車輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告基于單片機(jī)的汽車輪胎胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目: 基于單片機(jī)的汽車輪胎胎壓監(jiān)測系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-8 學(xué) 生 姓 名: 導(dǎo) 師 姓 名: 開 題 時(shí) 間: 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見： 簽字： 年 月 日開題報(bào)告撰寫要求一、“開題報(bào)告”參考提綱1. 課題研究目的和意義；2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題；4. 技術(shù)路線或研究方法；5. 進(jìn)度安排；6. 主要參考文獻(xiàn)。二、“開題報(bào)告”撰寫規(guī)范請參照黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文

2、字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告學(xué)生姓名系部汽車工程系專業(yè)、班級車輛07-8指導(dǎo)教師姓名職稱副教授從事專業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用是否外聘是否題目名稱基于單片機(jī)的汽車輪胎胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義（一)、研究現(xiàn)狀近年來汽車電子產(chǎn)品得到了飛速發(fā)展，并已經(jīng)形成了獨(dú)立的汽車電子產(chǎn)業(yè)。汽車輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)（tire pressure monitoring system，tpms）是一項(xiàng)集先進(jìn)傳感器技術(shù)、無線通訊技術(shù)、信息處理實(shí)時(shí)測控技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)等于一體的高新技術(shù)汽車電子產(chǎn)品。tpms實(shí)時(shí)的對汽車輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測，對輪胎漏氣，低氣壓，氣壓過高及溫度過高等輪胎狀

3、況進(jìn)行預(yù)警，以保障汽車行駛安全。目前tpms主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式：直接tpms和間接tpms。間接tpms是與車輛的防抱死系統(tǒng)(abs)一起使用的。abs采用車輪轉(zhuǎn)速傳感器測量每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)一個(gè)輪胎的氣壓減小時(shí)，滾動(dòng)半徑就減小，而車輪的旋轉(zhuǎn)速度就相應(yīng)地加快。指示燈會(huì)提示司機(jī)，有一個(gè)輪胎處于低壓狀態(tài)。但是，間接tpms有一定的局限性。第一是指示燈無法指出是哪個(gè)輪胎處于低壓狀態(tài)。第二，當(dāng)同一車軸或同一側(cè)的兩個(gè)輪胎都處于低壓狀態(tài)時(shí)，它無法檢測出究竟是哪個(gè)輪胎充氣不足。第三，如果所有四個(gè)輪胎都處于低壓狀態(tài)，該系統(tǒng)不會(huì)發(fā)現(xiàn)這一故障。另外，氣壓不足時(shí)輪胎直徑的減少和氣壓的降低非常微小。對于薄胎來說，69

4、kpa(10psi)的壓降只會(huì)使輪胎直徑減小1 m m 。這種壓降不符合美國的最終判定規(guī)則( f i n a lruling)所規(guī)定的25%原則，采用間接方法進(jìn)行檢測在很大程度上依賴于輪胎和負(fù)載因子。直接tpms采用固定在每個(gè)車輪中的壓力傳感器直接測量每個(gè)輪胎的氣壓。然后，這些傳感器會(huì)通過發(fā)送器將胎壓數(shù)據(jù)發(fā)送到中央接收器進(jìn)行分析，分析結(jié)果將被傳送至安裝在車內(nèi)的顯示器上。顯示器的類型和當(dāng)今大多數(shù)車輛上裝配的簡單的胎壓指示器不同，它可以顯示每個(gè)輪胎的實(shí)際氣壓，甚至還包括備用輪胎的氣壓。因此，直接tpms可以連接至顯示器，告訴司機(jī)哪個(gè)輪胎充氣不足。由于直接tpms可直接測量每個(gè)輪胎的氣壓，因此當(dāng)任何

5、一個(gè)或幾個(gè)輪胎處于低壓狀態(tài)時(shí)，它們都會(huì)被檢測出來，當(dāng)車輛的所有四個(gè)輪胎都處于低壓狀態(tài)時(shí)也可以檢測到。直接tpms也可檢測到較小的壓降。有些系統(tǒng)甚至可以檢測到7 kpa(1.0psi)的壓降。國外對于tpms系統(tǒng)的研究起步較早，20世紀(jì)70年代末歐洲的一些發(fā)達(dá)國家就開始對輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究。英國lucas公司早在1981年就推出了駕駛室設(shè)置接受器和每個(gè)車輪均有傳感器的裝置模型。隨后，crk公司和marketing公司也相繼開發(fā)出了自己的產(chǎn)品，基本結(jié)構(gòu)是由傳感器、信號發(fā)生器和接收器三部分組成，傳感器安裝在輪輞上，直接檢測輪胎的內(nèi)壓。德國doduco公司研制的primac系統(tǒng)，可以同時(shí)監(jiān)測輪胎

6、的壓力和溫度。德國wabeo公司和bosch公司在1989年推出了利用abs(制動(dòng)防抱死系統(tǒng))傳感器監(jiān)測輪胎壓力的新裝置。wabco系統(tǒng)由一個(gè)32通道的控制閥和一個(gè)與輪胎氣門嘴相接的氣缸組成，當(dāng)輪胎氣壓變化時(shí)，氣缸活塞使abs傳感器信號發(fā)生變化，與abs共用一個(gè)電子控制單元。bosch公司的汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)由裝在輪輞上的壓力傳感器、帶有顯示器的電子部件和高頻收發(fā)機(jī)三部分組成，與abs一起工作，已經(jīng)開始成批量的裝載汽車上。英國sp公司研制的dws系統(tǒng)(漏氣報(bào)警系統(tǒng))，可以把輪胎壓力降低的信號通知駕駛員，系統(tǒng)利用abs傳感器測量輪胎的滾動(dòng)半徑，通過計(jì)算程序監(jiān)測輪胎氣壓。國外因立法較早，其開發(fā)生

7、產(chǎn)的tpms已經(jīng)相當(dāng)成熟，能夠經(jīng)受57萬公里的使用測試。主要生產(chǎn)商有加拿大斯馬輪胎設(shè)備(smartire systems)公司，固特異輪胎橡膠公司，米其林集團(tuán)公司，諾基亞輪胎公司，日本橫濱公司等。現(xiàn)在國外的tpms的研發(fā)重點(diǎn)在于開發(fā)無源的tpms，如采用saw這類無源器件的頻率變化來監(jiān)測輪胎壓力的變化。日本阿爾卑斯電氣公司開發(fā)的不需電池的汽車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)最近通過有關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，符合歐洲及美國的電磁波相關(guān)法律規(guī)定，今后將以行駛條件及輪胎種類等因素的影響為中心進(jìn)行評測，計(jì)劃在歐美、日本等地進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)，2004年8月開始提供樣品，2006年投入批量生產(chǎn)。國內(nèi)對于tpms的研究起步較晚，只是近幾年

8、才開始進(jìn)行研究。最新的中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)“機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件”中的安全防護(hù)裝置條款中規(guī)定：“車長大于6m的長途客車和旅游客車、最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量大于12000kg的載貨汽車和載貨牽引車應(yīng)安裝輪胎壓力報(bào)警裝置；有關(guān)部分機(jī)動(dòng)車應(yīng)安裝輪胎壓力報(bào)警裝置的要求，自本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之日起第25個(gè)月開始對新注冊車實(shí)施”?？梢娢覈呀?jīng)開始重視汽車輪胎氣壓監(jiān)測設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用。現(xiàn)在國內(nèi)有許多汽車配件商開始代理銷售國外的tpms系統(tǒng)。在上海和重慶及廣東等地有幾家公司開始投入生產(chǎn)并銷售tpms，典型產(chǎn)品如：上海泰好電子科技有限公司的“泰好”牌tpms-204型汽車輪胎壓力監(jiān)測器，重慶三信電子有限公司的tpmss1

9、r4a輪胎壓力監(jiān)測顯示系統(tǒng)，福州東球金口哨輪胎防爆有限公司的“金口哨汽車輪胎漏氣報(bào)警哨”，上海保隆工貿(mào)有限公司的“迪吉泰”輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)，佛山市安力信科技有限公司“泰杰”牌tpm系列輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)等。吉林大學(xué)、北京理工大學(xué)、鄭州大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校都有學(xué)者對直接型tpms相關(guān)技術(shù)進(jìn)行理論研究，設(shè)計(jì)出了一系列方案，也有一些監(jiān)測報(bào)警裝置申報(bào)了專利。但是，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的tpms基本是靠引進(jìn)國外公司輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)及生產(chǎn)線，核心技術(shù)都掌握在國外廠家手中，基本沒有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)可言。目前國內(nèi)的tpms系統(tǒng)問題不少：安裝繁瑣、影響美觀、整車廠難以配裝；不能設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)胎

10、壓，無法保障輪胎合理使用：射頻效率、編碼糾錯(cuò)性能差、在惡劣環(huán)境下漏報(bào)嚴(yán)重；能耗較高，不能達(dá)到tpms系統(tǒng)應(yīng)有的使用壽命要求；成本高昂，檢測范圍小，產(chǎn)品通用性不高。tpms在中國的研究剛剛開始起步。高校及科研院所方面，吉林大學(xué)孫宏偉對現(xiàn)有f費(fèi)scale方案進(jìn)行了研究，提出了針對ftcaale傳感器mpxy8020a的溫度補(bǔ)償算法；合肥工業(yè)大學(xué)沈俊峰提出了以spl2傳感器，picl6f683處理器，以及t5754射頻發(fā)射器構(gòu)成的輪胎壓力檢測方案12j；燕山大學(xué)張啟中通過分析輪速傳感器脈沖數(shù)相對差值的影響因素和影響規(guī)律，提出了基于脈沖數(shù)互比法氣壓異常報(bào)警系糾”；浙江大學(xué)，屯子科技大學(xué)，中國科學(xué)院上海

11、微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所等也有學(xué)者對tpms進(jìn)行了類似的理論研列”。（二）、選題的目的、意義目的：隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)投資的不斷加大，以及公路設(shè)施的改善和高速公路里程的迅速增加，公路交通的平均車速有了很大提高。但同時(shí)交通事故尤其是爆胎事故、追尾事故也相應(yīng)增加，給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。交通安全已成為國家和個(gè)人越來越關(guān)注的重點(diǎn)。在汽車的高速行駛中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的，也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。在高速公路上行駛時(shí)一旦爆胎，駕駛員思想準(zhǔn)備不充分極易造成車輛側(cè)滑和不規(guī)則翻滾，輕則撞護(hù)欄，重則與其他行使車輛發(fā)生碰撞甚至車毀人亡，后果不堪設(shè)想。據(jù)統(tǒng)計(jì)，輪胎爆胎的原因

12、有：(1)輪胎壓力過高；(2)輪胎漏氣；(3)輪胎溫度異常升高；(4)輪胎松動(dòng)、掉胎。而追尾事故的主要原因有：(1)前方車輛爆胎失控；(2)視線不好，看不清前方車輛的剎車信號；(3)不能提前獲知前方有事故車輛。因此實(shí)時(shí)監(jiān)測輪胎氣壓和溫度的變化，保持汽車在標(biāo)準(zhǔn)的輪胎氣壓下行駛是防止爆胎的關(guān)鍵。汽車輪胎壓力監(jiān)測系(tpms)的主要作用就是在汽車行駛時(shí)，對輪胎氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測，對輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，是駕車者、乘車人的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)。安裝輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)能有效地防止輪胎在非正常氣壓下長時(shí)間行駛，提高汽車的主動(dòng)安全性。意義：保持正常的輪胎氣壓，不僅可以延長輪胎的使用壽命，減小滾動(dòng)阻力，還

13、可減少油耗，提高車輛的使用經(jīng)濟(jì)性，而且可以大大提高汽車的行駛安全性。汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)是駕車者、乘車人的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)，將是一個(gè)永恒的主題，必將成為未來汽車必備的主動(dòng)安全保障系統(tǒng)之一。汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展使汽車上安裝了越來越多的傳感器，這將促進(jìn)tpms的發(fā)展，使其技術(shù)更加成熟，性能更加穩(wěn)定，并且它的模塊將向高度集成化、單一化、無線無源化方面發(fā)展。二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題基本內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)小型汽車輪胎胎壓監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)采用直接式胎壓監(jiān)測的方法，硬件主要包括以下四大模塊:單片機(jī)主控模塊、傳感器模塊、報(bào)警模塊和顯示模塊。其中單片機(jī)主要完成外圍硬件的控制以及一些運(yùn)算功能

14、; 傳感器完成信號的采樣功能;報(bào)警模塊主要負(fù)責(zé)聲音報(bào)警和燈光報(bào)警;顯示模塊完成字符、數(shù)字的顯示功能。系統(tǒng)軟件主要由主程序、報(bào)警子程序、顯示子程序等模塊組成。系統(tǒng)接通電源后進(jìn)行初始化，然后胎壓監(jiān)測程序啟動(dòng)，連續(xù)監(jiān)測輪胎的壓力及其溫度，當(dāng)輪胎壓力或溫度超出設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，在led 顯示器上顯示。當(dāng)數(shù)值大于報(bào)警值，報(bào)警燈閃爍、喇叭鳴響，同時(shí)顯示器顯示當(dāng)前的壓力及其溫度，提醒司機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理。擬解決的主要問題：（1）：傳感器、單片機(jī)及顯示元件、報(bào)警元件的選取并連接電路。（2）：進(jìn)行監(jiān)測模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊及其主模塊的程序編寫。（3）：將軟件和硬件組裝并測試。三、技術(shù)路線（研究方法）收集國內(nèi)國外有關(guān)

15、tpms系統(tǒng)研究的資料傳感器的選取和設(shè)定單片機(jī)的選取顯示電路的設(shè)計(jì)報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)胎壓監(jiān)測模塊程序編寫顯示模塊程序編寫報(bào)警模塊程序編寫主模塊程序編寫完成設(shè)計(jì)說明書四、進(jìn)度安排2011.3.1 2011.3.11 查閱文獻(xiàn)、撰寫開題報(bào)告2011.3.122011.3.27 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2011.3.282011.4.13 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2011.4.142011.5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2011.5.2 2011.5.10 系統(tǒng)測試2011.5.112011.5.31 撰寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書五、參考文獻(xiàn)1 曾星星,鐘海,楊朝陽. lm2068r液晶顯示模塊在汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用j. 湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,24(1): 70-722 肖文,凌玉華,廖力清. 基于智能傳感器mp