车辆工程毕业设计67基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现
基于单片机的轮胎压力检测报警器的设计与实现毕业设计说明书
基于单片机的轮胎压力检测报警器的设计与实现目录1 绪论 (1)1.1 课题的提出背景及研究意义 (1)1.1.1 课题的提出背景 (1)1.2 当前国内外相关技术的应用现状及发展趋势 (2)1.2.1 TPMS 的应用现状 (2)1.2.2 当前国内外相关技术的发展趋势 (3)2 汽车轮胎气压实时监测系统工作原理 (5)2.1 系统工作原理 (5)2.1.1 轮胎爆胎机理 (5)2.1.2 轮胎气压实时监测算法 (7)2.2 汽车轮胎气压实时监测系统方案设计 (8)2.2.1 系统方案论证 (8)2.2.2 系统设计要求 (9)2.2.3 系统方案设计 (11)3 汽车轮胎气压实时监测系统的硬件设计 (13)3.1 系统硬件设计 (13)3.2 轮胎模块设计 (13)3.2.1 核心微控制器 MC68HC908RF2 (14)3.2.2 测量电路设计 (15)3.2.3 发射电路设计 (16)3.3 主机模块设计 (19)3.3.1 核心微控制器 MC68HC908KX8 (19)3.3.2 接收电路设计 (20)3.3.3 人机接口 (21)3.4 显示电路设计 (23)3.5 系统功耗设计 (24)3.6 系统硬件设计的抗干扰技术 (26)4 汽车轮胎气压实时监测系统的软件设计 (27)4.1 系统软件设计 (27)4.2 MC68HC908 系列微控制器的程序开发 (27)4.2.1 汇编程序框架结构 (28)4.2.2 汇编程序框架结构 (28)4.3 轮胎模块的软件设计 (29)4.3.1 轮胎模块的监控软件及其中断子程序 (30)4.3.2 传感器测量程序及算法 (31)4.4 数据无线收发模块的软件设计 (32)4.4.1 数据无线收发的通信协议 (33)4.4.2 数据无线发射软件设计 (34)4.4.3 数据无线接收软件设计 (34)4.5 主机模块的监控软件设计 (36)4.6 汽车轮胎气压实时检测系统软件设计的特点 (36)5 结论 (39)5.1 本文工作总结 (39)5.2 今后待研究的问题 (39)参考文献 (1)致谢 (3)1 绪论汽车时代的到来，改变的不仅仅是人们的代步方式，更有人们的生活方式乃至整个社会文化。
基于单片机的胎压监测系统的设计
基于单片机的胎压监测系统的设计Abstract:In this paper, a tire pressure monitoring system based on single-chip microcomputer is designed. The system uses the digital pressure sensors to detect the tire pressure, and then converts it into digital signals. The single-chip microcomputer reads the signals, compares them with the set value, and gives an alarm when the tire pressure is lower than the set value. The system has the advantages of simple structure, high reliability and low cost, and provides a practical solution for the tire pressure monitoring.Keywords: tire pressure monitoring, single-chip microcomputer, digital pressure sensor, alarm.Introduction:Tire pressure is one of the important parameters that affect the performance of the vehicle. Too high or too low tire pressure can affect the vehicle's handling, fuel consumption, tire life and safety. Therefore, it is necessary to monitor the tire pressure in real time.At present, there are many types of tire pressure monitoring systems, such as direct tire pressure monitoring systems (TPMS) and indirect tire pressure monitoring systems. The direct TPMS uses pressure sensors installed in each tire to directly measure the tire pressure, while the indirect TPMS uses ABS sensors or speed sensors to indirectlycalculate the tire pressure. The direct TPMS has higher accuracy, but the cost is higher. The indirect TPMS has lower accuracy, but the cost is lower.In this paper, a tire pressure monitoring system based on single-chip microcomputer is designed. The system uses the digital pressure sensors to detect the tire pressure, andthen converts it into digital signals. The single-chip microcomputer reads the signals, compares them with the set value, and gives an alarm when the tire pressure is lowerthan the set value. The system has the advantages of simple structure, high reliability and low cost, and provides a practical solution for the tire pressure monitoring.Design:The tire pressure monitoring system based on single-chip microcomputer mainly consists of digital pressure sensors, signal conditioning circuit, single-chip microcomputer, display and alarm circuit. The block diagram of the system is shown in figure 1.Digital pressure sensors are used to measure the tire pressure. The pressure sensor converts the pressure signal into electrical signal. The signal conditioning circuit amplifies and filters the signal to ensure the accuracy and stability of the signal.The single-chip microcomputer is used to read the signal, compare it with the set value, and give an alarm when thetire pressure is lower than the set value. The single-chip microcomputer controls the display to show the tire pressure value in real time.The alarm circuit is used to alarm when the tire pressure is lower than the set value. The alarm circuit can be realized by buzzer or LED.Figure 1: Block diagram of the tire pressure monitoring system.The main parameters of the tire pressure monitoringsystem are as follows:1. Pressure range: 0-10bar2. Pressure accuracy: ±0.5bar3. Working voltage: DC12V4. Alarm level: 0.5bar lower than the set valueImplementation:The tire pressure monitoring system based on single-chip microcomputer is implemented as follows:1. Digital pressure sensors are installed in each tire. The four sensors are connected to the signal conditioning circuit.2. The signal conditioning circuit is connected to the single-chip microcomputer. The signal conditioning circuit includes amplifier, filter and A/D converter.3. The single-chip microcomputer reads the signal from the A/D converter, compares it with the set value, and controls the display to show the tire pressure value in real time.4. When the tire pressure is lower than the set value, the single-chip microcomputer gives an alarm through the alarm circuit.Results:The tire pressure monitoring system based on single-chip microcomputer has been tested and the results are as follows:1. The system can accurately measure the tire pressure with an accuracy of ±0.5bar.2. The system can display the tire pressure value inreal time.3. When the tire pressure is lower than the set value, the system can give an alarm through the buzzer or LED.Conclusion:The tire pressure monitoring system based on single-chip microcomputer is an effective method for real-time monitoring of tire pressure. The system has the advantages of simple structure, high reliability and low cost. The system can accurately measure the tire pressure, display the tire pressure value in real time, and give an alarm when the tire pressure is lower than the set value. The system provides a practical solution for the tire pressure monitoring. It can be widely used in various types of vehicles, such as cars, trucks, buses and trailers.。
车辆轮胎胎压监测系统设计与实现
车辆轮胎胎压监测系统设计与实现一、引言车辆行驶过程中，轮胎胎压的稳定性是保障行车安全的重要因素之一。
对于有经验的车主而言，可以通过听声、观察外观等方法来判断轮胎的胎压是否正常。
但对于一些不太熟悉车辆轮胎的人来说，这一操作非常困难。
更为严重的是，如果轮胎胎压不齐，就容易导致轮胎磨损不均、行车不稳，甚至是发生交通事故。
基于这种情况，提出一种车辆轮胎胎压监测系统，以提高车辆行驶的安全性。
二、相关技术车辆轮胎胎压监测技术目前主要分为两种，分别为直接测量与间接测量。
直接测量是通过将胎压传感器嵌入轮胎内部，通过无线通讯将传感器的信息传输至车载接收器，进而反馈给车主。
这种方法具有高精度、可靠性高的优点，但缺点在于成本较高，且维护困难。
间接测量是通过车载系统来监测轮胎内部的监测方法，一般是采用轮速传感器和ABS系统配合，利用单个轮胎的轮速变化来判断胎压是否正常。
这种方法成本低，操作简便，但精度有限。
三、技术实现针对间接测量方法的实现，此处介绍一种基于Arduino的轮胎胎压监测系统。
该系统使用了Arduino Uno开发板进行开发，通过与6个轮速传感器、1个OLED显示屏、1个无线模块的结合，实现了对四个轮胎胎压及车速的实时监测。
在系统的实现过程中，首先需要制作底盘。
底盘可以采用硬质纸板或塑料板，将各个硬件组件进行布局并固定在板子上。
接着，对于每个轮子，需要安装一个轮速传感器，使其与ABS系统进行同步，即可实现监测单个轮子的旋转速度变化。
通过对传感器的采样后，可以轻松计算出车辆的速度和各个轮子的运动状态。
同时，在传感器的基础上，通过利用嵌入式计算机进行计算，即可判断出车辆是否存在轮胎胎压异常的情况。
在将数据上传至显示器和监控中心之前，还需要充分考虑传输安全问题。
因此，采用了无线模块，通过蓝牙或者Wi-Fi等连接方式，将监测的数据上传至显示器或基站，完成数据传输与处理。
同时，结合车联网技术，该系统还可以实现远程监测和数据传输。
基于单片机的胎压监测系统的设计
基于单片机的胎压监测系统的设计1. 引言胎压监测系统是一种用于实时监测车辆胎压的装置，它可以提供准确的胎压数据，帮助驾驶员及时发现胎压异常情况，提高行车安全性。
本文将基于单片机设计一种胎压监测系统，通过对系统的硬件设计和软件编程进行深入研究，实现对车辆胎压的实时监测和报警功能。
2. 背景随着汽车行业的快速发展和人们对行车安全性的要求不断提高，胎压监测系统逐渐成为汽车安全装置中不可或缺的一部分。
传统的胎压监测系统主要通过传感器感知轮胎内部气体压力，并将数据传输到处理器进行处理。
然而，这种系统存在成本高、体积大、安装复杂等问题。
基于单片机设计的胎压监测系统具有体积小、成本低、可靠性高等优势，在汽车行业中得到了广泛应用。
3. 系统硬件设计3.1 传感器选择选择合适的传感器是确保系统准确性和可靠性的关键。
在本文中，我们选择了压电式传感器作为胎压传感器，它能够将胎压转换为电信号输出，并具有体积小、响应速度快、精度高等优点。
3.2 信号采集与处理胎压传感器输出的电信号需要经过采集和处理才能得到准确的胎压数据。
我们使用模拟转数模（ADC）将模拟信号转换为数字信号，并通过单片机进行处理和分析。
通过合理的数据处理算法，可以准确地计算出车辆各个轮胎的胎压。
3.3 通信模块为了实现实时监测和报警功能，我们在系统中添加了无线通信模块。
通过与车辆内部通讯系统进行连接，可以将实时监测到的胎压数据传输给驾驶员，并在出现异常情况时发出警报。
4. 系统软件设计4.1 系统架构设计基于单片机设计的胎压监测系统需要合理地组织软件结构，确保系统稳定运行并具备良好的扩展性。
我们采用分层结构设计，将硬件驱动层、数据处理层和应用层分离开来，便于各个功能模块的开发和维护。
4.2 数据处理算法胎压监测系统需要对传感器采集到的数据进行处理和分析，以得到准确的胎压数据。
我们采用了一种基于统计学的算法，通过对一段时间内的数据进行统计和分析，可以准确地判断出胎压是否异常，并及时发出警报。
基于单片机的车胎压力监控系统的设计__开题报告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：1.1 本课题的意义自从人类进入工业时代，汽车工业飞速发展，交通越来越便利，随之而引发的交通事故也不断地增多，其中由于轮胎问题引起事故的比例非常的高，因此人们对行驶中的轮胎压力进行了特别的关注。
轮胎压力影响着轮胎的寿命和汽车的使用性能。
据测试，汽车在时速160公里以上行驶时发生爆胎事故，驾乘人员的死亡率为100%。
爆胎已于疲劳驾车、超速行驶并列为中国道路交通的三大杀手。
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。
据统计，在中国高速公路上发生的交通事70%是由于爆胎引起的，而在美国这一比例高达80%，是各种比例最高的【1】。
本世纪初，由于凡世通（Firestone）轮胎的质量问题，造成了超过100人死亡和400人受伤，此事件引起了业界和美国政府的高度关注，普利斯通∕凡世通公司被迫收回650万只轮船。
据美国汽车工程学会的最近调查，美国每年有26万交通事故是由于轮胎压力低或渗透造成的，此外，每年75%的轮胎事故是出于轮胎渗透或充气不足引起的【2】。
因此安全驾驶成为了社会面临的一个严峻的问题，迫切希望与偶一种能够在汽车胎压过高或国低时可以报警提示驾驶员的装置出现，因此胎压监测系统——TPMS(Tire Pressure Monitoring Systems)应运而生。
轮胎是汽车的重要组成零部件，事关出行的安全。
我国目前没有防止爆胎的相关强制国家标准，但是中国企业正在研发比美国更为先进、安全的系统，不仅能自动监测胎压，而且还能对爆胎后实施安全救助。
如何解决汽车安全行驶问题，对于减少人们财产损失以及提高汽车运输的发展都具有非常重要的意义。
研究胎压监测系统的意义主要体现在以下几个方面：1)用户方面：给用户带来有效、方便、快捷的胎压监测方法，使用户坐在驾驶室里面就可以随时获得轮胎的气压信息；2)安全方面：TPMS可以及时发现轮胎气压问题，指导驾驶员进行冲放气，避免车祸的发生，保障行车安全；3) 社会效益方面：TPMS系统可以很较好的保障行车安全，将来会被越来越多的汽车生产厂家以及车主采用，社会需求也将会越来越大，经济效益也会随之增加。
毕业设计(论文)汽车轮胎压力监测报警系统
毕业设计（论文）汽车轮胎压力监测报警系统大学电子工程毕业设计论文学生姓名专业电子信息工程班级学号指导教师2 年月摘要随着汽车工业的发展和道路交通网络的扩大由此而引起的安全问题在人们的生活中也是曰益严重引发的交通事故也在不断增多其中由轮胎气压引起的事故比例非常之高使得人们对的轮胎气压的关注日益密切汽车轮胎压力监测技术是一种能切实有效的防止和减少由于轮胎引起的交通事故的方法本设计介绍轮胎压力监测系统TPMS的电路设计和相关技术问题TPMS系统由压力传感器模块和中央接收机组成压力传感器SP12微控制器和433 MHz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TPMS轮胎压力监测射频压力传感器微控制器ABSTRACTAlong with the development of the automobile industry and the extension of the road transportation network the resulting security problems in peoples lives is also became serious day by dayand the amount of traffic accidents has increasedThe accidents caused by tire pressure takes a large percent of total amount so that people have to concentrate on tire pressureTire pressure monitoring technique is a possible way to decrease the amount of traffic accidents caused by tire pressure Introduced emphatically realize tire pressure monitoring system TPMS circuit design and related technical problems TPMS system is consists of pressure sensor module and central receiver module Pressuresensor module which is used to collect tire pressure and send it out is consists of pressure sensor SP12 micro controller and 433 MHz send and receive an IC nRF401 of rf Receiver module receive pressure information and work on itThe module can catch each tires pressure and the real temperature inside the tires in any time and give out alarm in time it helps drivers avoid accidents effectivelyKeywords TPMS tire pressure monitoring RF pressure sensor MCU目录第1章绪论- 1 -11 课题研究的背景和意义 112 本课题研究的热点及发展现状 1com究和发展概况 2com究和发展的概况 2第2章系统设计 421 方案论证 4com胎压力监测报警系统的基本工作原理 4com案 4com方案比较 6com 722系统硬件电路设计 7com 单片机控制模块 7com路 10com线的结构 14com电路 15com LCD显示 17com耗 23第3章汽车轮胎压力监测系统的软件设计 243 1 采样端的软件设计 24com意的问题 24com工作流程介绍 25com的软件流程设计 26com步串行通讯 2732接收端软件设计 29com的通信流程介绍 30com的软件流程设计 3133 PROTEUS 仿真 33第四章结论 35第5章社会效益和经济效益 37 致谢 39参考文献 40附录1 系统硬件原理图 43附录2 部分程序清单 45第1章绪论11 课题研究的背景和意义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有人曾经用一句话来概括轮胎的重要性当一个人坐到汽车里面以后这个人实际上就交给了汽车一旦汽车行驶起来这个人实际上就全部交给了汽车在汽车的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在中国高速公路上发生的交通事故有70％是由于爆胎引起的而在美国这一比例则高达80％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 Tire Pressure Monitoring System简称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 TPMS 以便在轮胎气压低于规定值时发出警报于是汽车轮胎气压监测技术应运而生在未来汽车上加装轮胎压力监测系统TPMS也必将和ABS安全气囊一样是必然的发展趋势轮胎压力监测系统全天候对轮胎里的压力进行监测对轮胎的漏气和低压高压进行报警使车辆始终处于安全运行状态12 本课题研究的热点及发展现状伴随着城市交通技术的不断发展人们在享受高速公路高效便捷方式的同时随之引发的交通事故率也在提高其中由于轮胎的气压引起的比例高达80％这种现象使得人们要对行驶中的轮胎气压进行监测一些发达国家陆续推出了相关法案美国的TREAD法规要求新车装配中必须装配能够对行驶中的轮胎气压实时监测的安全电子装置因此在未来汽车上加装轮胎压力监测系统TPMS也必将和ABS 安全气囊一样是必然的发展趋势轮胎压力监测系统全天候对轮胎里的压力进行监测对轮胎的漏气和低压高压进行报警使车辆始终处于安全运行状态com究和发展概况早在2001年美国就通过了TRAD法案法案要求到2007年所有在美国销售的新车都必须将TPMS作为标准配置美国国家公路交通安全管理局 NHTSA 2002年颁布的法规要求监控器在轮胎气压低于生产商推荐值的25％～30％时向司机报警建议从2004年开始薪车应安装轮胎气压监控系统 TPMS 继美国之后欧洲也制定相应的法规要求其国内的汽车厂商安装TPMS在2004年美国印地安纳波利斯博览会上．加拿大斯马轮胎设备公司推出了世界上第二套摩托车轮胎专用TPMS第一套是由英国Metasystem公司2002年推出的该产品能够在摩托车行驶中监测和显示每条轮胎的充气内压和温度信息如果出现偏差就会通过报警灯提醒骑乘者注意日本阿尔卑斯电气公司开发的不需电池的汽车轮胎气压监测系统最近通过有关试验验证符合欧洲及美国的电磁波相关法律规定今后将以行驶条件及轮胎种类等因素的影响为中心进行评测计划在欧美日本等地进行实地试验2004年8月开始提供样品2006年投入批量生产国外的TPMS产品已经相当成熟能够经受57万公里的使用测试现在国外的TPMS的研发重点在于开发无源的TPMS如采用SAW这类无源器件的频率变化来监测轮胎压力的变化com究和发展的概况在2003年11月24日颁布的中华人民共和国国家标准《机动车运行安全技术条件征求意见稿》中对安装轮胎压力检测装置作出了说明车长大于6米的长途客车和旅游客车最大设计总质量大于1．2吨的载货汽车和载货牵引车应安装轮胎压力报警装置有关部分机动车应安装轮胎压力报警装置的要求自本标准发布之日起第25个月开始对新注册车实施由于目前国家没有强制性规定必须安装TPMS装置而载货汽车的所有权大多属于货运公司载货汽车轮胎数量多安装TPMS 装置费用高昂一般货运公司不愿意承担如此高的费用而家用轿车轮胎使用环境远比载货汽车好且城市路面质量高轮胎可能造成的威胁比较小私家车主通常不够重视因此无论前装市场还是后装市场TPMS都处于尴尬的地位但是着眼未来国家迟早会颁布强制性TPMS安装规定尤其大型载货汽车安装TPMS是非常必要的因此市场前景广阔目前大部分厂家都处在研究开发阶段出货量不高全国开展TPMS研究的厂家接近200家专业的TPMS厂家大约为30家TPMS的研究在中国刚刚起步目前各厂家的重点并非是如何开拓市场而是如何提高产品性能和质量目前国内的TPMS系统问题不少车内需配备专用的主机显示屏需要在车内固定和接线安装繁琐影响美观整车厂难以配装不能设定标准胎压无法保障轮胎合理使用不具备抗干扰的清晰语音提示报警功能会造成驾驶员视线转移因射频效率编码纠错性能差在恶劣环境下漏报严重直接式TPMS产品无线信号传输的稳定性可靠性不足电池寿命问题传感器寿命和耐久性问题此外TPMS零组件主要靠进口缺乏自主知识产权的产品第2章系统设计21 方案论证com胎压力监测报警系统的基本工作原理本系统通过全天候对轮胎里的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图21 系统原理方框图⑴在数据采集及发射这部分系统中数据采集模块首先将汽车轮胎内压力温度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⑵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以便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com案方案1本方案如图22所示该方案采用MC33594作为RF接收芯片采用MC68HC908RF2作为轮胎结点主控芯片和发射芯片方案采用的传感器为MPXY8020属于硅集成式压力传感器由于生产工艺的限制硅集成电容式压力传感器往往测量精度比较低MC68HC908RF2发送部分的基本参数可工作在315434868MHz发射功率5dBm116-135mAT 85℃315MHz434MHzMC33594图22 方案一原理方框图方案2本方案采用的轮胎压力传感器选用MicrochiP公司的PICl6F628A低功耗8位MCU压力传感器选用英飞凌的SPl2射频IC选用N0rdic公司的nRF40l 图23方案二原理方框图com方案比较⑴精确度方案一中MPXY8020是硅集成电容式压力传感器测量精度比较低而方案二中英飞凌的SPl2是一种硅压阻式压力传感器测量精确度较高内部同时具有一个温度传感器一个加速度传感器和一个电量检测器此外英飞凌TPMS 传感器最大的一个优势是有SPI接口设计上将更有弹性⑵功耗MPXY8020为了实现低功耗运动开关或是内部加速度传感器必不可少所以方案一的传感器需要外扩运动开关而方案二中SPl2内建惯性传感器可侦测车轮运转多数时间汽车处于静止状态通过惯性传感器的辅助可大幅度节省电量相对于方案一中的两种芯片PICl6F628A具有更卓越的低功耗工作能力能提供ICSP编程方式能够完全满足设计要求⑶抗干扰性因为在方案一中轮胎模块的发射器与微处理器是集成在一个芯片上的所以抗干扰能力比较强在轮胎这种恶劣的工作环境中稳定性较强方案二的传感器虽然精度较高但是轮胎模块的集成度不够高抗干扰能力相对较弱com通过上述方案的比较最终确定选择方案二方案二具有更高的测量精确度低功耗性能和较高灵活度虽然集成度的提高可以缩短产品的研发周期但却会增加研究的被动性将MCU脱离出来一则增加的了选择的灵活度二则更有利于了解系统的局部构架分离器件的系统一旦设计出来再要设计集成器件系统就不存在障碍了虽然方案二的干扰性相对方案一较弱但总体来说设计方案二要优于方案一因此最终方案选择方案二22系统硬件电路设计com 单片机控制模块PIC16F628A单片机是18引脚的8位CMOS闪存单片机具有多用途低成本高性能和全静态的特点所有PICmicro单片机均采用先进的RISC架构PIC16F628A 具有增强的内核功能8级深度的堆栈以及多种内部和外部中断源哈佛架构独立的指令总线和数据总线允许同时取14位宽指令字与独令需要两个周期以外的所有指令都能在单个周期内执行总共有35条指令精简指令集可用PIC16F628A单片机与同类的其他8位单片机相比通常能实现21的代码压缩率和4倍的速度提升其引脚如图24所示图24 PIC16F628A的引脚图PIC16F628A器件集成了很多功能部件从而减少了外部元件的使用因此降低了系统成本提高了系统可靠性并降低了功耗PIC16F628A有8种振荡器配置单引脚的RC振荡器提供了低成本的解决方案LP振荡器可将功耗降至最低XT是标准晶振而INTOSC是独立的高精度双速内部振荡器HS模式是高速晶振EC模式则是采用外部时钟源休眠断电模式可以节能用户可以通过几种外部中断内部中断以及复位将芯片从休眠状态唤醒高可靠性的看门狗自带了片上RC振荡器能够避免程序锁死PIC单片机的特点如下1高性能 RISC CPU1 工作速度可从DC到20MHz2 中断能力3 8级深度硬件堆栈4 直接间接和相对寻址模式5 35条单字指令6 除了转移指令以外所有指令均为单周期指令2单片机的特殊功能1 内部和外部振荡器选择- 高精度的内部4MHz振荡器出厂时精度校准为±1 - 低功耗内部48kHz振荡器- 可使用晶振和谐振器作为外部振荡器2 节能的休眠模式3 PORTB上有可编程的弱上拉功能4 主复位输入引脚复用5 看门狗定时器带有独立的振荡器能保证可靠的运行6 低电压编程7 在线串行编程8 可编程代码保护9 欠压复位10 上电复位11 上电延时定时器和振荡器起振定时器12 宽工作电压范围com13 工业级和扩展级温度范围14 高耐用性闪存EEPROM单元- 闪存可经受10万次写操作- EEPROM可经受100万次写操作- 数据保持期为40年3低功耗功能1 待机电流- 当电压为20V时典型值为100nA2 工作电流- 当频率为32kHz电压为20V时典型值为12μA - 当频率为1MHz电压为20V时典型值为120μA 3 看门狗定时器电流- 当电压为20V时典型值为1μA4 Timer1振荡器电流- 当频率为32kHz电压为20V时典型值为12μA 5 双速内部振荡器- 有4MHz和48kHz两种频率可供选择- 从休眠状态唤醒4μs30V典型值4外设功能1 16个具有独立方向控制的IO引脚2 较高灌拉电流用于直接驱动LED3 模拟比较器模块带有- 两个模拟比较器- 可编程的片上参考电压 VREF模块- 可选择的内部或外部参考电压- 可外部访问比较器输出4 Timer0带8位可编程预分频器的8位定时器计数器5 Timer1带有外部晶振时钟源功能的16位定时器计数器6 Timer2带8位周期寄存器预分频器和后分频器的8位定时器计数器7 捕捉比较PWM模块8 可寻址的通用同步异步收发器USARTSCIcom路在图25所示的射频信号电路中采用Nordic公司的nRF401器件该器件是433MHz ISM频段的单片UHF无线收发IC它采用FSK的调制解调技术其最高工作速率可达20kb发射功率可调最大达10dBm基本技术指标如下中心载频点为4339243433MHz最大发射功率为10dBm工作电压为27525V接收时消耗电流为250μA发射时最大为28mA待机电流为8μA图25发射接收模块电路NRF401的ANT1和ANT2是天线的输入输出复用脚在输入模式时射频信号通过将该脚连接到低噪音放大器后解调同样在输出模式时调制的信号在功率放大后通过该脚输出4脚为nRF401的PLL锁相环滤波器输入该脚正常工作时的电压是11V±02V5脚和6脚为压电晶振控制的外围电路此两脚间接一个Q 45在433MHz值的22 μH电感7脚和8脚分别为数据输入脚和输出脚配合18脚PWR_UP 和19脚TXEN上的电位时序完成信息的发送和接收11脚外接射频功率控制电阻如图2中的R3该值在22～100kΩ之间一般在30kΩ左右达到7dBm重要的时序参数NRF401在不同工作模式下的时序如表21所示表21 nrf401的工作时序表模式控制名称最大延时条件TX→RX t 3 ms 连续工作RX→TX t 1 ms Stdby→TX t 2 ms Stdby→RX t 3 ms VDD 0→TX t 4 ms 上电VDD 0→RX t 5 ms TX RX 的切换当从 RXTX 模式时数据输入脚DIN必须保持为高至少1ms才能发送数据时序如图a所示当从 TXRX 模式时数据输出脚DOUT要至少3ms以后有数据输出如图所示TX RX 的切换Standby RX 的切换从待机模式到接收模式当PWR_UP输入设成1时经过时间后DOUT脚输出数据才有效请看表对nRF401来说最长的时间是3ms如图所示Standby TX 的切换从待机模式到模式请看表21图27Standby RX 和Standby TX 切换Power Up TX 的切换从加电到发射模式过程中为了避免开机时产生干扰和辐射在上电过程中TXEN的输入脚必须保持为低以便于频率合成器进入稳定工作状态当由上电进入发射模式时TXEN 必须保持1ms以后才可以往 DIN 发送数据见图a Power Up RX 的切换从上电到接收模式过程中芯片将不会接收数据DOUT也不会有有效数据输出直到电压稳定达到27V以上并且至少保持5ms如果采用外部振荡器这个时间可以缩短到3ms见图28 Power Up TX和Power Up RX的切换时序图com线的结构由于天线有不同类型应根据具体应用要求来选择本应用中天线位于汽车轮毂内紧靠气门嘴在高速行驶中天线不断变换方向为了尽可能扩大接收的角度选用螺旋天线螺旋天线的圈数N直径D和圈距S决定了天线的增益和方向性天线的总长为LN NLo Nsqrt S2C2 这里C πD是螺旋的园周Lo sqrt S2C2 是一圈导线的长度另一个重要参数是螺旋角α它是螺旋线切线和螺旋轴垂直平面的夹角螺旋角的定义为α tan-1 SC 螺旋天线有以下2种工作模式1 常态模式在常态工作模式天线辐射场在相对于螺旋轴的法线平面有极大值对于该模式NLo λ2 轴向端射模式这种工作模式只有一个主瓣它的最大辐射强度沿着螺旋轴副瓣与轴间有一个倾斜角度为激励这种模式其直径D和空间S必须是波长的一个大分数本设计采用单端天线时匹配网络的设计图的180nH电感要求自谐振频率大于433MHz根据具体应用不同在RF输入输出处可能需要 LC 匹配网络单端天线到nRF401的连接也可以采用一个81的RF线圈匹配阻抗图29 单端天线时匹配网络英飞凌公司的SP12传感器整合了硅显微机械加工的压力与加速度传感器温度传感器和一个电池电压监测器提供四合一传感功能并配有一个能完成测量信号补偿与调整及SPI串行通信接口CMOS大规模集成电路英飞凌的SP12传感器测量范围 1 压力范围100kPa到450kPa分辨率137kPalsb 2 加速度范围-12g到115g分辨率05glsb 3 温度范围-40到125分辨率1lsb 4 传感器供电电压com分辨率184mVlsb英飞凌的SP12传感器的优点1 检测精度方面硅压阻式压力传感器SP12是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的其测量精度能达001～003FS 2 测量可靠性方面SP12设有补偿功能可以对压力加速度温度供电电压信号进行检测和补偿准确提供不同型号轮胎在不同环境时的正确补偿值有效地保证了测量可靠性 3 低功耗方面英飞凌的SP12传感器首先是采用了唤醒瞬态工作模式当它工作在睡眠工作模式时其功耗仅06微安秒器件所有数字模拟部分全部工作时的电流消耗是6mA大大地降低系统功耗延长了电池的使用寿命图210传感器电路SP12传感器引脚NCS片选使能输入信号当NCS接收到低电平信号时SP12被选中工作否则SP12不工作SCLK串行时钟输入输出用于输出或者接收数据传输的串行时钟本例中用于接收来自单片机的串行时钟 SDI串行数据输入信号用于接收单片机的串行数据输入SDO串行数据输出信号用于向单片机串行输出SP12的测量数据对数据进行处理由于SP12测量的压力温度加速度以及电压并不能直接用来表示实际的压力温度加速度以及电压需要进行二次处理才能转化为实际检测值所以需要单片机对接收到的SP12响应数据进行处理后才能送到液晶显示器进行显示 1 压力数据处理实际压力温度字节数据×137 100kPa 2 温度数据处理温度字节中的内容T50反映了测量到的温度T单位是摄氏度其范围是10175对应于-40125的温度范围即实际温度温度字节数据–50由于温度测量存在非线性误差因此必须进行修正修正公式为－ 1－09200400022式中为修正后的温度为实际温度为非线性误差 3 加速度数据处理实际加速度加速度字节数据×05– 12g 4 电压数据处理实际电压电压字节数据×00184 173V1602LCD分为带背光和不带背光两种带背光的比不带背光的厚是否带背光在应用中并无差别如图所示图211 1602LCD11602LCD主要技术参数显示容量16×2个字符芯片工作电压4555V工作电流20mA 50V模块最佳工作电压50V字符尺寸295×435 W×H mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚无背光或16脚带背光接口各引脚接口说明如表所示22 1602LCD引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明 1 VSS 电源地9 D2 数据 2 VDD 电源正极10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据命令选择12 D5 数据 5 RW 读写选择13 D6 数据 6 E 使能信号14 D7 数据7 D0 数据15 BLA 背光源正极8 D1 数据16 BLK 背光源负极引脚接口说明第1脚VSS为地电源第2脚VDD接5V正电源第3脚VL为液晶显示器对比度调整端接正电源时对比度最弱接地时对比度最高对比度过高时会产生鬼影使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度第4脚RS为寄存器选择高电平时选择数据寄存器低电平时选择指令寄存器第5脚RW为读写信号线高电平时进行读操作低电平时进行写操作当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据第6脚E端为使能端当E端由高电平跳变成低电平时液晶模块执行命令第7～14脚D0～D7为8位双向数据线第15脚背光源正极第16脚背光源负极1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令如表所示23 1062指令及时序表序号指令RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示 00 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回0 0 0 0 00 0 0 1 3 置输入模式0 0 0 0 0 0 0 1 IDS 4 显示开关控制0 0 0 0 0 0 1 D C B 5光标或字符移位0 0 0 0 0 1 SC RL 6 置功能0 0 0 0 1 DL N F 7 置字符发生存贮器地址 00 0 1 字符发生存贮器地址8 置数据存贮器地址0 0 1显示数据存贮器地址9 读忙标志或地址0 1 BF 计数器地址10 写数到CGRAM或DDRAM 1 0 要写的数据内容11 从CGRAM或DDRAM读数 1 1 读出的数据内容控制命令1602液晶模块的读写操作屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的说明1为高电平0为低电平指令1清显示指令码01H光标复位到地址00H位置指令2光标复位光标返回到地址00H指令3光标和显示模式设置 ID光标移动方向高电平右移低电平左移 S屏幕上所有文字是否左移或者右移高电平表示有效低电平则无效指令4显示开关控制 D控制整体显示的开与关高电平表示开显示低电平表示关显示 C控制光标的开与关高电平表示有光标低电平表示无光标 B控制光标是否闪烁高电平闪烁低电平不闪烁指令5光标或显示移位 SC高电平时移动显示的文字低电平时移动光标指令6功能设置命令 DL高电平时为4位总线低电平时为8位总线 N低电平时为单行显示高电平时双行显示 F 低电平时显示5x7的点阵字符高电平时显示5x10的点阵字符指令7字符发生器RAM地址设置指令8DDRAM地址设置指令9读忙信号和光标地址 BF为忙标志位高电平表示忙此时模块不能接收命令或者数据如果为低电平表示不忙指令10写数据指令11读数据与HD44780相兼容的芯片时序表如下24 1602芯片时序表读状态输入RS LRW HE H 输出D0D7 状态字写指令输入RS LRW LD0D7 指令码E 高脉冲输出无读数据输入RS HRW HE H 输出D0D7 数据写数据输入RS HRW LD0D7 数据E 高脉冲输出无读写操作时序如图和所示图读操作时序图写操作时序1602LCD的RAM地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平表示不忙否则此指令失效要显示字符时要先输入显示字符地。
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统设计
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统设计
滕家宝;杨慧滢;王瑞琦
【期刊名称】《饮食科学》
【年(卷),期】2018(0)4X
【摘要】随着科技水平的不断提高,电子技术和通信技术已经广泛应用在汽车行业中,汽车轮胎压力监测产品也沿着高性能化和智能化的方向飞速发展。
本文设计一种基于单片机的轮胎气压监测报警系统,可在汽车行驶过程中,不断对汽车轮胎内的气压进行实时监测。
基于单片机的轮胎气压监测报警系统能够实时对轮胎内部的气压进行采集与显示,当汽车在行驶过程中出现漏气或气压过高的情况时,可以及时启动报警,提醒驾驶员进行故障处理,能够较好的保证行车安全,具有良好的市场应用前景。
【总页数】1页(P285-285)
【关键词】单片机;轮胎气压;监测系统
【作者】滕家宝;杨慧滢;王瑞琦
【作者单位】黑龙江八一农垦大学
【正文语种】中文
【中图分类】U463.6
【相关文献】
1.基于STC89C52单片机的胎压监测报警系统设计 [J], 袁伟光;佟亚洲;孙润骅;汪子洋
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3.基于STM32的汽车轮胎胎压与温度监测系统设计 [J], 武宏涛;武丹;杨洋;侯大森;余大伟
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5.基于无线射频技术的汽车轮胎胎压监测系统研究 [J], 林春兰;孙晨旭;刘子强
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车辆轮胎胎压监测系统设计及实现
车辆轮胎胎压监测系统设计及实现随着社会的进步，人们对于汽车安全性能的要求越来越高。
作为汽车的重要组成部分，轮胎的性能对于汽车的安全和稳定性至关重要。
而胎压不足或过高是容易导致轮胎老化、损坏等问题的主要原因之一，因此开发一套车辆轮胎胎压监测系统具有重要的现实意义。
本文将介绍车辆轮胎胎压监测系统的设计及实现。
首先，我们将介绍系统的基本原理和功能要求；接着，我们将详细分析系统的硬件和软件设计；最后，我们将进行实验验证，证明系统的可行性和有效性。
一、系统的基本原理和功能要求车辆轮胎胎压监测系统是一种电子监测系统，主要用于监测车辆轮胎的胎压情况，并及时向驾驶员发出警示。
其基本原理是利用传感器监测车轮的胎压，并将数据传输至中央处理器进行处理。
当胎压低于或高于正常范围时，系统会自动发出警报信号，提醒驾驶员需要检查胎压。
车辆轮胎胎压监测系统具有如下要求：1.精度高：系统需要具备高精度的传感器，能够准确地监测车轮的胎压。
2.实时性强：系统需要能够实时监测车轮的胎压，并及时发出警报信号。
3.操作简便：系统需要具备简单易用的操作界面，使驾驶员能够方便地使用系统。
二、系统的硬件设计车辆轮胎胎压监测系统的硬件主要由传感器、中央处理器、显示器等部分组成。
其中，传感器是系统的核心部分，用于监测车轮胎压。
传感器要求精度高、功耗低、体积小，以保证系统的高效性、可靠性和便携性。
中央处理器是系统的控制中心，用于处理传感器采集到的数据，判断车轮是否出现胎压异常，并触发警报信号。
中央处理器需要具备高性能、低功耗、稳定性高等特点。
显示器是系统的界面部分，用于显示车轮胎压情况和系统状态。
显示器要求清晰度高、稳定性好，能够适应不同驾驶环境下的使用。
在硬件设计上，我们首先选择精度高、功耗低、体积小的压力传感器作为系统的核心。
利用传感器采集到的数据，我们设计了一套基于STM32单片机的中央处理器。
该处理器具备高性能、低功耗、稳定性高等特点，能够实现实时监测、胎压异常判断和警报触发。
汽车轮胎压力监测报警系统毕业设计论文
大学电子信息工程学院毕业设计论文汽车轮胎压力监测报警系统摘要随着汽车工业的发展和道路交通网络的扩大，由此而引起的安全问题在人们的生活中也是曰益严重，引发的交通事故也在不断增多。
其中由轮胎气压引起的事故比例非常之高，使得人们对的轮胎气压的关注日益密切。
汽车轮胎压力监测技术是一种能切实有效的防止和减少由于轮胎引起的交通事故的方法。
本设计介绍轮胎压力监测系统（TPMS）的电路设计和相关技术问题。
TPMS 系统由压力传感器模块和中央接收机组成。
压力传感器SP12、微控制器和433 MHz 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：TPMS；轮胎压力监测；射频；压力传感器；微控制器IABSTRACTAlong with the development of the automobile industry and the extension of the road transportation network, the resulting security problems in people's lives is also became serious day by day,and the amount of traffic accidents has increased.The accidents caused by tire pressure takes a large percent of total amount, so that people have to concentrate on tire pressure.Tire pressure monitoring technique is a possible way to decrease the amount of traffic accidents caused by tire pressure.Introduced emphatically realize tire pressure monitoring system (TPMS) circuit design and related technical problems. TPMS system is consists of pressure sensor module and central receiver module. Pressure sensor module which is used to collect tire pressure and send it out is consists of pressure sensor SP12, micro controller and 433 MHz send and receive an IC (nRF401 of rf). Receiver module receive pressure information and work on it.The module can catch each tire's pressure and the real temperature inside the tires in any time and give out alarm in time , it helps drivers avoid accidents effectively .Keywords: TPMS ; tire pressure monitoring ; RF ; pressure sensor ; MCUII目录第1章绪论- 1 -1.1 课题研究的背景和意义 .................................... - 1 -1.2 本课题研究的热点及发展现状 .............................. - 1 -1.2.1国外研究和发展概况................................. - 2 -1.2.2中国研究和发展的概况............................... - 2 -第2章系统设计 ................................................ - 5 -2.1 方案论证 ............................................... - 5 -2.1.1汽车轮胎压力监测报警系统的基本工作原理............. - 5 -2.1.2设计方案........................................... - 5 -2.1.3.方案比较 .......................................... - 7 -2.1.4结论............................................... - 8 -2.2系统硬件电路设计......................................... - 8 -2.2.1 单片机控制模块 .................................... - 8 -2.2.2射频电路.......................................... - 11 -2.2.3螺旋天线的结构.................................... - 15 -2.2.4传感器电路........................................ - 16 -2.2.5 LCD显示.......................................... - 18 -2.2.6系统功耗.......................................... - 23 -第3章汽车轮胎压力监测系统的软件设计 .......................... - 25 -3. 1 采样端的软件设计 ...................................... - 25 -3.1.1需要注意的问题.................................... - 25 -3.1.2采样端工作流程介绍................................ - 26 -3.1.3采样端的软件流程设计.............................. - 27 -III3.1.4软件异步串行通讯.................................. - 28 -3.2接收端软件设计.......................................... - 30 -3.2.1接收端的通信流程介绍.............................. - 31 -3.2.2接收端的软件流程设计.............................. - 32 -3.3 PROTEUS 仿真 ........................................... - 34 -第四章结论................................................... - 37 -第5章社会效益和经济效益 ...................................... - 39 -致谢 ........................................................... - 41 -参考文献 ....................................................... - 43 -附录1 系统硬件原理图 (1)附录2 部分程序清单 (3)IV第1章绪论1.1课题研究的背景和意义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。
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现-任务书
指导教师签字：
年 月 日
教研室主任签字：
年 月 日
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
设计内容：设计一个小型汽车轮胎胎压监测系统,该系统采用直接式胎压监测的方法，硬件主要包括以下四大模块:单片机主控模块、传感器模块、报警模块和显示模块。其中单片机主要完成外围硬件的控制以及一些运算功能;传感器完成信号的采样功能;报警模块主要负责声音报警和灯光报警;显示模块完成字符、数字的显示功能。系统软件主要由主程序、监测胎压、温度子程序、报警子程序、显示子程序等模块组成。系统接通电源后进行初始化，然后胎压监测程序启动，连续监测轮胎的压力及其温度，当轮胎压力或温度小于设定的报警值时，在LED显示器上显示。当数值大于报警值，报警灯闪烁、喇叭鸣响，同时显示器显示当前的压力及其温度，提醒司机进行相应处理。
2011.3.1——2011.3.11查阅文献、撰写开题报告
2011.3.12——2011.3.27系统总体设计
2011.3.28—2011.4.13系统硬件设计
2011.4.14——2011.5.1系统软件设计
2011.5.2——2011.5.10系统测试
2011.5.11——2011.5.31撰写系统设计说明书
研究方法：系统设计方法采用先搭建系统硬件电路，然后进行系统软件设计。硬件电路需要进行传感器的选取及其设定、单片机的选取、显示电路及其报警电路的设计。软件设计主要包括胎压监测模块、显示模块、报警模块及其主模块的设计。
三、设计（论文）完成后应提交的成果
形成可演示的轮胎胎压监测系统及其系统设计说明书。
四、设计（论文）进度安排
毕业设计（论文）任务书
学生姓名
系部
汽车与交通工程学院
专业、班级
汽车轮胎气压监测系统的设计与实现
汽车轮胎气压监测系统的设计与实现随着汽车的普及和人们对行车安全的日益重视，汽车轮胎气压监测系统成为了一项重要的安全装置。
本文将探讨汽车轮胎气压监测系统的设计与实现，以保障行车安全和驾驶舒适性。
1. 系统设计目标汽车轮胎气压监测系统的设计目标是实时监测和报告每个轮胎的气压情况，及时提醒驾驶员进行轮胎气压调整，从而避免因气压不足或过高引起的潜在危险。
2. 系统组成汽车轮胎气压监测系统主要包括传感器、接收器和显示器三个主要部分。
2.1 传感器传感器是汽车轮胎气压监测系统的核心组成部分。
每个轮胎上都有一个传感器，用于实时测量轮胎内部的气压。
传感器需要具备高精度的气压检测能力，并能够将检测结果传输给接收器。
2.2 接收器接收器是汽车内部的一个装置，负责接收传感器发送的轮胎气压数据，并进行处理和判断。
接收器需要具备高效的数据处理能力，并能够根据设定的阈值进行比较和判断，以确定轮胎的气压是否在正常范围内。
2.3 显示器显示器通常位于汽车驾驶室的仪表板上，用于显示轮胎的气压情况。
正常情况下，显示器会以直观的图形方式显示每个轮胎的气压值，同时也会发出声音或者提醒驾驶员注意。
显示器需要具备清晰明确的显示效果，并能够在驾驶过程中不影响驾驶员的注意力集中。
3. 系统工作原理汽车轮胎气压监测系统的工作原理如下：3.1 传感器实时采集气压数据传感器实时监测轮胎内部的气压，将气压数据转化为电信号，并通过射频信号传输给接收器。
3.2 接收器处理数据并进行判断接收器接收到传感器发送的气压数据后，会进行数据处理并与设定的阈值进行比较。
如果轮胎气压低于或高于设定的阈值，则会触发报警机制。
3.3 显示器显示轮胎气压情况显示器将接收器处理后的数据以直观的方式展示给驾驶员，比如以图标或者数字的形式显示轮胎的实时气压情况。
同时，显示器还可能通过声音提醒驾驶员及时进行轮胎气压调整。
4. 系统实现注意事项在汽车轮胎气压监测系统的设计和实现过程中，需要注意以下几点：4.1 传感器的选择选择合适的传感器对于系统的准确性和可靠性至关重要。
基于单片机的胎压监测设计
摘要随着时代发展和科技进步汽车已成为了人们常用的且离不开的交通工具。
随着汽车数量的增多交通事故发生的数量也越来越多，而其中汽车轮胎压力正常与否成为重要因素。
据汽车工程师学会统计,美国每年由于轮胎欠压以及渗漏造成的有26万左右起交通事故。
而在中国这原因也高达有大约70％。
所以,对汽车爆胎的监测和解决方法已成为安全驾驶的重要发展方向,而其中确保轮胎有着正常合适的胎压是解决的这个问题的重中之重。
目前成熟的汽车压力检测系统有直接式和间接式。
因为直接测量方法可靠方便，所以在本文中我选用了这种方法。
另外在文中对多种传感器进行了比较最终确定方案为使用SP12传感器，SP12作为一种数字式汽车专用胎压监测传感器具有优良的性能。
为了降低功耗，本文采用了低频唤醒方法。
所谓的低频唤醒方法，就是在驾驶室内用MC33690芯片构成了低频信号发射电路，同时我在轮胎内部安装了LC低频信号接收电路，用于接收唤醒信号，从而唤醒单片机。
最后，为了提供稳定的电源用于给系统供电，我选用了ABLE（爱博尔）公司的ER2450。
另外因为文中数据大多为通过无线传输，所以我选用NRF24L01射频芯片进行传输信息。
而定位问题则是利用频分方法结合跳频接收方式来确定车轮位置。
该监测系统的使用范围是100-400千帕,系统精度可以达到1.4千帕。
关键词: 汽车胎压监测 SP12 NRF24L01AbstractWith the development of science technology and economics, car has been important vehicle that people can not been without. However, the increasement of the amount of cars leads to more and more traffic accidents happened. In these, the pressure of tyre is key factor.According to SAE (society of automotive engineers), about 260,000 accidents is caused by the lack of pressure of tyre. And in china, about 70% accidents are caused by tyre burst. So, preventing tyre burst has been an important issue. As far, TPMS is divided into two kinds—directly and indirectly. In this paper, I select the first one for its convenience.In addition, compare of three kinds of sensors is made. At last, SP12 is chosen. As a kind of sensor used specially in car, SP12 has a good character. To lower the power consumption, I choose the mode of awakening by low frequency. MC33690 is used to transfer a signal with a low frequency. And this signal is received by a LC circuit. To support a steady power, ER2450 was used, which is made by ABLE company. The most of information is transferred in the mode of wireless. NRF24L01 is used to transfer pressure. And which tyre can be located because the frequency of transferring in every tyre is different. The range of working is from 100KPa to 400KPa. The precision is 1.4KPa.Key words: tyre pressure monitoring SP12 NRF24L0目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1课题产生背景及其意义 (1)1.2国内外发展状况 (1)1.3拟采取的研究方法及选用技术 (2)1.4本论文的内容简介 (3)2 TPMS分类及原理介绍 (4)2.1间接式 (4)2.1.1 计算式间接 (4)2.1.2 磁敏式间接 (4)2.1.3 基于SAW方式 (5)2.2直接式 (5)3 系统的总体设计 (7)3.1系统的需求分析 (7)3.1.1 工作环境 (7)3.1.2 技术分析 (7)3.1.3 汽车轮胎爆胎原因分析 (7)3.2系统的总体设计 (8)3.2.1总体设计 (8)3.2.2检测模块设计 (9)3.2.3主机部分设计 (9)4 元器件介绍 (10)4.1.1英飞凌的SP12，SP12T,SP30 (10)4.1.2飞思卡尔的MPXY8300系列 (11)4.1.3 GE的NPX系列 (12)4.1.4三种传感器比较 (12)4.2MCU (13)4.3RF射频收发芯片 (13)4.3.1模块简介： (13)4.3.2模块电气特性 (14)4.3.3 模块引脚说明 (14)4.3.4 模块与单片机接口电路 (15)4.3.5 工作模式控制 (16)4.3.6 数据和控制接口 (16)4.4MC33690 (17)4.4.1特点 (17)4.4.2 引脚图 (18)4.5供电电源 (18)4.6天线 (18)4.7液晶屏 (19)4.8结论 (19)5 系统关键问题的解决 (20)5.1功耗问题 (20)5.2轮胎定位问题 (20)5.3NRF24L01跳频接收 (21)6 硬件设计 (22)6.1传感器部分电路设计 (22)6.2采样端RF发射部分电路设计 (22)6.3低频信号接收电路 (23)6.5低频信号发射电路 (24)6.6主机电路 (25)7 软件设计及仿真结果 (26)7.1总体设计 (26)7.2运行LCD显示子程序 (27)7.3射频发射子程序 (28)7.4射频接收子程序 (29)7.7液晶屏显示仿真结果 (30)总结 (32)致谢 (33)参考文献..................................................................... 错误!未定义书签。
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现
Key words：tire pressure monitoring system，wireless communication technology sensor,anti-jamming，RF transceiver，C language
目录
摘 要....................................................................................................................................... I
ABSTRACT..............................................................................................II
第 1 章 绪 论...................................................................................................................... 1
This paper proposed a wireless technology based on the fire pressure monitoring systems programs ， gave the overall system design block diagram and explain the system hardware circuit design and software design of the modules．Hardware circuit mainly uses sensor detection technology,single-chip technology and wireless communication technology,transmitter module can detect ， deal with the tire pressure and temperature parameters real—time，and transmitted data processed to the receiver module use the way of wireless．Receiver module cail calibration data and display the result to inform the driver of the situation of all tires．Software design contains transmitter module and receiver module， specific for transmitter module and receiver module initialization ， data measurement and processing，send and receive procedures．
基于单片机的胎压智能监测系统的设计 设计方案
毕业设计方案题目基于单片机的胎压智能监测系统的设计与实现学院信息科学与工程学院专业电子信息科学与技术班级电信1201学生李文桥学号***********指导教师赵保华二〇一六年三月十日学院信息科学与工程学院专业电子信息科学与技术学生李文桥学号20121221061设计题目基于单片机的胎压智能监测系统的设计与实现一、选题背景与意义1.课题产生背景及其意义随着交通运输的不断发展，汽车数量和车速也越来越高。
而伴随着的则是对安全严重考验。
而爆胎，疲劳驾驶，超速已经成为了三大交通事故杀手。
而其中以汽车爆胎的难预测和不确定性成为了司机头疼不已的事情。
据统计，在中国因为爆胎引发的事故比例达70%，在美国更是高达80%。
因此怎么样防止汽车爆胎原因成为了一项重要课题。
据国家轮胎质量监督中心专家研究发现，汽车轮胎气压正常与否是一项重要因素。
因此汽车轮胎压力监测系统（简称TPMS）则变成了最理想的工具。
汽车轮胎压力监测系统应运而生。
所以轮胎气压情况检测是必须的，而气压量是无法通过肉眼观测的，而且在高速行驶时也是不实际的，TPMS可以帮助人们随时随地不间断的监测气压量。
从经济性上考虑，据统计和试验验证气压量每下降十分之一而轮胎的寿命会缩短四分之一[1]。
不仅如此，从油耗上看，汽车轮胎气压量下降时会使得轮胎与地面摩擦力下降，而且轮胎抓地力不牢导致油耗会上升。
根据实验研究气量下降十分之一时在相同油量下汽车行驶会下降2%。
同时在汽车保养方面，当气压量下降时汽车底盘下沉，悬挂系统也会受到损伤，时间一长造成极大的经济损失。
不仅如此，这些损伤还会造成交通事故，造成人身安全危害。
2.国内外研究和发展的概况早在2001年美国就通过了TRAD法案，法案要求到2007年所有美国销售的新车都必须将TPMS作为标准配置。
美国国家公路安全管理局（NHTHA）2002年颁布的法规要求监控器在轮胎气压低于生产商推荐值的25%～30%时向司机报警，建议从2004年开始新车应安装轮胎气压监测系统（TPMS）。
基于单片机的车胎压力监控系统的设计开题报告
基于单片机的车胎压力监控系统的设计开题报告一、研究背景与意义随着汽车工业的快速发展，车辆安全性能日益受到人们的关注。
车胎压力是影响汽车行驶安全的重要因素之一，合理的车胎压力能够确保汽车的操控稳定性、乘坐舒适性及燃油经济性。
因此，设计一款基于单片机的车胎压力监控系统具有重要的实际意义。
本系统将利用单片机作为核心控制器，结合压力传感器、显示模块和报警模块等硬件，实现对车胎压力的实时监测和预警。
通过本系统的设计与实现，可以提高驾驶员对车胎压力的关注度，及时发现并解决潜在的安全隐患，从而提升汽车行驶的安全性。
二、研究内容与目标本研究旨在设计一款基于单片机的车胎压力监控系统，主要研究内容包括：1. 单片机选型与硬件电路设计：根据系统需求选择合适的单片机型号，设计包括电源电路、单片机最小系统电路、压力传感器接口电路、显示接口电路和报警接口电路等在内的硬件电路。
2. 压力传感器选型与数据处理：选择合适的车胎压力传感器，研究其工作原理及信号输出特性，设计相应的数据读取与处理算法，实现车胎压力的准确测量。
3. 监控软件设计与实现：基于单片机编程语言，设计监控软件，实现车胎压力的实时监测、数据显示、阈值设置及报警功能。
4. 系统调试与优化：搭建实验平台，对系统进行调试与优化，确保系统的稳定性和可靠性。
本研究的目标是设计一款具有实时性、准确性、可靠性及易用性的车胎压力监控系统，为汽车行驶安全提供有力保障。
三、研究方法与技术路线本研究将采用以下研究方法与技术路线：1. 文献调研：查阅相关文献资料，了解车胎压力监控系统的研究现状和发展趋势，为本研究提供理论依据。
2. 需求分析：对车胎压力监控系统的功能需求进行详细分析，明确系统的设计要求。
3. 硬件选型与设计：根据需求分析结果，选择合适的硬件组件，设计硬件电路。
4. 软件设计与编程：基于单片机编程语言，设计监控软件，实现系统各项功能。
5. 系统调试与测试：搭建实验平台，对系统进行调试与测试，确保系统的稳定性和可靠性。
基于单片机的胎压监测装置设计
基于单片机的胎压监测装置设计作者：张威王宁波陈美玲来源：《现代信息科技》2022年第02期摘要：以STC89C51为控制核心，传感器测量汽车的轮胎的气压和温度，并将传感器测得的压力和温度数据通过液晶显示屏显示出来，以此来通知驾驶员，在胎压出现异常时，提前预警。
此设计用3个按键来设置轮胎压力温度的限值，来与测得的实时数据进行比较，当设定好压力和温度范围之后，一旦轮胎的实际压力和温度超过设定好的数值时，警报器响起来，警报灯会亮起来，系统中还加了存储器，在系统断电也能很好地保存数据。
经过测试，此胎压检测装置能够实现设置，存储，预警的功能。
关键词：胎压监测;温度测试;预警中图分类号：TP873 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）02-0070-05Abstract： Taking STC89C51 as the control core， the sensor measures the tire pressure and temperature of the vehicle， and displays the pressure and temperature data measured by the sensor through the LCD screen， so as to inform the driver and give early warning in case of abnormal tire pressure. This design uses three keys to set the temperature limit of tire pressure to compare with the measured real-time data. After setting the pressure and temperature range， once the actual pressure and temperature of tire exceed the set value， the alarm will sound and the alarm light will light up. The system also adds a memorizer to save the data very well when the system is powered off. After testing， the tire pressure detection device can realize the functions of setting， storage and early warning.Keywords： tire pressure monitoring; temperature test; early warning0 引言當下因为经济飞速地发展，汽车成了几乎人人必备的交通工具，Speed变得愈来愈快，所以汽车行驶时候的安全性也变得极为重要，而造成车祸很重要的原因就是轮胎爆炸。
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本科学生毕业设计基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程学生姓名：指导教师：职称：副教授The Graduation Design for Bachelor's DegreeDesign and Implemtation of Tire Pressure Detection System based on SCMCandidate：Zhang LongfeiSpecialty：Vehicle engineeringClass：07-8Supervisor：Associate Prof. FanDehuiHeilongjiang Institute of Technology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)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。
关键词：胎压检测系统；无线通信技术；传感器；射频收发；C语言ABSTRACTWith the socio．economic and science and technology development，road traffic has become the major system of the national economy and the social，economic development，however,traffic accidents following resulted in significant losses about the lives and safety of people and economic development．Puncture is the main cause of traffic accidents，keep driving in standards tire pressure is the key to prevent puncture，Tire pressure detection system(TPMS)which bom as a car security system．Tire pressure monitoring system is mainly used for real-time tire pressure and temperature monitoring in the process of driving to protect the occupants of the driving safety when the abnormal state of alarm．The purpose of this research is to develop a wireless RF transmission tire pressure monitoring system which used in motor vehicle．This paper proposed a wireless technology based on the fire pressure monitoring systems programs，gave the overall system design block diagram and explain the system hardware circuit design and software design of the modules．Hardware circuit mainly uses sensor detection technology,single-chip technology and wireless communication technology,transmitter module can detect，deal with the tire pressure and temperature parameters real—time，and transmitted data processed to the receiver module use the way of wireless．Receiver module cail calibration data and display the result to inform the driver of the situation of all tires．Software design contains transmitter module and receiver module，specific for transmitter module and receiver module initialization，data measurement and processing，send and receive procedures．Key words：tire pressure monitoring system，wireless communication technology sensor,anti-jamming，RF transceiver，C language目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................................................................... I I 第1章绪论 . (1)1.1选题的背景 (1)1.2课题的目的及意义 (3)1.3课题主要工作 (4)第2章系统整体方案设计 (5)2.1系统设计要求 (5)2.2系统设计方案 (5)2.2.2发射模块 (6)2.2.2接收模块 (6)2.3元器件选择 (6)2.4关键技术研究 (7)2.4.1频率选择 (7)2.4.2信号编码方式 (7)2.4.3轮胎定位技术 (8)2.5本章小结 (8)第3章发射模块的设计 (9)3.1传感器单元的硬件电路设计 (9)3.1.1 DS18B20工作方式 (9)3.1.2 ADC0809工作方式 (10)3.1.3 DS18B20温度检测程序 (13)3.2发射单元的硬件电路设计 (16)3.2.1 发射单元控制电路 (16)3.2.2 发射单元发射电路 (18)3.3发射模块的软件设计 (18)3.3.1 编程工具选用 (18)3.3.2编程语言及开发软件的选用 (18)3.3.3通信协议 (19)3.3.4软件设计 (20)3.4 本章小结 (25)第4章接收模块的设计 (26)4.1接收模块的硬件电路设计 (26)4.1.1射频接收单元的硬件电路设计 (26)4.1.2射频接收单元工作方式 (28)4.1.3显示报警单元电路设计 (34)4.1.4蜂鸣器报警单元电路设计 (34)4.1.5电源单元设计 (35)4.2接收模块的软件设计 (35)4.3本章小结 (39)第5章系统测试 (40)5.1 概述 (40)5.2信号实时传输显示测试 (40)5.3温度超过预警值报警测试 (41)5.4模拟压力超过预警值报警测试 (42)5.5模拟压力和温度超过预警值报警测试 (42)5.6本章小结 (43)结论 (44)参考文献 (45)致谢 (46)附录................................................................................................................ 错误!未定义书签。
第1章绪论1.1选题的背景本世纪初，由于凡世通(Firestone)轮胎的质量问题，造成了超过100人死亡和400人受伤，此事引起了业界和美国政府的高度关注，普利斯通、凡世通公司被迫收回650万只轮胎。
据美国汽车工程师学会最近的调查，美国每年有26万交通事故是由于轮胎压力低或渗漏造成的，此外，每年75％的轮胎故障是出于轮胎渗漏或充气不足引起的。
由于每年造成巨大的经济损失，美国政府要求汽车制造商加速发展胎压检测系统(Tire Pressure Monitoring System，简称TPMS)，以减少轮胎事故的发生。
近年来汽车电子产品得到了飞速发展，并已经形成了独立的汽车电子产业。
汽车轮胎压力监视系统是一项集先进传感器技术、无线通讯技术、信息处理实时测控技术、嵌入式系统应用技术等于一体的高新技术汽车电子产品。
TPMS实时的对汽车轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气，低气压，气压过高及温度过高等轮胎状况进行预警，以保障汽车行驶安全。
目前TPMS主要有两种实现方式：直接TPMS和间接TPMS。
间接TPMS是与车辆的防抱死系统(ABS)一起使用的。
ABS采用车轮转速传感器测量每个车轮的转速。
当一个轮胎的气压减小时，滚动半径就减小，而车轮的旋转速度就相应地加快。
指示灯会提示司机，有一个轮胎处于低压状态。
但是，间接TPMS有一定的局限性。
第一是指示灯无法指出是哪个轮胎处于低压状态。
第二，当同一车轴或同一侧的两个轮胎都处于低压状态时，它无法检测出究竟是哪个轮胎充气不足。
第三，如果所有四个轮胎都处于低压状态，该系统不会发现这一故障。
另外，气压不足时轮胎直径的减少和气压的降低非常微小。
对于薄胎来说，69kPa的压降只会使轮胎直径减小1 m m。
这种压降不符合美国的最终判定规则所规定的25%原则，采用间接方法进行检测在很大程度上依赖于轮胎和负载因子。
直接TPMS采用固定在每个车轮中的压力传感器直接测量每个轮胎的气压。