輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、裝訂線畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙二 一 六 屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué) 院：工程機(jī)械學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓 名：楊拓學(xué) 號(hào)：201225040531指導(dǎo)教師：陳 疆完成時(shí)間：二一六年 月共 頁(yè) 第 頁(yè)摘 要 壓路機(jī)是道路施工中不可缺少的壓實(shí)設(shè)備，其中輪胎壓路機(jī)應(yīng)用最為廣泛。然而，輪胎壓路機(jī)輪胎內(nèi)的氣壓會(huì)在工作一段時(shí)間后下降從而導(dǎo)致壓路機(jī)的接地比壓發(fā)生變化。因此，在壓實(shí)過(guò)程中，輪胎內(nèi)的氣壓需要及時(shí)調(diào)整。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)可以有效解決輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣問(wèn)題，確保輪胎壓路機(jī)的接地比壓維持在合理的范圍之內(nèi)。本設(shè)計(jì)首先闡述了輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)的原理同時(shí)選擇

2、了充氣裝置元件；接著介紹了目前輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分類,比較了不同類型輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),并且闡述了各種類型輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理；說(shuō)明了輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)中所使用的元器件的選用標(biāo)準(zhǔn)以及幾種元器件的性能,并且比較了它們之間的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),最后從中進(jìn)行選擇,給出了一種基于MSP430單片機(jī)的輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)的元器件選用方案。根據(jù)設(shè)計(jì)方案,完成了輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：輪胎壓路機(jī) 自動(dòng)充氣系統(tǒng) 傳感器 采集 接收共 頁(yè) 第 頁(yè)ABSTRACTRoad roller is indispensable compaction equipment in road constr

3、uction.Especially,pneumatic tyre roller is applied most widely.However,the pressurein the tyre roller tires will gradually reduce after working a period of time,which could change the ground pressure.Therefore,in the compaction process,the pressure needs to adjust in timely.Design tyre roller automa

4、tic charging system can effectively solve the problem of tire roller,to ensure that the pressure maintains in a reasonable range.Firstly this design expounded the principle of the pneumatic tyre roller automatic charging system and choose the aeration device components.Then,the paper introduced the

5、classification of the tire pressure monitoring system and expounded the working principle of various types of tire pressure detection system.Next,it illustrated the components which was used in the tire pressure detection system and compared the advantages and disadvantages between them,from which t

6、o choose.Lastly,we elect a tire pressure detection system based on MSP430 single chip components selection scheme.According to the design, we finished the hardware design and software design.Key Words pneumatic tyre roller,automatic charging system,senor,collect,receptor目 錄第1章 引言.1 1.1選題背景與意義.1 1.2國(guó)

7、內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r.1 1.3本設(shè)計(jì)主要研究的主要內(nèi)容.3第二章 自動(dòng)充氣系統(tǒng)的的整體設(shè)計(jì).4 2.1設(shè)計(jì)要求.4 2.2方案設(shè)計(jì).6 2.2.1檢測(cè)系統(tǒng)的方案比較與分析.6 2.2.2無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù).8 2.3本章小結(jié).9第三章 自動(dòng)充氣裝置的設(shè)計(jì).10 3.1輪胎壓路機(jī)的壓實(shí)過(guò)程.10 3.2自動(dòng)充氣系統(tǒng)工作原理.11 3.3充氣系統(tǒng)元件的選擇.12 3.4氣壓自動(dòng)調(diào)整過(guò)程.13 3.4.1自動(dòng)充氣過(guò)程.13 3.4.2自動(dòng)放氣過(guò)程.13 3.5本章小結(jié).14第4章 輪胎氣壓檢測(cè)裝置設(shè)計(jì).15 4.1 檢測(cè)裝置主要器件的選擇.15 4.1.1 傳感器的選擇.15 4.1.2 無(wú)線接收裝置的選擇

8、.17 4.1.3 控制器的選擇.18 4.2采集端硬件的設(shè)計(jì).20 4.3接收端硬件的設(shè)計(jì).24 4.3.1 MC34594射頻接收電路設(shè)計(jì).24 4.3.2 MSP430單片機(jī)電路設(shè)計(jì).26 4.4天線的設(shè)計(jì).31 4.5本章小結(jié).31第5章 輪胎氣壓控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì).32 5.1采集端軟件的設(shè)計(jì).32 5.1.1 采集端工作流程介紹.32 5.1.2 采集端工作流程設(shè)計(jì).33 5.2接收端軟件的設(shè)計(jì).36 5.2.1 接收端工作流程介紹.36 5.2.2 采集端工作流程設(shè)計(jì).37 5.3本章小結(jié).39總結(jié)和展望.40致謝.41參考文獻(xiàn).42附錄1.43附錄2.45附錄3.46第一章引言

9、1.1 選題背景與意義壓路機(jī)是道路施工中不可缺少的壓實(shí)設(shè)備，最早出現(xiàn)的是靜作用鋼輪壓路機(jī)和振動(dòng)鋼輪壓路機(jī)。隨著施工質(zhì)量要求的不斷提高,尤其是表層質(zhì)量要求的提高,鋼輪壓路機(jī)用于表層壓實(shí)存在的一些缺陷就逐步體現(xiàn)出來(lái),如壓實(shí)不均勻、路面材料被壓碎、表層易出現(xiàn)裂紋以及工地轉(zhuǎn)移時(shí)鋼輪會(huì)損壞路面等缺陷。為此,壓實(shí)機(jī)械制造商推出了能克服這些缺陷的輪胎壓路機(jī),并很快得到推廣,尤其在高等級(jí)瀝青路面施工得到了廣泛應(yīng)用。輪胎壓路機(jī)是一中依靠機(jī)械自身重量，通過(guò)特制的充氣輪胎對(duì)攤鋪層材料以靜壓力壓實(shí)作用的壓實(shí)機(jī)械。它的輪胎是由耐熱、耐油橡膠制作而成的光面或細(xì)花紋工作胎面的可充氣輪胎。輪胎壓路機(jī)利用充氣輪胎的特性來(lái)對(duì)被碾

10、壓材料進(jìn)行壓實(shí)的機(jī)械。它對(duì)碾壓材料既有垂直作用了，同時(shí)還有水平作用力。這些力不僅可以作用于沿機(jī)械的橫向，而且可以作用于水平方向。壓實(shí)過(guò)程中，材料粒子可以在各個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，從而獲得最大密實(shí)度。這些力的作用再加上橡膠輪胎產(chǎn)生的“揉壓作用”，進(jìn)而就可以產(chǎn)生了最好的碾壓效果。如果用鋼輪壓路機(jī)對(duì)瀝青混合料進(jìn)行碾壓，鋼輪與瀝青混合料的大顆粒接觸的地方就會(huì)產(chǎn)生“過(guò)橋” 現(xiàn)象，壓實(shí)效果變差。相反，由于輪胎具有柔性，這樣就避免了鋼輪壓路機(jī)經(jīng)常產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。同時(shí)，輪胎壓路機(jī)還可以增減配重，改變輪胎氣壓進(jìn)而調(diào)節(jié)碾壓過(guò)程中的接地比壓，獲得不同程度的壓實(shí)效果。不同壓實(shí)工況需要的輪胎氣壓不同，同時(shí)輪胎壓路機(jī)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間

11、的工作后，輪胎內(nèi)的氣壓下降并導(dǎo)致接地壓力發(fā)生變化，從而影響壓路機(jī)壓實(shí)效果。因此，需要在壓路機(jī)壓實(shí)過(guò)程中隨時(shí)對(duì)輪胎壓力進(jìn)行檢查調(diào)節(jié)，保證壓路機(jī)輪胎正常工作氣壓。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)可以有效解決輪胎壓路機(jī)充氣問(wèn)題，保證壓路機(jī)正常的接地比壓。改善輪胎壓路機(jī)的整體性能和提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1865年國(guó)外研制成功以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的自行式三輪壓路機(jī)。1919年，美國(guó) 首先研制成功以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的壓路機(jī)，德國(guó)于1940年研制開(kāi)發(fā)了拖式振動(dòng)壓路機(jī)，1957年瑞典研制開(kāi)發(fā)了輪胎驅(qū)動(dòng)自行式壓路機(jī)。20世紀(jì)60年代，國(guó)外出現(xiàn)了液壓振動(dòng)壓路機(jī)；70年代，開(kāi)發(fā)了全液壓傳動(dòng)、全輪驅(qū)動(dòng)、全輪振動(dòng)

12、串聯(lián)振動(dòng)壓路機(jī)；80年代，國(guó)外大部分壓路機(jī)為液壓傳動(dòng)、全輪驅(qū)動(dòng)、鉸接轉(zhuǎn)向和自動(dòng)控制。1982年，瑞典GeodynamikAB公司設(shè)計(jì)了首臺(tái)振蕩壓路機(jī)。國(guó)外產(chǎn)品輪胎壓路機(jī)發(fā)展起步比較早，從20世紀(jì)80年帶到現(xiàn)在，現(xiàn)代化技術(shù)已經(jīng)逐成熟?，F(xiàn)代自行式輪胎壓路機(jī)具有以下特點(diǎn)：（1）采用液力機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)；（2）在機(jī)械上設(shè)置有輪胎懸掛裝置，這樣就可以使得每個(gè)輪胎的受力均勻；（3）通過(guò)應(yīng)用輪胎自動(dòng)集中充氣調(diào)壓系統(tǒng)技術(shù)，使各輪胎的氣壓保持穩(wěn)定，從而保證各輪胎的接地比壓一致，壓實(shí)更均勻；（4）采用壓力噴霧灑水裝置；（5）發(fā)動(dòng)機(jī)功率更大，全新的驅(qū)動(dòng)形式。國(guó)內(nèi)的輪胎壓路機(jī)發(fā)展起始于20世紀(jì)80年代初，當(dāng)時(shí)能夠生

13、產(chǎn)輪胎壓路機(jī)的只有徐工等少數(shù)生產(chǎn)廠，產(chǎn)品的噸位也很單一。這幾年，輪胎壓路機(jī)和其他壓路機(jī)一樣，制造技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，設(shè)計(jì)造型、整機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、虛擬裝配及制造技術(shù)也在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中得到了應(yīng)用,壓路機(jī)的數(shù)量，性能和可靠性得到大幅提高，逐漸縮小了與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的差距。但是，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，我國(guó)目前還處于模仿學(xué)習(xí)階段，還沒(méi)有自己獨(dú)特的技術(shù)。智能控制、檢測(cè)技術(shù)有待提高。隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,越來(lái)越多的用戶對(duì)產(chǎn)品的性能、更重要的是智能性都提出了更高的要求,如駕駛的舒適性減振好、噪聲小、配備空調(diào)音響等操作的方便性機(jī)控、液控或電控功能的先進(jìn)性和實(shí)用性如集中充氣、集中潤(rùn)滑、故障檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)等。因此,壓

14、路機(jī)的智能化已成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。輪胎氣壓的大小是影響輪胎壓路機(jī)壓實(shí)性的關(guān)鍵性因素。因此,輪胎氣壓的調(diào)整也就成為輪胎壓路機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外比較有競(jìng)爭(zhēng)力的輪胎壓路機(jī)都裝有自動(dòng)充氣系統(tǒng),可以根據(jù)壓實(shí)狀況來(lái)調(diào)整輪胎的氣壓大小。不過(guò),這種調(diào)整并不能使輪胎氣壓處于最適合于當(dāng)前壓實(shí)狀況的最佳狀態(tài),而是憑操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行手工調(diào)整,這樣就會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)力不足或過(guò)大的問(wèn)題。1.3 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)各章節(jié)的主要內(nèi)容包括：第一章：主要介紹了輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，以及國(guó)內(nèi)外輪胎壓路機(jī)之間的差距；第二章：輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)系統(tǒng)的分類和工作原理，以及無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技

15、術(shù)的介紹和選擇；第三章：闡述輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)的原理，同時(shí)選擇充氣系統(tǒng)各個(gè)氣壓元件；第四章：介紹以及選擇檢測(cè)裝置各個(gè)部分器件，對(duì)發(fā)射端和接收端進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)；第五章：根據(jù)第四章接收端和發(fā)射端的功能需求，給出了采集端和接收端的工作流程圖,并且設(shè)計(jì)了采集端和接收端的軟件流程圖；第六章：總結(jié)本設(shè)計(jì)所做的工作，說(shuō)明設(shè)計(jì)的改進(jìn)之處。62共 頁(yè) 第 頁(yè)第2章 自動(dòng)充氣系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)起來(lái)，輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)主要由三部分組成:（1）自動(dòng)充氣裝置，其主要作用是保證輪胎能夠順利的充放氣；（2）輪胎氣壓檢測(cè)裝置，其主要作用是檢測(cè)輪胎內(nèi)的氣壓大小，并將所測(cè)的壓力進(jìn)行反饋給控制系統(tǒng)；（3）控

16、制裝置，其主要作用是對(duì)接收到的氣壓信息進(jìn)行分析和判斷，進(jìn)而控制電磁閥，為輪胎的充放氣提供信號(hào)，同時(shí)控制充氣裝置中壓縮機(jī)的開(kāi)關(guān)。輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)其工作過(guò)程為：首先，輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到輪胎氣壓發(fā)生的變化，將所到的信號(hào)傳送給控制系統(tǒng)；接著，控制系統(tǒng)對(duì)氣壓信息進(jìn)行分析和判斷，得出氣壓過(guò)小或者過(guò)大。最后，充氣裝置在控制系統(tǒng)的控制下，調(diào)節(jié)電磁閥繼電器的開(kāi)關(guān)，為輪胎提供充氣或者放氣。其原理流程圖如圖2-1所示：氣壓檢測(cè)裝置自動(dòng)充氣裝置控制裝置圖2-1 自動(dòng)充氣系統(tǒng)工作原理1. 1設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)在山推SR16MT型號(hào)輪胎壓路機(jī)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了輪胎自動(dòng)充氣系統(tǒng)，其基本性能參數(shù)如下：1.輪胎氣壓：4

17、00800Kpa2.接地比壓：200400KPa3.前后輪數(shù)量：前4/后54.額定功率/轉(zhuǎn)速（kW/rpm）：93/2200本設(shè)計(jì)的自動(dòng)充氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求如下：（1）為了保證輪胎壓路機(jī)所有輪胎與地面的接地比壓相等和路面的平整度，要求其工作時(shí)所有的輪胎氣壓相等。同時(shí)，不同的路面和不同的壓實(shí)材料所要求的接地比壓也不相同。所以充氣系統(tǒng)要能夠速的充放氣，來(lái)滿足不同施工工況的具體要求；（2）氣壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要足夠的簡(jiǎn)化，選取元件時(shí)，在滿足壓力，溫度等要求的同時(shí)，體積和質(zhì)量需要盡量小，確保擁有足夠的安裝空間；（3）輪胎氣壓檢測(cè)裝置主要用于測(cè)量輪胎氣壓。它的采集端需要埋置在輪胎的內(nèi)部。因此，要通過(guò)無(wú)線通信來(lái)傳遞輪

18、胎氣壓信息，同時(shí)系統(tǒng)體積要小。其次，由于輪胎在工作時(shí)處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以其必須安裝牢靠。此外，還需考慮到發(fā)射部分隨輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)金屬輪轂對(duì)信號(hào)的影響。故而，發(fā)射器的天線裝置設(shè)計(jì)時(shí)需要多加留意，盡量減小外部因素的干擾；（4）采用天線傳輸信號(hào)時(shí)，相同發(fā)射頻率的RF發(fā)射器間存在信號(hào)干擾問(wèn)題；（5）為了能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成充氣任務(wù)，空氣壓縮機(jī)需要足夠大的排氣量，儲(chǔ)氣罐需要足夠大的儲(chǔ)氣量。同時(shí)為了保證壓路機(jī)工作和存放時(shí)輪胎的氣密性，旋轉(zhuǎn)裝置的選擇很重要；（6）自動(dòng)充氣系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間為58s，氣壓的控制精度為10%；（7）單片機(jī)的輸入以及輸出信號(hào)分析。輸入信號(hào)見(jiàn)表2-1：序數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)類型來(lái)源1左前輪氣壓AI

19、壓力傳感器2右前輪氣壓AI壓力傳感器3左后輪氣壓AI壓力傳感器4左后輪氣壓AI壓力傳感器5氣囊氣壓AI壓力表表2-1 輸入信號(hào)輸出信號(hào)見(jiàn)表2-2：序號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)類型1左前輪電磁閥DO2右前輪電磁閥DO3左后輪電磁閥DO4右后輪電磁閥DO5壓縮機(jī)DO表2-2 輸出信號(hào)2.2方案設(shè)計(jì)2.2.1檢測(cè)系統(tǒng)的方案比較與分析（1）間接式輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)間接式輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)工作原理是當(dāng)某個(gè)輪胎的氣壓下降時(shí)，車輛的重量會(huì)使該輪的滾動(dòng)半徑減小，致使其轉(zhuǎn)速比其他車輪更快。為了檢測(cè)輪胎氣，需要對(duì)各個(gè)輪胎之間的轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比分析。間接式輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)的本質(zhì)在于氣壓檢測(cè)的過(guò)程中壓力信號(hào)并非由傳感器直接給出。常見(jiàn)的為計(jì)算

20、式。計(jì)算式輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)汽車系統(tǒng)的速度傳感器比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，以達(dá)到檢測(cè)輪胎的目的。它具有很強(qiáng)的耐久性、沒(méi)有無(wú)線電波干擾的問(wèn)題、并且不需要電池，成本低；缺點(diǎn)是不能同時(shí)對(duì)兩個(gè)以上輪胎氣壓狀態(tài)進(jìn)行判斷,也無(wú)法對(duì)輪胎氣壓過(guò)高進(jìn)行判斷，同時(shí)在凹凸不平的路面不起作用。波形處理及計(jì)算氣壓速度傳感器控制中心圖2-2 間接式輪胎氣壓檢測(cè)原理其工作原理如圖2-2所示，在汽車行駛過(guò)程中，輪胎的彈簧常熟隨輪胎氣壓的變化而發(fā)生變化。首先，對(duì)來(lái)自車輪上速度傳感器產(chǎn)生的速度信號(hào)進(jìn)行處理，求出輪胎的彈簧常數(shù)、接著，再依據(jù)輪胎氣壓和彈簧常數(shù)的比例關(guān)系，就出輪胎氣壓的大小。最后，氣壓信號(hào)在傳入控制中心。（2）直接

21、式輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)直接式輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理為：首先，安裝在每個(gè)輪胎里的氣壓傳感器直接測(cè)量出輪胎氣壓的大小；接著，利用無(wú)線發(fā)射器將氣壓信息發(fā)射出去。最后，無(wú)線射頻接收器接收到氣壓信息并將其傳送給控制中心，控制中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。它的優(yōu)點(diǎn)是在輪胎壓力過(guò)高或是過(guò)低時(shí)可以及時(shí)向車載無(wú)線接收器發(fā)送信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)所有輪胎的狀況，且對(duì)汽車的行駛速度沒(méi)有要求。它的缺點(diǎn)是容易受到無(wú)線電波容易受到干擾，以及使用壽命有限。直接式輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)傳感器按照傳感器位置的布置的不同有兩種分類：其一是安裝在輪胎內(nèi)部（直接主動(dòng)式），其二是直接安裝在輪胎的氣門芯上（機(jī)械式）。工作原理圖如圖2-3所示。發(fā)射裝置控制中

22、心接收裝置壓力傳感器圖2-3 直接式輪胎氣壓檢測(cè)原理如今應(yīng)用更為廣泛的是直接主動(dòng)式，其工作原理分別如圖2-4和2-5所示。直接主動(dòng)式主要由采集端和接收端兩部分組成。采集端是利用安裝在輪胎里的單片機(jī)，將壓力傳感器測(cè)量的氣壓信號(hào)調(diào)制后通過(guò)無(wú)線射頻發(fā)射器發(fā)射出去。接收端是RF接收器將所接收的電波信號(hào)解調(diào)再傳入單片機(jī)處理，進(jìn)而控制電磁閥開(kāi)關(guān)，保證輪胎的正常氣壓。由于自動(dòng)充氣系統(tǒng)氣門芯需要安裝氣嘴門，所以本設(shè)計(jì)采用直接主動(dòng)式輪胎氣壓檢測(cè)系統(tǒng)。圖2-4 采集端圖2-5 接收端2.2.2無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方案比較與分析 1.藍(lán)牙傳輸藍(lán)牙是一種可以在短距離進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的無(wú)線技術(shù)?，F(xiàn)在多應(yīng)用于移動(dòng)電話、藍(lán)牙耳機(jī)、筆記

23、本電腦以及相關(guān)外設(shè)等設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)資源共享。任一藍(lán)牙設(shè)備可以和另一藍(lán)牙設(shè)備之間無(wú)需進(jìn)行任何設(shè)置就可以建立聯(lián)系。藍(lán)牙大多數(shù)運(yùn)行在2.4GHz ISM頻段，其中分配了79個(gè)調(diào)頻信道，每個(gè)頻道為1MHz，且不同的調(diào)頻頻段的設(shè)備是不可兼容的。藍(lán)牙系統(tǒng)包括無(wú)線電收發(fā)器和基帶控制器。發(fā)射器將基帶信號(hào)調(diào)頻發(fā)射；接收器解調(diào)接收的射頻信號(hào)。藍(lán)牙技術(shù)包括包括以下技術(shù)特點(diǎn)：（1）功耗低、體積小，其本來(lái)的目的就是便于小型移動(dòng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，因此必須做到功耗低、體積小的特點(diǎn)；（2）安全性，藍(lán)牙協(xié)議為藍(lán)牙連接提供了認(rèn)證和加密功能，使其不易于被截獲，以保證數(shù)據(jù)的安全性；（3）通信距離短，藍(lán)牙技術(shù)的通信距離為10m左右；（

24、4）方便，無(wú)需電纜就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間數(shù)據(jù)的快速傳輸。它是一種可以代替一般電纜的技術(shù)。2. 射頻傳輸射頻技術(shù)是一種常用的無(wú)線通信技術(shù)。射頻是電磁波介于短波與紅外線之間的波段，是無(wú)線波中最長(zhǎng)的波段，它是利用電磁波作為載體來(lái)傳輸信息。其工作頻率范圍在30MHz3GHz之間。常用的工作頻率為915MHz/868MHz/434MHz/315MHz。射頻系統(tǒng)由射頻發(fā)射器和射頻接收器組成。發(fā)射器將信號(hào)調(diào)制發(fā)射，接收器接收信號(hào)并解調(diào)。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)須光學(xué)可視就可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)射頻卡，完成數(shù)據(jù)傳輸功能。而且操作方便，無(wú)須人工操作就可以完成識(shí)別任務(wù)且不易損壞等。已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。3.紅外傳輸紅外技術(shù)

25、是一種利用紅外傳輸信息的無(wú)線通信技術(shù)。它是利用950nm波段的紅外線作為信息通道來(lái)進(jìn)行信息傳輸。紅外傳輸系統(tǒng)由發(fā)射端和接收端組成。發(fā)射端的作用是將二進(jìn)制的信號(hào)調(diào)制為脈沖信號(hào)然后進(jìn)行發(fā)射。接收端的作用是將接收到的光脈沖信號(hào)先轉(zhuǎn)換為電信號(hào)再放大、濾波和解調(diào)，還原為二進(jìn)制的信號(hào)輸出。紅外傳輸具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容量大、安全性高、體積小同時(shí)價(jià)格也比較便宜等優(yōu)點(diǎn)。但是紅外傳輸容易受到氣候的影響，造成紅外線信號(hào)被吸收和散射。考慮到無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鳝h(huán)境、成本、可靠性和穩(wěn)定性，選用射頻技術(shù)作為數(shù)據(jù)傳輸傳輸方式，且工作頻率選為434MHz。2.3本章小結(jié)本章先簡(jiǎn)要說(shuō)明了輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)的總體

26、設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，注重介紹了氣壓檢測(cè)系統(tǒng)的分類和工作原理，選擇直接式主動(dòng)式氣壓檢測(cè)系統(tǒng)作為檢測(cè)系統(tǒng)。最后介紹了三種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，選擇射頻技術(shù)作為數(shù)據(jù)傳輸方式。第3章 自動(dòng)充氣裝置的設(shè)計(jì)3.1輪胎壓路機(jī)的壓實(shí)過(guò)程輪胎壓路機(jī)對(duì)攤鋪層的壓實(shí)作用與光輪壓路機(jī)有所區(qū)別。輪胎壓路機(jī)裝有特定的的充氣輪胎，這就使得輪胎與鋪層的接觸面積為矩形，而光鋼輪與鋪層接觸面積僅僅為一窄條。如圖3-1所示，充氣輪胎和光鋼輪工作時(shí)鋪層的壓應(yīng)力分布。圖3-1 鋼輪（左）和輪胎（右）應(yīng)力分布圖從圖中可以看出，當(dāng)鋼輪壓路機(jī)沿著箭頭所指的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，攤鋪層的壓力是從接觸點(diǎn)1開(kāi)始增加的，然后到達(dá)最大點(diǎn)2，再慢慢遞減到接觸點(diǎn)3；而當(dāng)充

27、氣輪胎進(jìn)行碾壓時(shí)，鋪層表面的壓實(shí)力很快到達(dá)最大值，但由于接觸點(diǎn)1和4,發(fā)生了彈性形變，在角范圍內(nèi)一直存有高應(yīng)力，其作用時(shí)間隨輪胎壓路機(jī)的工作重量，輪胎種類，和輪胎尺寸以及碾壓速度有關(guān)系。因此，在相同的碾壓速度下，輪胎壓路機(jī)要比鋼輪壓路機(jī)處于高應(yīng)力狀持續(xù)更久的時(shí)間，同時(shí)再加上充氣輪胎特有的揉壓作用，在短的時(shí)間內(nèi)，對(duì)粘性材料有更好的碾壓效果。由于充氣輪胎與鋪壓層表面的接觸面大，因此壓應(yīng)力分布更加均勻。改變輪胎內(nèi)的氣壓，可以限制鋪層所受到的最大壓應(yīng)力，從而提高壓實(shí)效果，在相同的重量下，輪胎壓路機(jī)的最大壓應(yīng)力比光輪壓路機(jī)要小的多，鋪層表面承受的作用力更小，保證了下層材料得到較好的壓實(shí)。路面的壓實(shí)效果與

28、輪胎的尺寸有密切的關(guān)系，通過(guò)減小輪胎的直徑或者輪胎的寬度都使得接觸面積減小，輪胎與鋪層之間的壓力增加，壓實(shí)深度也隨之增加。當(dāng)輪胎壓路機(jī)輪胎內(nèi)的氣壓減小時(shí)，輪胎的變形增加，相應(yīng)的接觸面積增加，輪胎與鋪層的壓力減小，這相當(dāng)于增加了輪胎的直徑。輪胎氣壓增加時(shí)，正好相反。這也就是輪胎壓路機(jī)為什么可以通過(guò)氣壓來(lái)調(diào)劑壓實(shí)效果的原因所在。不同的路面，鋪層不相同，所需要的碾壓力的大小也就不相同，因此需要根據(jù)具體施工情況來(lái)及時(shí)調(diào)整輪胎氣壓。3.2充氣系統(tǒng)工作原理輪胎壓路機(jī)充氣系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、氣罐、過(guò)濾器、單向閥、調(diào)壓閥、溢流閥、三位四通電磁閥、旋轉(zhuǎn)接頭、膠管和氣嘴門等組成。1-空氣壓縮機(jī)，2-儲(chǔ)氣罐，3-安全

29、閥4-分水過(guò)濾器，5-單向閥，6-調(diào)壓閥，7、8、9、10-三位四通電磁閥圖3-2 充氣系統(tǒng)示意圖充氣系統(tǒng)示意圖如圖3-2所示，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的氣體首先儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐里，當(dāng)電磁閥打開(kāi)時(shí)，氣體經(jīng)過(guò)分水過(guò)濾器、單向閥、調(diào)壓閥、電磁閥最后進(jìn)入輪胎。由于輪胎壓路機(jī)輪胎布置方式為前四后五，所以壓路機(jī)前后輪胎分別采用如圖所示的連接方式，這樣不但可以提高充氣系統(tǒng)的效率縮短充氣時(shí)間，同時(shí)也可以使所有壓路機(jī)輪胎具有相同的接地比壓，保證碾壓層的平整性和密實(shí)性。壓力傳感器單片機(jī)輪胎充氣/放氣電磁閥氣壓設(shè)定值圖3-3 自動(dòng)充氣工作原理自動(dòng)充氣原理可以總結(jié)為：壓力傳感器采集到的氣壓信號(hào)先傳送給單片機(jī)，單片將機(jī)氣壓值與設(shè)定

30、值進(jìn)行對(duì)比分析，形成壓力反饋，同時(shí)對(duì)電磁閥產(chǎn)生控制信號(hào)，通過(guò)控制電磁閥的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)輪胎氣壓自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。如圖3-3所示。3.3氣壓元件的選擇從自動(dòng)充氣系統(tǒng)的性能指標(biāo)可以看出,該系統(tǒng)對(duì)氣壓控制的精度要求并不高,無(wú)需準(zhǔn)確控制氣體流量,只要將輪胎氣壓控制在一定范圍內(nèi)即可,因此沒(méi)有必要選用氣壓控制系統(tǒng)中通常使用的比例閥或伺服閥,采用一般的電磁閥即可達(dá)到控制要求。這樣,不僅簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),易于控制,同時(shí)又大大降低了產(chǎn)品成本,提高了整機(jī)的性價(jià)比,增強(qiáng)了與同類產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。（1）壓縮機(jī)壓縮機(jī)要滿足壓力需求的同時(shí)要體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，故選擇Z-0.03/7風(fēng)冷式空氣壓縮機(jī)。其額定排氣量壓力0.7MP

31、a，額定排氣量為0.03m³·min儲(chǔ)氣罐容積為0.03m³，整體重量為65kg。（2）分水濾氣器分水濾氣器要滿足壓力最大限度的同時(shí)要分水效果好、體積小等特點(diǎn)，故選擇QL1型號(hào)。其最高工作壓力為1MPa，分水效率為98%，公稱通徑為8mm。（3）調(diào)壓閥調(diào)壓閥要滿足壓力范圍的同時(shí)還需要調(diào)節(jié)范圍大，所以選擇QP直動(dòng)式減壓閥。其最高壓力為1MPa,調(diào)壓范圍為0.050.8MPa，公稱通徑為8mm。（4）安全閥安全閥根據(jù)工作壓力選擇PQ-L8型號(hào)。工作壓力為0.71MPa，關(guān)閉壓力0.01MPa，公稱通徑為8mm。（5）三位四通電磁閥三位四通電磁閥根據(jù)工作壓力選擇4HV2

32、30-06型號(hào)。其工作壓力為01MPa，公稱通徑為8mm。（6）單向閥單向閥根據(jù)工作壓力和工作環(huán)境選擇KXA-L8型號(hào)。其工作壓力為0.10.8MPa公稱通徑為8mm。3.4輪胎氣壓自動(dòng)調(diào)整過(guò)程首先，為了使氣壓控制元件和傳感器在正常的工作范圍內(nèi)，保證為元器件所提供的氣體足夠清潔和干燥，空氣壓縮機(jī)所產(chǎn)生的高溫高壓氣體必須首先經(jīng)過(guò)分水過(guò)濾器進(jìn)行降溫處理并除去大部分水分。由輪胎壓路機(jī)自動(dòng)充氣系統(tǒng)的組成及工作原理，輪胎氣壓的自動(dòng)調(diào)整過(guò)程如下。3.4.1自動(dòng)充氣過(guò)程當(dāng)輪胎氣壓符合設(shè)定的壓力值時(shí)，三位四通電磁閥處于中間位置，當(dāng)輪胎氣壓低于設(shè)定的壓力值時(shí)，控制電磁閥使其處于左邊位置，壓縮氣體經(jīng)過(guò)單向閥、調(diào)壓

33、閥、電磁閥進(jìn)入輪胎，給輪胎充氣。當(dāng)?shù)竭_(dá)氣壓要求值時(shí)，電磁閥回到中間位置，停止向輪胎充氣。3.4.2自動(dòng)放氣過(guò)程當(dāng)輪胎氣壓高于設(shè)定的壓力值時(shí)，控制電磁閥使其處于右位邊置，輪胎氣體通過(guò)電磁閥開(kāi)始放氣。當(dāng)輪胎壓力降到要求值時(shí)，電磁閥回到中路位置，輪胎停止放氣。壓路機(jī)輪胎氣壓自動(dòng)控制程序后續(xù)章節(jié)具體說(shuō)明。3.5本章小結(jié)本章主要對(duì)輪胎壓路機(jī)壓實(shí)過(guò)程、自動(dòng)充/放氣原理以及自動(dòng)充/放氣過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹和分析。同時(shí)也選取了部分充氣系統(tǒng)元件型號(hào)包括空氣壓縮機(jī)、分水濾氣器、安全閥、減壓閥、電磁閥和單向閥等。第四章 輪胎氣壓檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)4.1 檢測(cè)裝置主要器件的選擇氣壓檢測(cè)裝置主要由傳感器、射頻發(fā)射器、射頻接收器

34、、微控制器、和天線等組成?，F(xiàn)在對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行介紹和選取。4.1.1傳感器的選擇輪胎壓力傳感器集成了壓力傳感器、溫度傳感器、電池電壓檢測(cè)、內(nèi)部時(shí)鐘等組件。壓力傳感器按工作原理主要分為電容式壓力傳感器，如F飛思卡爾公司生產(chǎn)的MPXY8020和MPXY8300等，硅壓阻式壓力傳感器，如摩托羅拉公司生產(chǎn)的MPX5700和英飛凌公司生產(chǎn)的SP12、SP37，和諧振式微型壓力傳感器。電容式壓力傳感器的工作原理是將壓力的變化通過(guò)一個(gè)可變電容器轉(zhuǎn)化為電容的變化量，其壓力的大小是通過(guò)電容量的變化來(lái)判斷出來(lái)的。電容式壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、體積小、分辨率高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小和不易受外部環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)。影響電容

35、式壓力傳感器的主要因素是傳感器電容板并聯(lián)的寄生電容的影響和溫度對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)尺寸的影響。壓阻式壓力傳感器是利用固體壓阻效應(yīng)（固體受到外力的作用后，其電阻或者電阻率的大小也隨之發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。）制作成的一種測(cè)量裝置，其工作原理總結(jié)如下：（1）首先，壓敏電阻和壓力敏感膜片集成為一體。（2）接著，敏感膜片受到壓力的作用而發(fā)生變形。（3）同時(shí)，壓敏電阻的變化直接對(duì)應(yīng)敏感膜片的變形，間接測(cè)量出被測(cè)壓力。（4）最后，壓敏電阻的變化值可以通過(guò)電橋電路進(jìn)行測(cè)量。壓阻式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是制作工藝簡(jiǎn)單、線性度高、體積小、高分辨可直接輸出電壓信號(hào)等特性。影響壓阻式壓力傳感的原因主要是環(huán)境溫度對(duì)半導(dǎo)體材料的有很

36、多的影響，導(dǎo)致其工作穩(wěn)定性比較差，其靈敏度較低，不適合在超低下工作測(cè)量。諧振式壓力傳感器可分為兩種。一種是直接利用振動(dòng)膜結(jié)構(gòu)，諧振頻率依賴于膜片上的壓力差。另一種是在膜片上制作振動(dòng)結(jié)構(gòu)，上下表面的壓力差導(dǎo)致膜片翹曲，振動(dòng)結(jié)構(gòu)的諧振頻率也隨膜片的壓力變化。諧振式壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)是可以精度高、輸出直接為數(shù)字信號(hào)、抗干擾能力強(qiáng)等。它的缺點(diǎn)是制作工藝復(fù)雜、成本高，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)機(jī)械耦合問(wèn)題。傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的器件，所以選取時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：（1） 符合壓力的檢測(cè)范圍；（2） 滿足-40120使用范圍；（3） 高精度、低功率的要求；在這里，首先比較幾種傳感器的性能和特點(diǎn)，并進(jìn)行合適的選擇。1.英飛

37、凌的SP系列傳感器。以SP37為例，SP37是基于英飛凌大部分專利而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的高度集成化的微型傳感器。其具有輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)所需大部分設(shè)備，包含傳感器、單片機(jī)射頻發(fā)射器。SP37傳感器只需要幾個(gè)外部組件就可以完成檢測(cè)系統(tǒng)，其測(cè)量精度高，可在惡劣環(huán)境中正常工作，也擁有眾多嵌入式固態(tài)功能和開(kāi)發(fā)工具包，開(kāi)發(fā)周期短。它的主要參數(shù)為：（1）壓力檢測(cè)范圍為100kPa900kPa；（2）內(nèi)部自帶8051單片機(jī)；（3）315/434Hz射頻發(fā)射器；（4）電源電壓范圍1.93.6V；（5）工作溫度-40120；（6）待機(jī)電流（0.7uA）；（7）同時(shí)集成6K字節(jié)FLASH。2. 美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的單片集成

38、硅壓力傳感器MPX5700，其內(nèi)部有壓力信號(hào)調(diào)理器、壓力修正電路和薄膜溫度補(bǔ)償器。其輸出為模擬信號(hào)，需配帶A/D轉(zhuǎn)換器的微控制器，構(gòu)成壓力檢測(cè)系統(tǒng)。Uo輸出端、Us、GND分別為電源端和公共接地端。內(nèi)部由三部分組成：（1）壓敏電阻組成的傳感器單元；（2）第一級(jí)電路放大器和經(jīng)過(guò)激光修正的薄膜溫度補(bǔ)償器；（3）第二級(jí)放大器和模擬電壓輸出電路。其測(cè)量精度高，預(yù)熱時(shí)間短，響應(yīng)速度快，可靠性高，過(guò)載能力強(qiáng)。由于內(nèi)部以真空作為參考?jí)毫?，所以適合測(cè)量絕對(duì)壓力。主要參數(shù)：（1）電壓+4.85+5.35；（2）工作溫度080；（3）最大誤差率不超過(guò)1.8%；（4）長(zhǎng)期穩(wěn)定度0.5%；（5）允許過(guò)載348%滿量程

39、；（6）測(cè)試范圍0700kPa。3. MPXY8300傳感器是飛思卡爾公司將一個(gè)壓力傳感器、一個(gè)溫度傳感器、一個(gè)8位微控制器、一個(gè)RF發(fā)射器和一個(gè)雙軸加速器集成到同一芯片上而開(kāi)發(fā)出專門檢測(cè)輪胎氣壓的系統(tǒng)級(jí)傳感器。這樣，使的傳感器滿足體積更小、重量更輕和功耗更低的要求。主要參數(shù)：（1）壓力測(cè)量范圍：100450kPa或100800kPa可選；（2）測(cè)量精度±7kPa；（3）工作溫度-40+125（4）內(nèi)核控制器：512字節(jié)RAM；（5）同時(shí)集成8K字節(jié)FLASH；（6）315/434Hz射頻發(fā)射器；（7）具有內(nèi)部PWU定時(shí)器可定時(shí)喚醒MCU；（8）ASK或FSK調(diào)制功能，曼徹斯特?cái)?shù)據(jù)編

40、碼功能；經(jīng)過(guò)分析，最終決定選用飛思卡爾公司開(kāi)發(fā)的MPXY8300傳感器。原因有：（1）工作壓力符合要求；（2）由于工作環(huán)境惡劣，采用電容式壓力傳感器比硅壓阻式壓力傳感器性能更加穩(wěn)定，減少系統(tǒng)誤差；（2）內(nèi)部自帶微控制器和RF頻射發(fā)射裝置，發(fā)射端設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單和方便。4.1.2無(wú)線接收裝置的選擇無(wú)線接收器其主要作用是接收來(lái)自發(fā)射器的信號(hào)，它的性能決定著自動(dòng)充氣系統(tǒng)的可靠性。其性能指標(biāo)有：（1）靈敏度，在滿足一定誤碼率性能條件下接收器 輸入端所需要的最小信號(hào)電平，它與信號(hào)類型有關(guān)；（2）選擇性，描述接收相鄰信道頻率的抑制能力，要就是兩個(gè)信號(hào)不能同時(shí)進(jìn)入接收器；（3）頻率穩(wěn)定度，用來(lái)描述接收器的本振信

41、號(hào)頻率的穩(wěn)定度，它會(huì)對(duì)接收器中信號(hào)頻率的質(zhì)量產(chǎn)生影響；（4）交調(diào)抑制，接收器會(huì)產(chǎn)生雙頻交調(diào)失真的現(xiàn)象，一般要求交調(diào)抑制在60dB以上。在這里首先比較幾款RF射頻接收器，對(duì)它們性能進(jìn)行分析比較，并進(jìn)行選擇。1.MAX7033是一個(gè)完全集成的低功率CMOS超外差接收器。它由LNA、差分鏡像抑制混頻器、PLL、VCO、AGC、模擬系帶數(shù)據(jù)信號(hào)回復(fù)電路等組成。其主要工作參數(shù)如下：（1）靈敏度范圍為-114-120dBm；（2）工作電壓為+3.3V+5.0V；（3）啟動(dòng)時(shí)間為250us；（4）低功率電流為3.5uA；（5）工作溫度為-40+105；（6）調(diào)頻范圍450300MHzASK信號(hào)。2.MC33

42、594是一個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯纹山邮掌?。它?60kHz中頻帶通濾波器，完全集成的VCO、混頻器、曼徹斯特編碼時(shí)鐘和完整的SPI接口組成。不需要過(guò)多的外部元件和射頻調(diào)劑，就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射功能。其主要工作參數(shù)如下：（1）其靈敏度為-105dBm；（2）數(shù)據(jù)速率為111kbaud；（3）工作電流為5mA；（4）啟動(dòng)時(shí)間為1ms；（5）工作頻率為315MHz/434MHz；（6）具有OOK和FSK解調(diào)、也可以識(shí)別文字和音頻。3.TDA5200是一種低功率單片集成接收器。它由低噪聲放大器（LNA）、雙平衡混頻器、完全集成VCO、晶體振蕩器、信號(hào)發(fā)射器、數(shù)據(jù)比較器和峰值檢波器組成。同時(shí)它具有斷電功能已節(jié)

43、省電池電量。其基本參數(shù)如下：（1）電源電壓范圍為4.55.5V；（2）靈敏度為-107dBm；（3）可選調(diào)頻范圍433435MHz或868870MHz ASK信號(hào)；（4）工作電流為4.6mA（434MHz）。最后經(jīng)過(guò)對(duì)比分析選擇MC33594發(fā)射器。其不需要更多的外界設(shè)備，工作電壓低，啟動(dòng)迅速，性價(jià)比。4.1.3控制器的選擇控制器的核心部分為單片機(jī)。單片機(jī)是由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM、FLASH等）和各種輸入、輸出接口組成。其主要特點(diǎn)為：（1）體積小、成本低，易于在各種嵌入式系統(tǒng)中使用；（2）具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)控制功能，單片機(jī)通過(guò)I/O接口結(jié)合不同類型的傳感器，可以實(shí)現(xiàn)電壓、溫度

44、、功率、角度、壓力等物理量的實(shí)時(shí)測(cè)量和處理。（3）具有很強(qiáng)的抗干擾能力，環(huán)境要求不高，適應(yīng)溫度范圍寬，并且運(yùn)行可靠。（4）簡(jiǎn)單方便，易于開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。因此，單片機(jī)以及廣泛的應(yīng)用在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。選擇單片機(jī)時(shí)主要考慮幾下幾點(diǎn)：（1）在選擇時(shí)盡可能采用功能更加強(qiáng)大的單片機(jī)，方便以后系統(tǒng)的升級(jí)換代；（2）對(duì)RAM空間、ROM空間、I/O端口和A/D轉(zhuǎn)換器等方面要留有余地。（3）盡可能減少硬件設(shè)備，運(yùn)用軟件編程實(shí)現(xiàn)電路功能。這樣不但可以減少硬件成本，同時(shí)可以減少硬件空間和系統(tǒng)故障率。（4）選擇時(shí)，首先要對(duì)控制信號(hào)的類型進(jìn)行區(qū)別。模擬量和開(kāi)關(guān)量對(duì)輸入/輸出通道需求是不同的，對(duì)于模擬量A/D轉(zhuǎn)換器芯片是主要組成

45、部分。對(duì)于開(kāi)關(guān)量輸入需要考慮到隔離問(wèn)題，輸出要考慮驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，單片機(jī)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，種類更加豐富，性能更加優(yōu)越。目前比較著名的單片機(jī)生產(chǎn)廠商和主要機(jī)型如下：（1） 英特爾公司的8051系列單片機(jī)，8051類單片機(jī)主要由愛(ài)特美爾、三星和華邦等公司改良更新，運(yùn)行速度更快，電源電壓的動(dòng)態(tài)范圍更廣，價(jià)格更低。（2） 艾特美爾公司的AVR系列單片機(jī)，艾特美爾利用Flash技術(shù)研發(fā)出精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)的高速8位單片機(jī)，且與8051系列單片機(jī)相兼容。其可靠性更高，運(yùn)行速度更快。（3） 德州儀器公司的MSP430系列單片機(jī)，MSP430系列單片機(jī)美國(guó)德州儀器公司推出的一種16位超低功耗的混合信號(hào)

46、處理器。它的處理能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快、集成度高、外部設(shè)備豐富、超低功耗。由于需要單片機(jī)超長(zhǎng)的持續(xù)工作時(shí)間，所以選用超低功耗的MSP430系列單片機(jī)，其性能符合要求，并且性價(jià)比高，降低了系統(tǒng)的成本。它的工作模式可以通過(guò)設(shè)置狀態(tài)寄存器中的SCG1、SCG2、OSCFF、CPUOFF位來(lái)控制。 6 種操作模式、控制位及時(shí)鐘狀態(tài)見(jiàn)表4-1。表4-1 MSP430操作模式活動(dòng)模式AMSCG1=0；SCG0=0OSCOFF=0；CPUOFF=0CPU處于活動(dòng)狀態(tài)；MCLK活動(dòng)；SMCLK活動(dòng)；ACLK活動(dòng)。低功耗模式0SCG1=0；SCG0=0OSCOFF=0；CPUOFF=1CPU被禁止?fàn)顟B(tài)；MCLK被禁

47、止?fàn)顟B(tài)；SMCLK活動(dòng)；ACLK活動(dòng)。低功耗模式1SCG1=0；SCG0=1OSCOFF=0；CPUOFF=1CPU被禁止?fàn)顟B(tài)，如果DOC未作用MCLK則DOC直流發(fā)生器被禁止；MCLK被禁止?fàn)顟B(tài)；SMCLK活動(dòng)；ACLK活動(dòng)。低功耗模式2SCG1=1；SCG0=0OSCOFF=0CPUOFF=1CPU被禁止?fàn)顟B(tài)；如果DOC未作用MCLK則DOC被禁止；MCLK被禁止；SMCLK被禁止；ACLK活動(dòng)。低功耗模式3SCG1=1；SCG0=1OSCOFF=0；CPUOFF=1CPU被禁止?fàn)顟B(tài)；DOC被禁止，直流發(fā)生器被禁止；MCLK被禁止；SMCLK被禁止；ACLK活動(dòng)。低功耗模式4SCG1=1；

48、SCG0=1OSCOFF=1；CPUOFF=1CPU被禁止；MCLK被禁止；SMCLK被禁止；ACLK被禁止。4.2采集端硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采集端主要由壓力傳感器、微控制器、RF射頻發(fā)射器、天線以及電池5個(gè)部分組成。由于采集端工作在高速旋轉(zhuǎn)的輪胎內(nèi)部，其工作環(huán)境比較惡劣。所以，要穩(wěn)定可靠工作5年以上，關(guān)鍵技術(shù)是射頻通訊可靠性、天線性能優(yōu)化和保證低功耗。MPXY8300傳感器是飛思卡爾公司將一個(gè)壓力和溫度傳感器、一個(gè)8位微控制器、一個(gè)RF發(fā)射器和一個(gè)雙軸加速器集成到同一芯片上而開(kāi)發(fā)出專門輪胎氣壓檢測(cè)的系統(tǒng)級(jí)傳感器。這樣，使的傳感器滿足體積更小、重量更輕和功耗更低的要求?；緟?shù)：（1）壓力測(cè)量范圍：

49、100-450kPa或100-800kPa可選；（2）測(cè)量精度±7kPa；（3）工作溫度：-40+125（4）內(nèi)核控制器：512字節(jié)RAM；（5）同時(shí)集成8K字節(jié)FLASH；（5）具有內(nèi)部PWU定時(shí)器可定時(shí)喚醒MCU。（6）內(nèi)部315/434MHzRF發(fā)射器。RF調(diào)制模式ASK/FSK調(diào)制可選。 其引腳圖如下圖4-4所示：圖4-4 8300引腳各個(gè)引腳功能見(jiàn)下表4-2：表4-2 8300引腳功能引腳序號(hào)說(shuō)明VDD16數(shù)字電路電源正極VSS17數(shù)字電路接地AVDD10模擬電路電源正極AVSS9模擬電路接地VCAP8用在RFX生成高于VDD電壓時(shí)VRF7VRF 管腳為RFX提供電源輸出電

50、壓，并應(yīng)通過(guò)電感連接到RF管腳RVSS5RF輸出放大器中的功率應(yīng)通過(guò)RVSS 管腳返回電源RF6RF管腳是器件供應(yīng)給外部天線的RF數(shù)據(jù)XO4為RF管腳提供載頻和數(shù)據(jù)速率XI3為RF管腳提供載頻和數(shù)據(jù)速率PTA015作為L(zhǎng)F線圈低電平信號(hào)的差分輸入通道PTA114作為L(zhǎng)F線圈低電平信號(hào)的差分輸入通道PTA213通用I/O管腳PTA312通用I/O管腳PTA51通用I/O管腳PTA62通用I/O管腳BKGD18器件置入后臺(tái)調(diào)試模式RESER11用于測(cè)試和建立BDM條采集端電路圖如圖4-5所示：圖4-5 采集端電路圖4.3.接收端硬件電路的設(shè)計(jì)4.3.1 MC33594電路的設(shè)計(jì)MC33594是一個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯纹?/p>