间接式无线轮胎保护装置的设计.doc

1、摘 要轮胎压力检测系统(Tire Pressure Monitoring System TPMS)是汽车安全行驶的重要保障之一，在社会发展对汽车安全性要求更高的前提下，对轮胎压力检测系统的研究和设计具有广泛的应用背景，而且能带来良好的经济效益和社会效益。该设计具体分析TPMS技术的研究现状和发展前景，并对比间接式TPMS和直接有源式TPMS的优缺点。选择间接式TPMS作为本设计的研究方向，利用霍尔传感器，还有温度传感器检测出轮子的转速差和轮胎的温度等参数，然后通过无线射频方式发射到安装在监视器上。监视器实时显示出两轮轮速差而表现出轮胎差值百分比，轮子的工作情况，比如是否转动和温度是否达到报警值

2、。如果出现任何一种超出限定范围的情况，蜂鸣器开始报警。设计针对间接式轮胎压力检测系统技术实现的关键难点，包括系统预警的可靠性和准确性、传感器检测模块的低功耗性等等，开展了以下工作：1） 对RF发射和接收部分进行纤细的设计，包括配对连接的匹配网络、无线通讯协议已经RF发射接收程序的编写和调试等等；2） 提出改进的基于几个传感器结合技术的预警算法，提高系统预警的正确性和高效性，避免产生告警信号的搂抱和误报情况；3） 分析TPMS应用的环境，在各种复杂环境的设计层面上，分析系统的软硬件设计方案。研究表明，所设计的间接式TPMS系统能对轮胎压力检测系统提供准确的信息。关键词：TPMS；转速测量；温度测

3、量；无线传输AbstractTire pressure monitoring system (Tire Pressure Monitoring System TPMS) is one of the important guarantee for safe driving, on the premise of social development to higher vehicle safety requirements, has been widely applied in the research and design of tire pressure monitoring system,

4、and can bring good economic benefits and social benefits. Research status and development prospects of the design of a concrete analysis of TPMS technology, and compared the advantages and disadvantages of indirect TPMS and direct active TPMS. Select the type of TPMS as the design direction, using e

5、mbedded in the hub of the magnetic steel and installed on the frame of the Holzer sensor, and temperature sensor to detect the parameters of wheel speed difference and the temperature of the tire, and then processed by the single chip to transmit data to the installation on the monitor through wirel

6、ess. Monitor the real-time display of two wheel speed difference and show the tire difference percentage, and the working conditions, such as whether the rotation and the temperature is up to the alarm value. If there is any kind of beyond the limited scope of the situation, the buzzer alarm.Design

7、for the key difficulty of indirect tire pressure detection system technology, including the system of early warning and the reliability and accuracy of sensor detection module, low power consumption and so on, to carry out the work:The design of RF transmitting and receiving part is slender, includi

8、ng matching matching network, wireless communication protocol is RF transmitting and receiving program compiling and debugging and so on connection;Warning algorithm combining several sensor technology based on improved, improve the correctness and efficiency of the early-warning system, avoid to pr

9、oduce false positive and false alarm signal;Analysis of TPMS application environment, the design level of various complicated environment, hardware and software design of analysis system.Research shows that, the indirect TPMS system designed to provide accurate information on the tire pressure detec

10、tion system.Keywords: TPMS; Indirect tire pressuremeasurement; wireless transmission; Holzersensor目 录引言11. 绪论11.1. 课题研究的目的和意义11.2. TPMS国内外研究现状31.3. TPMS发展趋势42. 间接式无线轮胎保护装置系统的方案设计52.1. 系统设计要求52.2. 系统设计方案选择62.2.1. TPMS实现方式选择62.2.2. 系统控制芯片选择72.2.3. 温度测量传感器的选择82.2.4. 转速测量传感器的选择93. 电路设计和原理103.1. 单片机最小系统1

11、03.1.1. STC89C52单片机简介103.1.2. 晶振电路143.1.3. 复位电路153.2. LCD1602显示模块163.2.1. 液晶显示LCD1602163.2.2. LCD1602应用电路图如下图所示。193.3. 温度测量模块193.3.1. DS18B20芯片介绍193.3.2. DS18B20温度测量电路图213.4. 转速测量模块213.4.1. 霍尔传感器a3144213.4.2. 转速与时速的转换243.4.3. 转速测量电路设计243.5. 无线模块243.5.1. 无线模块的选择243.5.2. 射频收发一体模块24L01263.5.3. 无线模块与单片机

12、的连接电路283.6. 系统整体设计284. 系统软件设计304.1. 系统软件设计之发射模块流程图304.2. 系统软件设计之接收模块流程图314.3. LCD1602软件设计314.4. DS18B20软件设计325. PCB板的制作325.1. 原理图、PCB的绘制325.2. 电路板到印制和焊接346. 调试与性能分析347. 结论36谢 辞37参考文献38附 录39发射模块程序39接收模块程序50引言汽车胎压监测系统(TPMS)是一种能对汽车轮胎气压、温度进行自动检测，并对轮胎异常情况进行报警的预警系统。TPMS系统可分为间接式和直接式两种。间接式是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比

13、较车轮之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。当轮胎压力降低时，车辆的重量会使轮胎直径变小，这就会导致车速发生变化，这种变化即可用于触发警报系统来向司机发出警告该设计具体分析TPMS技术的研究现状和发展前景，并对比间接式TPMS和直接有源式TPMS的优缺点。选择间接式TPMS作为本设计的研究方向，利用镶嵌在轮毂上的磁钢与安装在车架上的霍尔传感器，还有温度传感器检测出轮子的转速差和轮胎的温度等参数，然后经单片机处理后将数据通过无线射频方式发射到监视器上。监视器实时显示出两轮轮速差而表现出轮胎差值百分比，还有各轮工作情况，比如是否转动和温度是否达到报警值。如果出现任何一种超出限定范围的情况，蜂鸣器开

14、始报警。1. 绪论1.1. 课题研究的目的和意义本设计是以无线通信系统对轮胎压力的监测为题目进行一系列的研究，主要采用间接式胎压监测方式，霍尔传感器和温度传感器以及无线通讯设备来设计一个轮胎压力监测系统，用来防止爆胎引起的危险，确保行车安全同时也可以使轮胎的使用寿命延长。随着社会的发展，如今我们无论是经济上还是科学技术上都有了很大的进步，人们的生活水平都有了很大的提高，人们对于舒适的生活也就要求的越来越高，对于家居或者是外出的要求在方便、快捷、安全等方面的要求也越来越关注。尤其是外出方面，人们对汽车的安全系统特别的关心和关注，要求也越来越高。如今，人们的生活、学习、经济以及社会的经济发展、国民

15、经济命脉等重担都与公路交通有着紧密的联系。随着人们生活水平的提高，汽车也就走进了千家万户，由此，人们最关心的问题也就是汽车的方便、轻巧、舒适、安全等问题。尤其是汽车的安全系统是人们最为关注的问题。汽车的增多也代表着交通事故的增多，交通事故的发生不仅造成了每家每户的很大损失，同时也是社会的损失。交通事故造的最主要的原因有两个，一个是由于很多的人为的事故，有些人的开车技术不好或者是在迷糊、饮酒、瞌睡的状态下驾车，导致交通事故发生；另一个是因为汽车爆胎，造成人员伤亡已经社会损失。据统计, 在国内高速公路上, 由爆胎引发的交通事故占事故总数的70 %，在美国, 这一比例更高达 80 % 。如今如何防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题,防止爆胎的关键就在于要保持标准的轮胎容限值和温度，通过无线通信压力传感器对汽车轮胎进行检测，使人们在轮胎出现危机的时候能够及时的知道并且及时的预防或者是补救，避免伤亡和损失。汽车轮胎压力监测系统 ( tire pressure monitoring system, TPMS)就是用于在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测, 对轮胎漏气和低气压进行报警, 以保障行车安全。TPMS的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压和温度进行自动的实时监测并将信息实时的反映在监测器