胎压监测系统设计)

成绩评定：

传感器技术

课程设计

题目胎压监测系统的设计

摘要

轮胎压力监测报警系统(Tire PressureMonitoring System)主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测。目前各国研制的轮胎气压报警系统主要分为两种类型：一种是间接式，它通过汽车ABS(防抱制动系统)的轮速传感器及轮胎的力学模型，间接求出轮胎气压，以达到监视轮胎气压的目地；另一种是直接式，它利用安装

在每一个轮胎里的以锂离子电池为电源的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上，而监视器随时显示各种轮胎气压，驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压状况，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统就会自动报警，确保行车安全。

市场研究机构Strategy Analytics的预测表明，直接系统技术将成为主流技术，2008年后所占份额将超过95%。因为如果要使用间接式胎压监测系统，前提是车辆必须有ABS系统。加上会影响轮胎转速的因素，除了胎压异常所导致外，行驶的路面也是主要原因，如行驶于雪地或湿滑路面时，空转会使某一轮胎的旋转次数大幅提高。或者是当车子高速转弯时，车胎的抓地力已经无法克服过弯时的离心力，外侧轮胎与内侧轮胎的转动次数便有明显差异，这些情况便会出现错误警告信息。另外，当四条轮胎的胎压同时下降，系统便失去判定的准则，警告信息自然就不会出现。而且侦测功能仅在车辆行驶中才能发挥作用，对备胎或当车辆停滞时，便无法判断，还会出现误报现象。

关键词：胎压监测压力传感传感器 TPMS

一、设计目的------------------------- 4

二、设计任务与要求--------------------- 5

2.1设计任务------------------------- 5

2.2设计要求------------------------- 6

三、设计步骤及原理分析 ----------------- 6

3.1设计方法------------------------- 6 3.2设计步骤------------------------- 7

3.3设计原理分析---------------------- 9

四、课程设计小结与体会 ---------------- 11

五、参考文献------------------------- 11

一、设计目的

轮胎是汽车行驶系统的重要部件，其性能的优劣直接影响汽车行驶的可操纵性、安全性和舒适性。目前，中国正进入家庭汽车的高速增长期，轮胎安全是汽车安全性能评价的重要指标，轮胎爆胎由于其不可预测性和不可控制而成为突发性交通事故发生的重要原因，造成巨大的经济损失和人员伤亡，极大地威胁

着汽车的行驶安全。恰当的轮胎充气压力是保证汽车安全、平稳行驶的关键因素。及时准确地对超过或低于轮胎压力标准范围的异常状态进行报警，是减少由轮胎爆胎引发的交通事故的有效途径。

随着高新技术的发展和现代汽车不断趋向高性能化,汽车用的轮胎也从长期的性能时代,开始进入功能化的新时期。当然，现代汽车的安全配置也在不断得到完善，如安全带、安全气囊、防撞杆等被广泛运用，不过这些都是属于交通事故发生后，才能对人、车起到保护作用的被动安全装置。然而本文研制的轮胎爆胎预警系统，则不同于上述的装置，它在轮胎一出现危险征兆时就能够及时发现并同时报警，最大限度地将事故消灭在萌芽状态，从而极大地提升了车辆高速行驶的安全性，这一优势在高速公路上表现更为明显。

二、设计任务与要求

2.1设计任务

汽车高速行驶中，由于轮胎的压力不正常而造成爆胎是驾驶员难以预防的，也是突发性和恶性交通事故发生的重要原因。引起轮胎漏气和爆胎的原因主要有：(1)轮胎工作温度过高；(2)轮胎气压过大；

(3)轮胎使用时间过长；(4)轮胎负荷过大；(5)汽车行驶速度过快。为使汽车能够处于安全的驾驶状态，驾驶者必须在行车过程中实时了解

轮胎的超压、欠压、温度等工作状态，我们设计的汽车轮胎胎压计具有以下的功能：(1)实时监测轮胎的压力情况；(2)当某个轮胎处于欠压状态时，相应的欠压报警指示灯亮。当汽车轮胎压力处于非正常状态运行时，通过报警来通知驾驶员，控制轮胎爆胎发生，以达到安全驾驶的目的

2.2设计要求

在汽车高速行驶过程中，轮胎中的气压和温度应保持在一定的范围之内，否则，就会对汽车的安全行驶构成威胁。气压过高，会使胎内帘线受力过度而变形，轮胎弹性下降，胎冠加快磨损，如受到冲击易破裂；气压过低，会使胎体增大变形，造成胎侧裂口，同时使轮胎接地面积增大，加快胎肩的磨损，也会导致过度摩擦生热，使橡胶老化、帘线折断并最终导致爆胎[1]。而TPMS为预防胎内压力和温度的急剧变化、防止发生安全事故提供了有力武器。TPMS系统组成如图1所示。它是由发射模块、接收模块、显示模块和接收天线组成，其中，显示模块可根据整车厂家和后装市场的不同需求决定是否提供。装有压力和温度传感器的发射模块被安装在轮胎内部，当轮胎气压和温度过高、过低或快漏气时，发射模块发出的信号就通过天线被接收模块接收到，然后由接收模块进行信号处理，再传给显示模块或汽车仪表，最后以声光的形式警告驾驶者，从而达到主动预防事故的目的。

三、设计步骤及原理分析

3.1设计方法

输入信号，通过压力温度传感器送入微处理器处理，然后在高频发射模块发出一束无线信号，然后高频接收模块接收无线信号并通过微处理器把无线信号转换为电信号显示在LCD屏幕上，并报警

传感器无线发射模块

由PIC16F636 MAX1479 MPXY8020A组成无线发射模块

MPXY8020A由Motorola公司生产的一款集温度，压力为一体的传感器

显示模块

用单片机芯片AT89C52的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口接数码管的a－h端，8位数码管的S1－S5通过AT89C52的P2.0－P2.4端口来控制选通每个数码管的位选端。

在数据的显示模块中，我们采用的是LED动态显示的方式。其具体的实现过程在上述设计思想中详细说明。7段数码管选用共阴连接

气压传感器的选择

气压传感器对于数字气压计设计的实现至关重要，需要综合实际的需求和各类气压传感器的性能参数加以选择。

气压传感器的主要性能参数如下。

·测量范围

即所能测量的大气压力范围，单位为kPa。

·测量精度

测量结果（电流或电压）的精度。

·温度补偿范围

一般要选用具有温度补偿能力的气压传感器，因为温度补偿特性