系统预警的正确性，避免告警信号的漏报和误报；3）分析TPMS应用的电磁环境，在电磁兼容性设计层面上，阐述了系统的软硬件设计方案；4) 在选择极低功耗检测传感器等
4、器件的基础上，选择更适合应用环境的锂亚供电电池，并采取良好的电源管理机制；研究表明，所设计的直接有源式TPMS系统有效地提高了检测精度和预警的准确率。关键词：轮胎压力监测系统；无线通信；温度传感器；压力传感器；预警AbstractTPMS is one of the most important safeguards for vehicle to safely driveWith the high speed development of the Auto Electronic Technology and peoples more demands for safety，it would be
5、 of widely application foreground to research and design the TPMS，and meanwhile，it would also bring more social benefits and economical benefitsThe paper have deeply analysed the development status and direction of TPMS and compared the difference between Indirect TPMS and Direct TPMSThe paper choos
6、e Direct TPMS as research object，Direct TPMS uses the sensors to measure the pressure and temperature of the Tires and transmits them to the monitor which is installed in the driving platform by radio frequency modulationThe monitor displays all kinds of preferences of the tires in time and，when the
7、 preferences is abnormal，the alarms will works automatically and display related informationThe systems alarm exactly，reliability and promoting the battery life are the technical difficulties or the key point for Direct TPMSRegarding these points，several aspects are studied：(1)Studying and Designing
8、 the RF Transmit detailedly，including the Matching Network for Antenna，the wireless communication protocol and the management of RF transmission(2)After insuring the accurate probability of wireless transmission，the paper researches and advances the arithmetic based on Sensor Fusion in order to avoi
9、d the TPMS giving wrong alarm(3)Analyse the application electromagnetism environment of TPMS and design the hardware and software concretely by considering the performance of EMC(4)Besides choosing the lowest power consumption IC，in design，chooses the LiSOCl2batteryasthepower supply and uses a more
10、effective manage method to reduce the systems power consumptionBy test，after taking these methods listed on the front，can effectively improve precision and veracity of the system，and at last，the design carried out the anticipative targetKey words：TPMS；Wireless Communications；Temperature Sensor；Press
11、ure Sensor；Warning目 录摘要Abstract第1章 引言11.1课题的背景11.2课题研究的目的和意义21.2.1 课题研究的目的21.2.2 课题研究的意义31.3课题研究现状41.3.1 TPMS国外研究现状41.3.2 TPMS国内研究现状41.3.3 TPMS发展趋势61.4本设计研究的内容6第2章 方案论证82.1 系统设计要求82.1.1 系统工作环境介绍82.1.2 系统实现的功能介绍82.1.3 系统工作原理框图82.2 系统方案设计92.2.1 TPMS系统的间接式92.2.2 TPMS系统的直接式102.2.3 TPMS系统直接式与间接式比较102.3 本
12、章小结10第3章 系统硬件设计113.1 系统的工作原理113.2 模块分析113.3 TPMS系统主机模块113.3.1 TPMS系统主机部分的工作原理113.3.2 TPMS系统主机部分的结构框图123.3.3关于单片机PIC16F877的中央处理器的选择123.3.4显示/报警电路设计143.3.5 键盘输入电路设计163.4 TPMS系统从机模块173.4.1 TPMS系统从机模块的工作原理173.4.2. TPMS系统从机模块的结构框图173.4.3 无线通信模块的设计183.4.4 传感器模块的设计213.4.5 电源管理模块的设计233.4.6 从机电路整体设计233.5 本章小
13、结24第4章 系统软件设计254.1 TPMS主机系统软件设计254.1.1显示/报警电路程序设计254.1.2 喇叭报警程序设计264.1.3 LCD显示程序的设计274.1.4 单片机程序设计294.2 TPMS从机系统软件设计304.2.1数据传输协议304.2.2 RF通信软件设计304.2.3无线收发器配置334.2.4片内SPI寄存器配置344.2.5 SPI指令344.2.6 数据采集模块软件设计344.3 本章小结39结束语40参考文献41致谢43附录 A 硬件系统电路图44附录 B 程序代码46第1章 引 言1.1 课题的背景 随着汽车的普遍，现在每家每户外出都离不开汽车。随
14、着汽车的曾多，交通事故也逐渐的增多，人们讨论的问题不在是每家的经济情况，而是汽车的安全驾驶的问题。TPMS是汽车轮胎压力检测系统的中心。轮胎压力直接影响汽车行驶的安全。轮胎压力监测系统（Tire Pressure Monitoring System，简称TPMS）的作用是在汽车行驶的过程中对轮胎气压和温度进行实时自动监测，并对轮胎漏气、气压过低和气压过高状况进行报警，以确保行车安全。TPMS系统为汽车行业做出来很多的贡献，方便司机监测汽车减少了很多的交通事故的发生。安装汽车压力检测系统可以有效的防止汽车轮胎爆胎，在汽车缺气行驶时能够及时的发出缺气信号，避免汽车在缺气的状态下行驶造成轮胎损坏或者是造成交通事故。如果汽车在轮胎缺气状态下还在行驶那么耗油量将会大大的增加。安装TPMS的好处很多，比如，安装了TPMS之后可以使车辆把持在最佳的操控性能，避免车辆的元件部件非正常磨损。TPMS系统的发展与以下几种技术的发展密切相关：（1）胎压传感器组件技术。轮胎温度/压力参数的监测是TPMS系统设计的关键，不但要保证参数测量的精度、速度等指标满足系统的需求，还要保证传感器在测量和待机过程中消耗的电流较小以满
