汽车轮胎气压监测系统的设计
汽车胎压监测系统ppt课件
胎压监测方式
1 2
直接式胎压监测
利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量 轮胎的气压，利用无线发射器将压力信息从轮胎内 部发送到中央接收器模块上，然后对各轮胎气压数 据进行显示。当轮胎气压太低或漏气时，系统会自 动报警
间接式胎压监测系统
当某轮胎的气压降低时，车辆的重量会使该轮的 滚动半径将变小，导致其转速比其他车轮快。通 过比较轮胎之间的转速差别，以达到监视胎压的 目的。间接式轮胎报警系统实际上是依靠计算轮 胎滚动半径来对气压进行监测。
系分类统
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A
间接式胎 压监测系
统
B
直接式胎 压监测系
统
间接式胎压监 测系统
间接式轮胎压力监测系统又称为WSBTPMS，WSBTPMS需要通过汽 车胎压监测胎压监测的ABS防抱死系统的轮速传感器来比较轮胎之间 的转速差别，以达到监测胎压的目的。
直间接式胎压 监测系统
直接式轮胎压力监测系统又称为PSBTPMS，PSBTPMS是利用安装 在轮胎上的压力传感器来测量轮胎的气压和温度，利用无线发射器将 压力信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上的系统，然后对轮胎气 压数据进行显示。
胎压监测系统不仅能在轮胎出 现高压，低压，高温时报警提 醒车主注意行车 安全，而且也能帮助车主节油 省钱，成为汽车低碳环保一族。 胎压监测系统TPMS相关统计数 据显示：汽车缺气行驶将多消 耗3.3%的燃油。很多车主可能 都不知道轮胎有缓慢自然漏气 的现象，轮胎气压不足都浑然 不知。 通过胎压监测系统时刻了解轮 胎状况，预防爆胎，节油环保。 胎压监测系统的具体运用实例： 中高级车上都采用了此技术。
汽车轮胎压力和温度监测系统设计
摘要
在汽车高速行驶中，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。保持标准的压力和温度是防止爆胎的关键。轮胎压力温度监视系统（TPMS）主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压温度进行自动监测，对异常情况进行报警，以保障行车安全，是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。目前TPMS主要有两种类型：间接式和直接式．从测量精度和实时性来说．直接式优于间接式。TPMS 系统主要有二个部分组成：安装在汽车轮胎里的传感器模块和安装在汽车驾驶台上的系统主机。一个TPMS系统有4个传感器模块。系统主机向传感器模块发送激励信号，传感器模块响应系统主机发送回波信号，系统主机处理信号后把轮胎的压力和温度信息数据显示在屏幕上，供驾驶者参考。如果轮胎的压力或温度出现异常，则报警，提醒驾驶者采取必要的措施；同时驾驶员可以根据实际情况设定温度和压力报警上下限。
关键词：TPMS，自动监测, 传感器, 主机系统
Abstract
High-speed driving in the car, tire failure was most worried about all the drivers and the most difficult to prevent, and it is important to sudden causes traffic accidents. Maintain the standard pressure and temperature are the key to prevent puncture. Tire pressure and temperature monitoring system (TPMS) is mainly used in the car driving on the tire pressure when the real-time automatic monitoring of temperature, warning of abnormal situations to ensure traffic safety, is the drivers, passengers, protection of life and safety of early warning systems . Currently there are two types of TPMS: indirect and direct style. Accuracy and real-time from it. Direct is better than indirect. TPMS system has two main parts: the installation of sensors in the car tires in the modules and installed in the car on the bridge of the system host. A TPMS system has four sensors modules. System of the host to send the excitation signal sensor module, sensor module sends echo response system host, the host processing system, signal the tire pressure and temperature information and data displayed on the screen for the driver information. If the tire pressure or temperature, abnormal, then the alarm to alert the driver to take the necessary measures; while the driver can set the temperature and pressure of the actual situation of alarm limits.
车辆胎压监测方案怎么写
车辆胎压监测方案怎么写
随着汽车行业的发展和消费者对安全驾驶的重视，车辆胎压监测系统（TPMS）已经逐渐成为汽车行业的标配之一。TPMS不仅有助于提高车辆安全性能，同时也
可以减少车辆燃油消耗，延长轮胎使用寿命。因此，车辆胎压监测方案的设计与实施显得尤为重要。本文将介绍TPMS的基本原理和实施方案。
胎压监测系统的基本原理
胎压监测系统是通过一组传感器来检测车辆的轮胎气压情况。传感器会对轮胎
的气压进行不断地测量和分析，然后将数据传输到中央处理器进行处理。一旦轮胎的气压低于正常值，系统就会发出警告信号，提醒驾驶员进行检查调整。
胎压监测系统的传感器可以分为两种类型：间接式和直接式。间接式胎压监测
系统会利用车辆的轮速传感器和ABS系统来检测轮胎的气压情况。而直接式胎压
监测系统则是将压力传感器直接安装在轮毂上进行测量。直接式胎压监测系统更精准、更灵敏，但其成本也相比间接式胎压监测系统更高。一般而言，中高档车会采用直接式胎压监测系统，而低档车则会采用间接式胎压监测系统。
胎压监测方案的实施
车辆胎压监测方案的实施需要从以下几个方面进行考虑：
车型和胎压标准的选择
不同的车型和轮胎规格需要有相应的胎压标准，车辆胎压监测方案的设计需要
根据车型和轮胎规格的具体情况来确定合理的胎压监测标准。
传感器的选择和安装
传感器的性能和精度会直接影响到胎压监测的准确性，因此需要选择合适的传
感器，并且在安装时需要注意传感器的位置和安装角度。通常情况下，传感器会安装在轮毂上，可以通过网络连接到车辆的监测系统。在传感器的选择和安装方面，可以寻求专业的技术支持和建议。
直接式胎压监测系统的设计
直接式胎压监测系统的设计
美国汽车工程师协会的调查统计表明，美国每年有26 万起交通事故是由
于汽车轮胎气压低或渗漏造成的，美国运输部国家公路交通安全管理委员会（NHTSA）制定的法规中规定：2003 年11 月到2006 年10 月31 日期间，美
国新出厂的轻型汽车将逐步引入胎压监测系统（Tire Pressure Monitoring System，TPMS）。可见，TPMS 的研究和投产势在必行。胎压的常用测试方法
目前，胎压监测系统主要分为两种类型：一种是Wheel-Speed Based TPMS（WSB TPMS，简称间接式TPMS），另一种是Pressure-Sensor Based TPMS（PSB TPMS，简称直接式TPMS） 1 WSB TPMS 间接式气压监测的工
作原理是:当某轮胎的气压降低时，该轮的滚动半径将变小，导致其转速比其他
车轮快。通过比较轮胎之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。间接式轮胎
报警系统实际上是依靠计算轮胎滚动半径来对气压进行监测。a）数据采集
发送模块b）数据接收、控制模块图1 系统结构图
2 PSB TPMS 直接式气压检测装置是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器
来直接测量轮胎的气压，并对各轮胎气压进行监视及显示，当轮胎气压太低或
有渗漏时，系统会自动报警。本系统采用直接式气压检测方式。依据上述工
作原理，本系统包括5 个模块：4 个用于轮胎内的监视模块和一个用于车内的
接收模块。监视模块又包括传感器和发射模块。TPMS 的硬件电路设计 1 系
统整体设计TPMS 采用了无线双向通信方式对汽车轮胎的压力和温度进行实时
汽车胎压监测系统控制原理
汽车胎压监测系统控制原理
1. 背景介绍
汽车胎压监测系统（TPMS）是一种用于监测汽车轮胎气压的装置。它能够实时监测轮胎的胎压，一旦发现轮胎气压异常，系统会发出警报。TPMS的主要目的是提高
行车安全、减少事故风险，并延长轮胎寿命。
2. 基本原理
汽车胎压监测系统控制原理主要包括传感器、接收器和控制单元三个部分。
2.1 传感器
传感器是TPMS最重要的组成部分，它负责测量轮胎的实时气压，并将数据传输给
接收器。常见的传感器类型有直接式和间接式两种。
2.1.1 直接式传感器
直接式传感器直接安装在每个车轮上，通常由一个压力传感器和一个无线发送模块组成。当轮胎气压下降时，压力传感器会检测到变化并通过无线发送模块将数据发送到接收器。
2.1.2 间接式传感器
间接式传感器则通过监测轮胎周围的转速来间接推断轮胎气压。当轮胎气压下降时，轮胎的直径会减小，从而导致车轮的转速增加。间接式传感器通过车辆的ABS系统来监测这种转速变化，并将数据传输给接收器。
2.2 接收器
接收器是TPMS系统中负责接收传感器发送的数据并进行处理的部分。它通常安装
在车辆座舱内，可以是一个独立的显示屏或与车辆信息娱乐系统集成。
接收器主要功能包括数据解码、警报判断和显示。它会解码传感器发送的数据，并根据预设的阈值判断轮胎气压是否异常。一旦发现异常，接收器会触发警报，通知驾驶员注意。
2.3 控制单元
控制单元是TPMS系统中负责控制和管理整个系统的部分。它通常由一台微处理器
组成，负责协调传感器和接收器之间的通信，并对系统进行参数设置和故障诊断。
TPMS_胎压检测系统介绍及工厂实施方案
190
AUTO TIME
TRAFFIC AND SAFETY | 交通与安全
1 引言
本文介绍了常见的TPMS 类型、TPMS 胎压传感器技术要求、天线板布置方式及成功率影响因素分析，为在具有TPMS 检测要求的主机厂提供建议及规划指导。
2 TPMS 介绍
2.1 TPMS 工作原理
待检车辆在主线工位移动，TPMS 设备根据车辆位置依次触发左前，右前，左后，右后4个胎压传感器，读取胎压ID 值并上传对应系统。
a) 针对不同形式的胎压传感器（轴向、切向）天线板采用不同线圈发射低频信号激活胎压传感器。
b) 传感器被激活后返回带有胎压、胎温、轮胎ID 信息的高频信号，不同供应商采用不同的胎压通讯协议。
c) 天线板是通过控制低频信号的影响范围来控制读取的轮胎（即防读穿）。
d) 任何标示位相同，频段一致的高频信号都会被天线板识别读取。
2.2 TPMS 类型
主要类型包括间接式TPMS 、直接式TPMS 、混合式TPMS 和无源式TPMS [1]
。
a)间接式TPMS
通过车辆ABS 上系统上的轮速传感器来比较四只轮胎的转速来实现欠压报警：如果其中一只轮胎气压降低，车辆重量会使该轮直径变小，行驶相同的距离该车轮转速就会与其他车轮不同，当差别很大时就仪表就会
发出异常胎压报警。
b)直接式TPMS
通过安装在轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压、温度等信息，利用无线发射器将压力等信息从轮胎内部发送给中央接收器单元，在仪表盘显示每个轮胎的气压数据，当轮胎气压过低或漏气时系统会自动报警[2]。
c)混合式TPMS
是结合直接式TPMS 和间接式TPMS 的优点而提出的一种TPMS 结构。
汽车胎压检测系统原理
汽车胎压检测系统原理
1汽车胎压检测系统原理
汽车胎压检测系统是一种用来检测汽车轮胎压力的系统，它的安装可以保证行驶过程中的安全和能源效率。汽车胎压检测系统通常是车辆厂家在新车上安装的，该系统可以帮助及时发现轮胎气压异常。
汽车胎压检测系统非常复杂，它包括电池动力源、传感器、发射器、检测仪和外部显示器等单元，可以实时收集轮胎的压力数据，也可以定期监测轮胎压力，保证车辆安全行驶。
电池动力源是汽车胎压检测系统的心脏，它将汽车和胎压传感器电路的电力转换成控制电路的电动力和发射器的无线发射电力。传感器有内建传感器和外部传感器两种，内部传感器会随着轮胎气压变化而发出信号，外部传感器则是收集轮胎压力数据并处理它们，然后发射器会把信号发射至检测仪，检测仪接收信号后进行处理，外部显示器会显示状态信息，向驾驶者提供有关轮胎压力的实时信息。
正常情况下，轮胎的气压会受重力、温度影响，如果气压不正常就有可能会影响正常行车的安全性，而汽车胎压检测系统正是用来检测这种压力，以保证安全。它可以及时发现轮胎气压异常，让驾驶者及时调整轮胎气压，减少加速时波动的影响，提升行驶稳定性和汽车的能源效率。
汽车胎压监测系统解决方案
汽车胎压监测系统解决方案
由于安全原因，美国政府公布了《运输设备召回、改良、责任认定和文档记录法案》（TREAD）。作为TREAD法案的一部分，联邦机动车辆安全标准（FMVSS 138）要求所有总重量等级达1万磅或小批量制造的汽车、卡车和公共汽车自20**年后都必须安装TPMS。
世界其他地区也认识到了胎压不正常所带来的安全问题。在法国，SécuritéRoutière估计交通死亡事故中有9%是由于胎压缺陷引起的。德国DEKRA估计与轮胎相关的问题占所有交通伤亡事故的比例大约为41%，并指出，没有TPMS，道路上75%的车辆至少有一条轮胎亏气达3 psi （20 kPa）或以上。
气压合适的轮胎除了可以提***全性以外，还可以提高车辆的燃油经济性。因此，许多地区都已要求或将要求安装TPMS。
认识轮胎压力监测系统
轮胎压力监测系统（Tire Pressure Monitoring System，TPMS），是一种采用无线传输技术，利用固定于汽车轮胎内的高灵敏度微型无线传感装置在行车或静止的状态下采集汽车轮胎压力、温度等数据，并将数据传送到驾驶室内的主机中，以数字化的形式实时显示汽车轮胎压力和温度等相关数据，并在轮胎出现异常时（预防爆胎）以蜂鸣或语音等形式提醒驾驶者开展预警的汽车主动安全系统。从而确保轮胎的压力和温度维持在标准范围内，起到减少爆胎、毁胎的概
率，降低油耗和车辆部件的损坏。
一、基于NXP器件的整体解决方案
方案框图
方案介绍
ZLG主推的TPMS方案是基于NXP器件的整体解决方案。在主机显示处理上，适合前装和后装的市场需求，可通过多种显示方式提示车主，如：通过LIN或CAN传给仪表或行车电脑开展显示；加外置的显示器；通过蓝牙传输给手机等。
基于SP37的新型TPMS系统设计
（． ｈ ８ｈＩｓｔｔ ｏ ｈｎ ｌ ｔ ｎ ｓＴｃ ｎｌ ｙＧｏｐＣ ｒｏａｏ ， ｅ ｉ ３０ ８ Ｃ ｉａ １ Ｔ ｅ３ｔ ｔｕ ｎ ｉ ｅ ｆＣ ｉａ ｅ ｒ ｉ ｅｈ ｏ ｇ ｒ ｏ ｒ ｉ Ｈｆ ０ ８ ， ｈｎ ； Ｅ ｃｏ ｃ ｏ ｕ ｐ ｔｎ ｅ２
轮 胎 异 常情 况 进 行 报警 的预 警 系 统 。 目前直 接 式 Ｔ ＭＳ发射 Ｐ 模块 较 多 采 用 以下 两种 方案 ： ）电 池＋ 片机 ＋ 感 器 ＋ １ 单 传 射频
芯 片 ， ） 电 池＋ ２是 内部 集成 ＭＣ Ｕ的 传感 器 ＋ 射频 芯 片 。 一种 前 方 案 由于 集 成 度 低 、 积 和 功 耗 大 而 被 市 场 逐 渐 淘 汰 ， 一 体 后
（ ．中国 电子 科技 集 团公 司第 三 十八 研 究 所 安 徽 合 肥 ２ ０ ８ ； ． １ ３ ０ ８ ２ 安徽 工 商职 业 学 院 电子 信 息 系 ， 安徽 舍 肥 ２ ０ ４ ） ３ ０ １
摘 要 ：简要 介 绍 了胎 压 监 测 系统 （ Ｐ ） 组 成 ， 出 了一 种 基 于新 型 传 感 器 Ｓ ３ Ｔ ＭＳ 的 提 Ｐ ７的 胎 压 监 测 系统 。该 系统 采 用
Ｔ ＭＳ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｅ ｓ ｒＳ ３ ． ｔ ｄ ｐ ｓＳ ３ ｓｔｅ ｔ ｎ ｍｉ ｅ ｎ Ｘ１ ７ ｓｔ ｅｒ ｃ ｉｅ ｎ ｒ ｅ ｎ ｉ ｉ ｕ ｔａｅ Ｐ ａ ｅ ｎ ｎ ｗ ｓ ｎ ｏ Ｐ ７ Ｉ ａ ｏ ｔ Ｐ ７ ａ ａ ｓ ｔ ｒ ｄ ＭＡ ４ ３ ａ ｅ ｅ ｖ ｒａ ｄ ｆ ｔ ｒｏ ｔ ｌ ｓｒ ｔｓ ｈ ｒ ｔ ａ ｈ ｕ ｈ ｌ
汽车轮胎压力监测系统应用设计
统 （ ＭＳ 压 力பைடு நூலகம்传感 器 。其 特 点 有 ： 门 的 Ｔ ＭＳ气 压 和 ＭＳ ） 专 Ｐ
温度传感 器、 ＣＭＯＳ工 艺 、 功 耗 、 工 作 电 压 、 有 低 ３Ｖ 带
ＭＣ 唤 醒 功 能 的集 成 低 频 振 荡 器 、 位 数 字 输 出 ； 部 功 Ｕ ８ 全
系统 。
组成 。因为此模块要嵌入到轮胎 内， 以模块的超小型和 所
节 电设 计 是 最 关 键 的问 题 。
１ １ １ 传 感 器 ．．
传 感 器 选 择 Ｍｏｏｏ ｔｒｌ ａ公 司 的 压 力 ／ 度 传 感 器 温
ＭＰ ＸＹ８ ２ Ａ。它 是 一 种 表 面 微 机 械 型 电 容 性 微 机 电 系 ＯＯ
能 集 成 在 单 一 芯 片 上 ， 低 了功 耗 ， 合 条 件 要 求 苛 刻 的 降 适
过 汽 车 Ａ Ｓ系 统 的 轮 速 传 感 器 比 较 车 轮 之 间 的 转 速 差 Ｂ 别 ， 确 定 轮 胎 压 力 的 变 化 ， 种 方 式 现 在 用 得 不 多 。 直 来 这 接式 Ｔ ＭＳ是 在 每 个 轮 胎 内使 用 压 力 传 感 器 和 温 度 传 感 Ｐ 器 ， 后 把 采 集 到 的 压 力 和 温 度 信 号 通 过 有 线 或 无 线 的 方 然 式传 送 到 汽 车 驾 驶 室 内 的主 控 制 器 进 行 处 理 ， 目前 大 多 数
汽车轮胎压力监测系统
1 绪论
1.1 课题背景
随着汽车工业的不断发展，交通越来越便利，而随之引发的交通事故也在不断增多，其中由于轮胎的气压引起的比例非常高，这就使得人们需要对行驶中的轮胎气压进行关注。轮胎气压影响着汽车的使用性能和轮胎的寿命。当前，轮胎爆胎，疲劳驾驶，超速行驶已经成为高速公路事故的三大杀手，其中，轮胎爆胎由于其不可预测性和无法控制而成为首要因素[1]。
怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题，据国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析，保持标准的汽车轮胎气压正常与稳定和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。而汽车轮胎压力监视系统（TPMS）毫无疑问将是理想的工具。在客车和轻型卡车上必须安装轮胎气压监测系统以便在轮胎气压低于规定值发出警报。于是，汽车轮胎压力监测技术应用而生。
1.2 课题的研究意义
1.2.1 轮胎压力与行车安全
轮胎与行车安全息息相关，近年来汽车安全成为全球汽车界的关注热点[2]。汽车轮胎气压过低时行驶有如下危害：气压过低，导致轮胎接地面积增大，胎侧屈挠点改变，外层伸张，内层压缩，产生压缩应力。在气压过低的情况下继续行驶，造成胎侧内壁帘布损坏、胎肩和胎体脱离、胎里和胎体碾伤。轮胎内压长期低于标准气压，胎体变形，屈挠变形次数增多或移位导致过度疲劳生热，两胎侧帘线脱层松散；气压过高，轮胎的负荷能力和气压的增加，轮胎各部位的变形和所受的内应力也相应增加，如果气压过高，迫使胎面中部产生更大的凸变，胎面弧高进一步增大，胎体帘线和胎面胶都处于过度伸张状态，内应力增大，胎面与地面的接触面积减小，单位压强增加，导致行驶面中部的磨损进一步加剧。
汽车智能轮胎监测系统的设计
汽车智能轮胎监测系统的设计
摘要随着车速的提高，汽车的操纵稳定性、平顺性、安全性、燃油经济性和舒适性等性能变得越来越重要，而轮胎气压是影响这些性能特别是安全性的重要因素。本文介绍了智能轮胎的发展、国内外先进的智能轮胎监测技术，探讨将TPMS集成到RKE中的整合系统设计方法，该系统可以实时监测每个轮胎的压力和温度，能够确定故障轮胎并发出声光报警，以确保安全驾驶。
1 发展智能轮胎的意义
2l世纪汽车/轮胎的发展主题将是人性化、智能化，其内涵包括便利、绿色、安全等。智能轮胎监测技术对促进轮胎、汽车、交通等行业的发展，对节能环保、提高行驶安全性都具有重大意义。
尽管轮胎是保障汽车性能的最重要因素之一，但许多汽车司机往往忽视了轮胎的重要性及其存在的隐患。不恰当的轮胎压力可能破坏汽车的稳定性并影响汽车的驾驶和制动，较低的轮胎压力几乎与所有涉及制动的撞车有关。据统计，每年由轮胎而导致的交通事故高达数十万起，大约占汽车交通事故的6％，而其中又有85％是由于轮胎气压不足造成的。
适当充气的轮胎不仅可以增强安全性和性能，还能节省燃料并延长轮胎的寿命。然而，20％的轮胎仍处于40％的亚充气状态(under-inflated)，这不仅显著地降低了轮胎的寿命，而且还增加了燃料消耗。根据Goodyear公司的数据，汽车轮胎处在亚充气状态下时，每下降3个PSI，将使燃料消耗增加1％。
在智能轮胎发展的初期，主要停留在轮胎压力检测范围内，当汽车压力不当时，系统向驾驶员发出警报，以保证汽车行使的安全性。未来数年内，安全性一直是推动轮胎压力监控系统(TPMS)发展的主要动力，因为许多交通事故的发生都与轮胎的缺陷有直接关系。
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现
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)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。本课题研究的目的是开发一种用于机动车辆上的无线胎压检 测系统。
本文提出了一种基于无线技术的胎压检测系统方案，给出了系统总体结构框图， 阐述了系统硬件电路和各模块软件的设计方法。硬件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。软件设计包括发射模块和接收模块两部分，具体为发 射模块和接收模块的初始化、数据测量及处理，发射及接收程序。
Key words：tire pressure monitoring system，wireless communication technology sensor,anti-jamming，RF transceiver，C language
目录
摘 要....................................................................................................................................... I
轮胎压力检测系统的设计与仿真
2020年8月第16卷第3期系统仿真技术
System Simulation Technology
Aug.，2020Vol.16，No.3
轮胎压力检测系统的设计与仿真
梁东云，杨
琳，吴晓云，孙皓楠
（商洛学院电子信息与电气工程学院，陕西商洛
726000）
摘
要：设计了一种基于单片机控制的轮胎压力检测系统，可以实现行驶中对轮胎气压的实时监测，以51单片机
为主控制器，采用气压传感器作为轮胎内气压的采集端，通过A/D 转换芯片将该模拟量进行数字化，然后将数字化后的信息传至单片机进行处理，处理结果在车内的仪表盘上实时显示。利用Proteus 软件仿真测试，结果显示系统运行安全稳定，有效地实现了对胎压的监测和报警功能。关键词:单片机；胎压检测；TPMS ；汽车电子
Design and Simulation of Tire Pressure Detection System
LIANG Dongyun ，YANG Lin ，WU Xiaoyun ，SUN Haonan
（College of Electronic Information and Electrical Engineering ，Shangluo University ，Shangluo 726000，China ）
Abstract ：A tire pressure detection system based on single chip microcomputer is designed in this paper.It can realize real-time monitoring of tire pressure during driving.With 51MCU as the main controller and air pressure sensor as the acquisition end of air pressure inside the tire ，the analog quantity is digitized through A/D conversion chip.Then the digitized information is transmitted to the single chip microcomputer for processing ，and the processing results are displayed on the instrument panel in the car in real time.This design uses Proteus software simulation test ，the results of the system operation is safe and stable ，effectively achieve the function of tire pressure monitoring and alarm.
汽车轮胎气压监测系统的设计
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Ｌ Ｅ Ｄ 显示 。Ｌ Ｅ Ｄ 有共 阴和 共阳之分 ，本 系统采用 共 阴数码管 。 将 共 阴 数 码 管 的 公 共 端 接 地 ， 然 后 给 ａ ｂ ｃ ｄ ｅ ｆ ｇ ｈ 各段赋 予高电位 ，即可 显示 不 同的数 值 单 片机 通 过Ｐ Ｏ 口输 出数字 ８ Ｏ 的 二进 制代 码 ，给 数码管赋 予了段 值 ，再通 过Ｐ ２ 端 口将 数 码管选 通，数码管就 可以显示 出设定的安全距 离８ ０ ｃ ｍ 。 ２ ． ３ ． ３声音报警 电路 为了提高系统 的适应 性，增加 了声音报 警 ， ｃ （ ： 功 能。本设计采用 一个蜂鸣器 ，由Ｐ Ｉ ． ２ 输 出一 定频率 的信 号，经放 大后 连接 到蜂 鸣器。 ３ ． 软件 设计 Ｊ １ Ｒ Ｉ ； 本系统采用汇编语 言编程，系统程序包 括 主控 程序、Ｔ １ 中断服务子程序 、Ｉ Ｎ Ｔ Ｏ 中断服 务 子程 序、测温子程 序、距离计算 子程 序 、显 示 ５一～ ＿ ＿ ＿ ＿ ｜ ＿ ■一 。… ５ ｉ ： 子程 序、延时子程 序和报警子程 序设计等 。系 统主程 序流产 图！ ￣ １ Ｊ ４ 所 示。 系统初 始化后 就启动 定时器Ｔ １ 从０ 开始 计 ０ ＿ ＿ ｃ ４ 数。此时主程序进 入等待 ，当到达６ ５ ｍ ｓ 时Ｔ ｌ 溢 。 。 出进 入Ｔ １ 中断服务 子程序 ；在Ｔ １ 中断程序子 程 ＋ 序 中将 启动 一次 新 的超 声波 发 射 ，此 时将 在 ｊ Ｐ ｌ ＿ ０ 引脚 上开始产 生４ ０ ｋ Ｈ ｚ 的方波 ，同时 开启 定 时器Ｔ Ｏ 计时 ，为 了避 免 折射 波 的绕 射 需要 延时 ｌ ｍ ｓ 后再 开Ｉ Ｎ Ｔ Ｏ 中断允许 ：Ｉ Ｎ Ｔ ０ 中断 允许 打开后若此 时Ｐ ３ ２ 弓 ｌ 脚 出现低 电平则代表 收到 回波信号 。将 提 出中断请 求进入Ｉ Ｎ Ｔ Ｏ 中断服务 子程序 ，在 Ｉ Ｎ Ｔ Ｏ 中断服务 子程序 中将停止 定时 器Ｔ Ｏ 计时 ，读取定时器Ｔ Ｏ 时间值到相应 的存储 复 位 区 ，同时 设置 接收成功标 志：主程序 一旦检测 到接收成 功标志 ，将调 用温度测量子 程序 ，采 ／ Ｌ ＜ 一 、 生 ． ． － ． － １ ． 蠢 莱 蔷～ 集超声波测 距时 的环境 温度，并换算 出正确 的 ＝ ８０ ｃ ｍ 声速 ，储存 ￣ Ｊ Ｉ Ｒ Ａ Ｍ 储存 单元 中；单 片机再 调用 ｉ无艇位 距离计算子 程序进行计算 ，计算 出传感器 到 目 标物体之 间的距离 ；此后 主程序调用 显示 子程 数码 示 序进行 显示；若超过 设定的最小报 警距离将启 动扬声器报警 。 当一 次发射 、接收 、显示 的过 程完成后 、 系统 将延迟 １ Ｏ Ｏ ｍ ｓ 重新 让Ｔ １ 置 初值 ，再次 启动 Ｔ １ 以溢 出，进入下一 次测距 。如果 由于障碍物 过远超 出量程 以致Ｔ Ｏ 溢 出时 尚未接 收到回波 则 显示 “ Ｅ Ｒ Ｒ Ｏ Ｒ ”重新 回到主程 序流 程进入 新一 轮测试 。
基于SP30胎压监测发射系统设计
５ 今Ｂ电子 ・２ １年７ ２ ０２ 月
一
个 电池 电压监测 器 ，并 内部 集成一
２ Ｒ 射频 器 件 Ｆ
射频率 。当器件在低功 耗模式时 ， 在
个 低 功 耗 ８ 哈 佛 结 构 的 ＲＩ 微 控 制 位 ＳＣ
ＲＦ 射频芯片主要是将数字信号调 ＤＡＴＡ 信 号 的 上 升 沿 “ ” 启 动 晶 热 振 和ＰＬＬ。基 准频率 和载波频 率的关
待时间 ： 二 。ｆ Ｆ 射 频 发 为 待 时 间为 ＝竺 丝 是 ＝
。
ＤＯＷ Ｎ模 式 ，当 检 测 或 发 射 周 期 到 达 后 ，才 进 入 ＲＵＮ模 式 工 作 ；
图２ Ｓ ３ 电路 图 Ｐ０
图３ ＭＡ ７ ４ 电路 图 Ｘ ０４
（Ｆ 转第５ 页） ６
将 事故消 灭在 萌芽状 态 ，确 保汽车 在 现 上 述 情 况 之 一 ，则 系统 把 数 据 信 息 个 使 用 期 间 ，就 不 能 更 换 电 池 和 元 器
行 驶 过 程 中 始 终 处 于 安 全 状 态 。据 统 叠）ｌｌ ３ ．２ Ｊ￣ ４ ３ ９ ＭＨｚ ｔＪ 的载波上 ，通过 天 件 ，一 般 发 射 系 统 都 要 求 有 ５ Ｉ 工 ～６ ｇ 计 ，在 中 国高 速 公 路 上 发 生 的 交 通 事 线进 行发射 ，提供 给接 收显示 模块 。 作 寿 命 ，这 就 需 要 在 设 计 时 要 严 格 选 择各个器件。
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汽车轮胎气压监测系统的设计
【摘要】本设计介绍轮胎压力监测系统的设计和相关技术问题。该系统由压力传感器模块和中央接收机组成。压力传感器、微控制器和收发一体射频IC （nRF401）组成了压力传感器模块，负责轮胎压力的采集和发射。然后接收机接收压力信息，并进行处理。该系统可随时测定每个轮胎内部的实际温度、压力值，及时报警，有效避免事故的发生。
【关键词】轮胎气压;监测系统;设计
1.引言
由于汽车业的高速发展和交通道路的不断扩大，行车安全问题在人们的生活中越来越受关注，汽车造成的交通事故每年都在上升。其中由轮胎气压引起的事故的比例非常高，让人们对轮胎的气压不可小视。当前，轮胎爆胎，疲劳驾驶，超速行驶已经成为高速公路事故的三大杀手。其中，轮胎爆胎由于其不可预测性和无法控制而成为首要因素，于是汽车轮胎气压监测系统应运而生，汽车轮胎压力监测技术是一种能够切实有效的防止和减少由于轮胎爆胎引起交通事故的方法。轮胎压力监测系统的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，保障行车的安全。
轮胎压力监测系统一般是安装在轮毂上，通过内置的传感器感应轮胎内的气压变化，把气压信号变为电信号，通过无线发射装置将信号发射到接收器上，在显示器上显示各种数据变化或以蜂鸣等形式，驾驶者可以根据显示数据及时地对轮胎检查进行加气或放气，发现渗漏可以及时处理，让大意外能在小处化解。
2.汽车轮胎气压监测系统的基本工作原理
汽车轮胎气压监测系统通过全天候对轮胎里的气体压力进行监测，对轮胎的漏气和低压、高压进行报警，使车辆尽可能始终处于安全运行状态。整个系统主要由为轮胎内数据采集及发射系统、数据接收及显示报警系统两个子系统组成，如图1所示。
图1 系统原理方框图
图2 轮胎压力监测系统总体框图
在数据采集及发射系统中，数据采集模块先将汽车轮胎内压力温度变化等情况通过传感器采集给MCU，经MCU编码后由射频发射给驾驶室内的接收系统。在数据接收及处理这部分系统中，数据接收模块将数据进行解调将模拟信号转换成数字信号。然后交由MCU进行解码处理后将信息传送到显示报警模块。在显示报警模块中，系统将经过处理的数据显示在显示电路中并对危险情况进行报警。
3.系统的硬件设计
3.1 硬件的总体设计
根据功能及技术要求，该系统方案的总体框图如图2所示。我们可以看出，此轮胎压力监视系统需要四个采样端和一个接收端，四个采样端都需要和接收端进行数据间的传输。
3.2 采样端的硬件总体设计
采样端即信号收集与发射系统，其设计框图如图3所示。它的作用是信号采集处理和信号发射。从压力传感器出来的信号，由微处理器完成采样，然后把微处理器的数据分析处理后，再进行软件编码，并将数据流送给射频发射电路里，信号经调制后发射给数据接收及处理系统。
图3 采样端的设计框图
3.3 接收端的硬件总体设计
接收系统由解调电路、接收处理、声光报警及人机接口四部分组成，如图4所示。解调电路将轮胎发射出来的射频信号放大解调后，把数字信号送给微处理器串行接口。微处理器进行译码，从数据流中提取各轮胎的位置和压力值的情况;然后作出相应的处理，将当前压力值，声光报警等进行更新。人机接口部分主要包括LED指示，按钮等。LED主要起指示轮胎位置和显示当前安全状况。按钮则可以进行系统的功能读取当前轮胎压力大小。
图4 接收端的设计框图
图5 采样端软件流程图
4.系统的软件设计
4.1 采样端的软件设计
采用C语言编写采样端的程序：程序中通过汇编代码严格控制各组件的工作时间。子机系统中相邻两个轮胎间隔3秒发射一包数据给主机，发射该包数据所需时间约为400毫秒，含有3组地址和压力数据。每个轮胎数据的发射时间间隔为12秒。各子机每隔12秒被唤醒监视压力。各子机软件结构大致相同。主要由两大部分组成，即采样和软件异步串行通讯。每两个轮胎中的子机发射数据的间歇时间为3秒。各子机每休眠11.6秒将被系统唉醒一次，监视轮胎压力变化是否过大;如果过大，则立刻向主机报警。各子机每12秒固定向主机更新一次压力数据。发射间歇休眠11.6秒发射。
采样端软件流程图如图5所示。系统上电初始化后就开始测量数据。如果测量的数据是一个新的最大或者最小值（在传输数据之间的时间内），就把它储存在RAM。如果这次所测数据变化值没在系统所设定的最大值内则立刻进行数据传输，否则计数自减。正常情况下，每经过10次测量。大约30多秒时间，监视模块将传送一次数据。nrf401完全由PIC控制，包括数据的发送和功耗管理。这种软件处理既可以有效地节省能源，又能实时地监控汽车轮胎压力的突变。
4.2 接收端的软件流程设计
接收端的软件流程图如图6所示。根据接收端功能要求，按照接收端通信流程，上电后，PIC初始化自身，并配置nrf401，LCD显示系统信息。此后单片机等待nrf401传来数据，接到数据后，单片机进行数据校验。接收的数据包含的轮胎的ID与存储在单片机存储器中四个ID做比较，如果与其中一个相符，数据确认有效。单片机处理该数据并根据结果决定是否做出气压过高、欠压、漏气等预警功能。
图6 接收端软件流程图
5.结论
基于单片机的轮胎压力监测系统，能够有效地对行驶中的轮胎的压力和温度进行实时检测和显示，并及时提醒驾驶人员根据相关情况采取必要的措施，无论是对于延长轮胎的使用寿命还是对于防止由于轮胎压力和温度引起的交通事故都是非常有效的。并对焊接好的系统硬件进行了调试，根据系统功能设计测试方案对系统进行功能测试。测试结果表明了系统主要功能基本达到设计要求。
参考文献
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