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1、济南大学泉城学院毕业设计济南大学泉城学院毕 业 设 计题 目 汽车胎压监测系统设计 学 院 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化（专升本）班 级 1501班 学 生 刘立兵 学 号 2015040113 指导教师 张兴达 武华 二一七年五月十六日- 2 -济南大学泉城学院毕业设计摘 要随着时代发展和科技进步汽车已成为了人们常用的且离不开的交通工具。随着汽车数量的增多交通事故发生的数量也越来越多，而其中汽车轮胎压力异常成为重要诱因。针对这一问题，本文提出了一种基于单片机的汽车胎压监测系统。实现了测试汽车轮胎压力的功能，由三种不同的计量单位通过LCD显示给用户，如果超出预设阈值就会发出警报提醒司
2、机安全行驶。本设计主要包含硬件设计与软件设计两部分。硬件部分主要包含气压传感器BMP085、STC89C52单片机和1602LCD等。通过气压传感器BMP085获取与汽车胎压相对的模拟电压值，经过V/F变换输入到单片机进行处理，最终由通过LCD显示电路显示相应气压值。软件部分采用C语言作为开发工具软件，在Keil C环境下进行了对单片机各个端口以及定时器工作方式和串行口工作方式进行设置，并对定时器和串行口进行初始化用以实现对单片机和各个功能模块芯片之间通讯和联络的设定，以及分配地址空间交代程序中各个变量等的设计和编码。通过软件仿真及实物之作运行调试，完成了系统的可靠性、稳定性等性能的测试，实现
3、了预期功能，为进一步研究及应用提供了一定的数据参考。关键词：单片机；传感器；胎压 ABSTRACTWith the development of the times and the progress of science and technology, the automobile has become a common and indispensable means of transportation. With the increase of the number of cars, the number of traffic accidents is increasing, and the
4、 abnormal tire pressure becomes an important incentive. To solve this problem, a monitoring system of automobile tire pressure based on single chip microcomputer is presented in this paper. The function of testing the tire pressure of the automobile is realized. The three different measuring units a
5、re displayed through the LCD to the user. If the preset threshold is exceeded, the alarm will be sent to remind the driver to drive safely.This design mainly includes two parts: hardware design and software design. The hardware part mainly includes the barometric pressure sensor, BMP085, STC89C52 mo
6、nolithic integrated circuit and 1602LCD and so on. The analog voltage value relative to the tire pressure is obtained by the pressure sensor BMP085, which is input to the MCU by the V/F transformation, and finally the corresponding barometric value is displayed by the LCD display circuit. The softwa
7、re adopts C language as software development tools, in the Keil C environment for setting up the MCU port and timer working mode and serial port mode, and the timer and serial port in order to achieve between the microcontroller and the functional modules of the chip communication and contact settin
8、g initialization, design and encoding and distribution address space program variables such as account.Through the software simulation and the debugging of the object, the systems reliability, stability and other performance tests are completed, and the expected function is achieved. It provides a c
9、ertain data reference for further research and application. Keywords: pressure sensor; tire pressure; MCU 目 录摘要IABSTRACTII1前言11.1研究背景及意义11.2国内外研究和发展的概况11.3本设计内容22 系统总体设计42.1总体设计思路42.2软硬件设计方案52.2.1硬件部分52.2.2软件部分53 系统的硬件设计73.1硬件设计思路73.2单片机最小系统73.2.1晶振电路83.2.2供电电路93.2.3复位电路93.3信号采集电路103.3.1无线模块103.3.2传
10、感器电路113.4电源转换电路133.5显示电路133.6按键输入电路153.7报警电路164 系统的软件设计184.1软件设计思路184.1.1如何由频率计算出气压值184.1.2软件设计功能及重要的说明184.2程序流程图194.3程序实现及调试214.4系统仿真及调试224.5系统制作及调试244.5.1系统的制作254.5.2系统的调试265 结论29参考文献30致谢31附录A 系统设计原理图32附录B 仿真图34图C 仿真图34附录C 程序清单35附录D 元件清单40附录E 实物图41IV1前言1.1研究背景及意义随着交通运输的不断发展，汽车数量和车速也越来越高。而伴随着的则是对安全
11、严重考验。而爆胎，疲劳驾驶，超速已经成为了三大交通事故杀手。而其中以汽车爆胎的难预测和不确定性成为了司机头疼不已的事情。据统计，在中国因为爆胎引发的事故比例达70%，在美国更是高达80%1。因此怎么样防止汽车爆胎原因成为了一项重要课题。据国家轮胎质量监督中心专家研究发现，汽车轮胎气压正常与否是一项重要因素。因此汽车轮胎压力监测系统（简称TPMS）则变成了最理想的工具。汽车轮胎压力监测系统应运而生。所以轮胎气压情况检测是必须的，而气压量是无法通过肉眼观测的，而且在高速行驶时也是不实际的，TPMS可以帮助人们随时随地不间断的监测气压量2。从经济性上考虑，据统计和试验验证气压量每下降十分之一而轮胎的
12、寿命会缩短四分之一。不仅如此，从油耗上看，汽车轮胎气压量下降时会使得轮胎与地面摩擦力下降，而且轮胎抓地力不牢导致油耗会上升。根据实验研究气量下降十分之一时在相同油量下汽车行驶会下降2%。同时在汽车保养方面，当气压量下降时汽车底盘下沉，悬挂系统也会受到损伤，时间一长造成极大的经济损失。不仅如此，这些损伤还;会造成交通事故，造成人身安全危害3。1.2国内外研究和发展的概况早在2001年美国就通过了TRAD法案，法案要求到2007年所有美国销售的新车都必须将TPMS作为标准配置。美国国家公路安全管理局（NHTHA）2002年颁布的法规要求监控器在轮胎气压低于生产商推荐值的25%30%时向司机报警，建
13、议从2004年开始新车应安装轮胎气压监测系统（TPMS）4。继美国之后，欧洲也制定相应的法规，要求其国内的汽车厂商安装TPMS。在2004年美国印第安纳波利斯博览会上，加拿大轮胎设备公司推出了世界上第二套摩托车轮胎专用TPMS；第一套是由英国Meta system公司2002年推出的5。该产品能够在摩托车行驶过程当中监测和显示出每只轮胎的充气内压和温度信息，如果出现偏差，就会通过报警灯提醒乘骑者注意。日本阿尔卑斯电气公司开发的不需要电池的汽车轮胎气压监测系统最近通过有关试验验证，符合欧洲及美国的电磁波相关法律规定，今后将以行驶条件及轮胎种类等因素的影响为中心进行评测，计划在欧美、日本等地进行实
14、地试验，2004年8月开始提供样品，2006年投入批量生产。国外的TPMS产品已经相当成熟，能够经受57万公里的使用测试，现在国外的TPMS的研发重点在于开发无源的TPMS，如采用SAW这类无源器件的频率变化来监测轮胎压力的变化。TMPS的研究在中国刚刚起步。目前各厂家的重点并非是如何开拓市场，而是如何提高产品性能和质量。目前国内的TPMS系统问题不少：国内需配备专用的主机、显示屏；需要在车内固定和接线，安装繁琐、影响美观、整车厂难以配装；不能设定标准胎压、无法保障轮胎合理使用；不具备抗干扰的清晰语音提示报警功能，会造成驾驶员视线转移；因辐射效率、编码纠错性能差、在恶劣环境下漏报严重。直接式TPMS产品无线信号传输的稳定性可靠性不足，电池寿命问题，传感器寿命和耐久性问题。此外，TPMS零组件主要靠进口，缺乏自主知识产权的产品。1.3本设计内容(1)设计内容研究硬件设计部分本设计硬件选择了STC89C52单片机、 MPX4105气压传感器、AMS11173.3电源转换电路以及1602字符型LCD等器件6。由气压传感器获得与汽车轮胎胎压相对应模拟电压值，经过V/F变换输入到单片机进行处理，通过LCD显示相应气压值。测试是选择用电位器模拟实现功能，通过电
