汽车轮胎压力检测系统分析

计算机控制系统设计性实验报告

学生姓名:学号：

学院: 自动化工程学院

班级:

题目: 汽车轮胎压力检测系统

目录

第1章选题背景 0

1.1 实际需求 0

1.2 选题意义 0

第2章方案论证 (2)

2.1 设计要求 (2)

2.2 总体设计 (2)

2.3 软件设计 (2)

2.4 硬件设计 (3)

第3章具体电路设计 (4)

3.1 传感器电路 (4)

3.2 A/D转换电路 (5)

3.3 显示电路 (5)

3.4 声光报警电路 (6)

3.5 整体电路 (7)

第4章结果分析与总结 (8)

第5章设计心得体会 (9)

第1章选题背景

1.1 实际需求

如今，随着交通网络的发展，高速公路网络的日趋发达，车辆行驶速度的不断攀升，交通隐患的防范问题迫在眉睫，如因车胎漏气和爆炸等原因造成的交通事故，很多是由轮胎的工作温度过高或者不合理胎压引起的。研究汽车轮胎胎压检测系统，就对现代汽车行驶时的经济性、安全性和操纵稳定性具有尤为重要的现实意义。

据美国汽车工程师学会调查，全美平均每年有26万起交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的；而在高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的；此外，每年75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的。统计表明：交通意外增加的主要原因是高速行驶中因轮胎故障引起的爆胎。另据统计，在中国，46%的高速公路交通事故是由于轮胎故障引起的，这其中仅爆胎一项就占事故总量的70%。所以，对于汽车胎压监测系统的研制以及普及迫在眉睫。

1.2 选题意义

生命是极其可贵的。汽车胎压监测系统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。随着外国标准的

制定以及技术的发展，我国对于汽车使用的汽车胎压监测系统也开始制定标准。而今，随着国家政策的投入和批准，以及人民对生命安全的重视，这项产

业也开始蓬勃发展。

据中国汽车工业协会相关市场调查表明，国内轮胎爆胎预警系统的相关产

品有推出，但都是技术性能不甚完善简易系统产品，存在以下缺点：系统工作

寿命极短；系统在低温或高温环境下失效；工作可靠性较差。而性能可靠、功

能完善、技术成熟的产品均是一些国外知名公司的品牌产品，但价格较为昂贵。因此，研制性能可靠、功能完善并且价格能为当前多数国内消费者所接受的轮

胎爆胎预警技术产品很有必要。国内汽车行业正迫切需求成熟的轮胎爆胎预警

系统及产品的投放市场以解决因轮胎爆胎而引起的行驶安全性问题。

同时，本课题更加贴近日常生活，可以将自己学习到的东西应用到生活中去，对所学到的知识有更准确的理解。

第2章方案论证

2.1 设计要求

本次设计主要功能为检测轮胎胎压，并且进行人机交互，将信息传递给驾驶人员，并且能够在胎压越过上下限进行声光报警。

2.2 总体设计

测量部分是利用传感器检测压力信号，得到微弱的电信号，而后经处理电路处理后，送A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出，控制器接受来自A/D转换器输出的数字信号，经过复杂的运算，将数字信号转换为实际的大气压强，并将其送到显示单元中，并且能够判断是否超越上下限。

2.3 软件设计

程序设计流程框图如下：

2.4 硬件设计

第3章具体电路设计

3.1 传感器电路

在传感器方面。本次设计使用MPX4115压力传感器，MPX4115系列压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个传感器结合了高级的微电机技术，薄膜镀金属。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在 0℃-85℃的温度下误差不超过1.5% 温度补偿是-40℃-125℃。

传感器电路如图3-1所示，气压传感器MPX4115的管脚说明如下表3-1所示：

图3-1

表3-1

3.2 A/D转换电路

因为本设计压力传感器MPX4115 输出的是模拟电压，因此，必须进行模拟信号到数字信号的转换才能交由单片处理。关于A/D转换过程，本设计采用ADC0832转换电路来实现模拟电压数字化的处理。

ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。

A/D转换电路如图3-2所示

图3-2

3.3 显示电路

液晶显示屏（LCD）用于数字型钟表和许多便携式计算机的一种显示器类型。LCD显示使用了两片极化材料，在它们之间是液体水晶溶液。电流通过该液体时会使水晶重新排列，以使光线无法透过它们。因此，每个水晶就像百叶窗，既能允许光线穿过又能挡住光线。

选择LCD1223作为显示器，可以更加直观的显示轮胎压信息。LCD显示屏引脚功能为：

VDD：逻辑电源正

GND(VSS)：逻辑电源地

VO(VEE)：LCD驱动电源

RESET：复位端,对于68系列MPU:上升沿(L-H)复位，且复位后电平须保持为高电平对于80系列MPU:下降沿(H-L)复位，且复位后电平须保持为低电平。

E1：读写使能。

R/W：读写选择。

A0：数据/指令选择高电平：数据D0-D7将送入显示RAM；

低电平：数据D0-D7将送入指令执行器执行。

D0-D7：数据输入输出引脚。

BL+/BL-：LED背光电源。

显示电路如图3-3所示，

图3-3

3.4 声光报警电路

报警电路如图3-4所示，报警电路为声光报警，当胎压值超过上下限的时候使用红色LED灯在视觉上进行提醒，使用喇叭在听觉上进行提醒，保证行车安全。这个地方没使用蜂鸣器，因为为了更有实用性，喇叭可以进行语音播报当前胎压，使驾驶员了解车况。