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1、宁夏理工学院毕业设计摘要 随着社会经济和科学技术的发展,公路交通已经成为关系国民经济命脉和社会、经济发展的重大系统,但随之而来的交通事故给人的生命安全和经济发展造成了重大损失。爆胎是引起交通事故的主要原因,保持标准的车胎气压行驶是防止爆胎的关键,胎压检测系统TPMS(Tire Pressure Monitoring System)是由此应运而生的一项汽车安全防范系统。胎压检测系统主要用于汽车行驶过程中对汽车胎压与温度的实时检测,当出现异常状态时进行报警,从而保障驾乘者的行车安全。 本课题主要研究的是一种用于机动车辆上的轮胎压力与温度监控系统。文中提出了一种基于无线技术的轮胎压力与温度监控系统的
2、方案，设计综合运用了检测技术、单片机技术及无线通信技术,其中发射模块能实时检测、处理轮胎的压力和温度参数,并运用无线方式将处理后的数据传输到接收模块;接收模块能校验数据并显示结果,用以告知驾驶员各个轮胎的情况。本系统采用了有效的节能措施,不仅在硬件上选用了具有睡眠功能的芯片,而且在软件设计上通过将判断功能置于发射模块中,减小了系统的发射频率,从而降低了能耗,保证了不会因为更换能源问题而频繁的拆装轮胎,提高了系统的实用性,因而具有广阔的应用前景。关键词:轮胎；无线通信技；抗干扰；节能I Abstract Along with the development of social economy a
3、nd science and technology, highway traffic has become the lifeblood of national economy and the relationship between social and economic development of important system, but the resulting traffic accidents to the human life security and economic development has caused great losses. Flat Tire is a ma
4、jor cause of traffic accident, keep the standard Tire Pressure is the key to prevent blowout, Tire Pressure Monitoring System TPMS (Tire Pressure Monitoring System) is thus arises at the historic moment of safe guard System in a car. Tire pressure monitoring system is mainly used for the car of auto
5、mobile tire pressure and temperature in the process of real-time detection, and alarm when abnormal state, thus ensuring the driving safety. The purpose of this research is to develop a kind of applied to motor vehicle tire pressure and temperature monitoring system. This paper presents a temperatur
6、e of tire pressure monitoring system based on wireless technology. Integrated use of the hardware design of detection technology, micro-controller technology and wireless communication technology, the launch module can real-time tire pressure and temperature parameters detection, processing, and use
7、 wireless way to transmit data after processing to receiving module; Receiving module can check data and display the results to inform the driver of each tire. This system adopted the effective energy saving measures, not only on hardware chose chips with sleep function, but also on the software des
8、ign of transmission module, by will judge function in reducing the transmission frequency of the system, reducing the energy consumption and ensure the wont change the energy problem and frequent disassembling tire, improve the practicability of the system, thus has broad application prospects. Key
9、words: tire；wireless communication technology sensor； anti-jamming； save energyI 目录摘要IAbstractII目录III1 绪论11.1 研究背景11.2 轮胎压力与温度监控系统现状21.3 轮胎压力与温度监控系统研究意义31.4.2 论文的结构安排42系统总体设计52.1 TPMS 系统分类及其工作原理52.1.1 间接式 TPMS52.1.2 直接式 TPMS52.1.3 间接式和直接式TPMS的比较与选择62.2 直接式 TPMS 总体设计62.2.1 系统组成62.2.2 系统设计要求72.2.3系统功能
10、要求82.3 系统硬件的总体设计82.3.1 轮胎模块的总体设计92.3.2 主机模块的硬件总体设计92.4 系统软件的总体设计93 轮胎模块设计113.1 轮胎模块硬件设计113.1.1 芯片介绍123.1.2 MPXY8300 传感器工作模式133.1.3轮胎模块电路设计143.2轮胎模块软件设计163.2.1编程工具的选用173.2.2通信协议173.2.3胎压模块软件设计183.3天线设计194 主机模块设计214.1主机模块硬件设计214.1.1 核心微控制器 STC12C5416AD214.1.2 接收电路设计214.2显示及报警电路设计234.2.1 显示电路设计244.2.2
11、报警电路设计254.3主机模块的软件设计264.3.1主机模块主程序设计264.3.2参数设定模块274.3.3报警处理模块285 总结与展望295.1工作总结295.2展望29参考文献31致谢32附录 控制系统C程序代码33IV 1 绪论 环保、节能、安全是当今汽车发展的三大主题，作为影响人民生命财产全和国家经济命脉的重要因素的汽车安全性是汽车设计过程首要考虑的问题，汽车轮胎气压保持正常值是车辆舒适性和行驶安全的保证。轮胎气压高于正常值时，与地面接触面积减少，摩擦系数降低，便会导致车辆侧滑、颠簸、爆胎，危及行驶安全；轮胎气压低于正常值，轮胎内部就会开始分离、脱层、最后导致爆胎1，在低速状态下
12、行驶就会因轮胎变形过大而伤胎。因此，及时地了解和准确掌握轮胎的温度、压力状况是避免爆胎，提高汽车安全行驶水平的有效途径2。国外因立法较早，TPMS(Tire Pressure Monitoring System)成为标配，市场占有率高。中国国家标准管理委员会2008年发布的中国TPMS标准意见征求稿,标TPMS成为汽车的标准配件是必然的趋势。 TPMS对汽车轮胎压力、温度的监测技术主要有直接式和间接式两种形式。直接式是利用安装在轮胎里的智能传感器来直接测量轮胎的气压、温度、电池电压，并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上，监视器随时显示轮胎的气压、温度、电池电压，当轮胎出现异常情况时，系统
13、就会自动报警；间接式是借助防抱死制动系统(Antilock Braking System, ABS)的轮速传感器来比较车轮转速，从而估算两个轮胎胎压的差别，当某个轮胎胎压低于预先设定的初始值时，向司机报警。目前在 TPMS 轮胎压力监测系统的研究中存在三个技术难点：低功耗实现、无线信号传输、射频天线设计。 本课题进行直接式汽车轮胎压力与温度监测系统的研究。针对该系统目前存在的技术难点，设计本文的系统方案，目的是实现一种可以实时监测行驶车辆轮胎内部气压、温度的预警系统。1.1 研究背景 汽车在高速行驶过程中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计3，在
14、高速公路上发生的交通事故有70%80%是由于爆胎引起的，怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。 轮胎监测系统（TPMS）主要用于在车辆行驶时实时地对轮胎压力和温度进行自动监测，对轮胎漏气、低气压、高气压进行预警，以保障驾乘者行车安全，是驾驶员、乘车人的生命安全保障预警系统。 中国正在成为全球最大的新兴汽车市场，中国汽车的需求量和保有量出现了加速增长的趋势。因此，我国 TPMS 需求与日俱增，TPMS 的研究具有重要的社会意义和经济价值。为与世界先进国家保持同步，我国关于汽车安装 TPMS 的法规也将会出台。目前我们国内已有很多家设计公司、生产厂家开始开发、设计、生产TPMS。因此一套安全、
15、可靠、方便、成本低廉的轮胎监测系统将有广阔的应用前景4。1.2 轮胎压力与温度监控系统现状 目前市场上主流 TPMS 的实现方式是利用安装在每一个轮胎内部的轮胎监测模块来直接测量轮胎的压力、温度，并通过无线传输的方式发送到安装在驾驶室的中央控制模块。中央控制模块实时显示每个轮胎的压力、温度，驾驶员可以直观的了解各个轮胎的压力、温度等状况，当轮胎压力、温度太低或者太高，系统会自动报警，提醒驾驶员，防止事故发生。TPMS 的性能主要取决于轮胎监测模块的实现方式。根据轮胎监测模块供电方式的不同，TPMS 可以分为有源 TPMS 和无源TPMS。 (1) 有源 TPMS，指 TPMS 的轮胎监测模块使用专用锂电池供电。本课题研究的轮胎压力与温度监控系统即是一种有源轮胎监测系统。 有源 TPSM 的轮胎监测模块有以下几个部分组成：压力温度传感器、微控制器、射频芯片、低频唤醒芯片、电池以及天线组成。 压力温度传感器是一个集成了压力传感器、温度传感器、数字信号处理单元和电源管理的片上系统。为了增强传感器功能
