基于單片機(jī)的胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)方案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)設(shè)計(jì)方案題 目 基于單片機(jī)的胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級 電信1201 學(xué) 生 李文橋 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 趙保華 二一六 年 三 月 十 日學(xué)院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)生 李文橋 學(xué)號 設(shè)計(jì)題目 基于單片機(jī)的胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 一、選題背景與意義1.課題產(chǎn)生背景及其意義隨著交通運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，汽車數(shù)量和車速也越來越高。而伴隨著的則是對安全嚴(yán)重考驗(yàn)。而爆胎，疲勞駕駛，超速已經(jīng)成為了三大交通事故殺手。而其中以汽車爆胎的難預(yù)測和不確定性成為了司機(jī)頭疼不已的事情。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在

2、中國因?yàn)楸ヒl(fā)的事故比例達(dá)70%，在美國更是高達(dá)80%。因此怎么樣防止汽車爆胎原因成為了一項(xiàng)重要課題。據(jù)國家輪胎質(zhì)量監(jiān)督中心專家研究發(fā)現(xiàn)，汽車輪胎氣壓正常與否是一項(xiàng)重要因素。因此汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（簡稱TPMS）則變成了最理想的工具。汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。 所以輪胎氣壓情況檢測是必須的，而氣壓量是無法通過肉眼觀測的，而且在高速行駛時(shí)也是不實(shí)際的，TPMS可以幫助人們隨時(shí)隨地不間斷的監(jiān)測氣壓量。從經(jīng)濟(jì)性上考慮，據(jù)統(tǒng)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證氣壓量每下降十分之一而輪胎的壽命會縮短四分之一1。不僅如此，從油耗上看，汽車輪胎氣壓量下降時(shí)會使得輪胎與地面摩擦力下降，而且輪胎抓地力不牢導(dǎo)致油耗會上

3、升。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究氣量下降十分之一時(shí)在相同油量下汽車行駛會下降2%。同時(shí)在汽車保養(yǎng)方面，當(dāng)氣壓量下降時(shí)汽車底盤下沉，懸掛系統(tǒng)也會受到損傷，時(shí)間一長造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。不僅如此，這些損傷還會造成交通事故，造成人身安全危害。 2.國內(nèi)外研究和發(fā)展的概況早在2001年美國就通過了TRAD法案，法案要求到2007年所有美國銷售的新車都必須將TPMS作為標(biāo)準(zhǔn)配置。美國國家公路安全管理局（NHTHA）2002年頒布的法規(guī)要求監(jiān)控器在輪胎氣壓低于生產(chǎn)商推薦值的25%30%時(shí)向司機(jī)報(bào)警，建議從2004年開始新車應(yīng)安裝輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）。繼美國之后，歐洲也制定相應(yīng)的法規(guī)，要求其國內(nèi)的汽車廠商安

4、裝TPMS。在2004年美國印第安納波利斯博覽會上，加拿大輪胎設(shè)備公司推出了世界上第二套摩托車輪胎專用TPMS；第一套是由英國Metasystem公司2002年推出的。該產(chǎn)品能夠在摩托車行駛過程當(dāng)中監(jiān)測和顯示出每只輪胎的充氣內(nèi)壓和溫度信息，如果出現(xiàn)偏差，就會通過報(bào)警燈提醒乘騎者注意。日本阿爾卑斯電氣公司開發(fā)的不需要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)。國外的TPMS產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)成熟，能夠經(jīng)受57萬公里的使用測試

5、，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。TMPS的研究在中國剛剛起步。目前各廠家的重點(diǎn)并非是如何開拓市場，而是如何提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量。目前國內(nèi)的TPMS系統(tǒng)問題不少：國內(nèi)需配備專用的主機(jī)、顯示屏；需要在車內(nèi)固定和接線，安裝繁瑣、影響美觀、整車廠難以配裝；不能設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)胎壓、無法保障輪胎合理使用；不具備抗干擾的清晰語音提示報(bào)警功能，會造成駕駛員視線轉(zhuǎn)移；因輻射效率、編碼糾錯(cuò)性能差、在惡劣環(huán)境下漏報(bào)嚴(yán)重。直接式TPMS產(chǎn)品無線信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性可靠性不足，電池壽命問題，傳感器壽命和耐久性問題。此外，TPMS零組件主要靠進(jìn)口，缺乏自主

6、知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。2、 設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容研究本課題設(shè)計(jì)的是一種基于單片機(jī)的數(shù)字氣壓計(jì)，主要針對的是汽車輪胎胎壓計(jì)的設(shè)計(jì)。汽車輪胎胎壓計(jì)是通過氣壓傳感器獲取與汽車輪胎胎壓相對應(yīng)模擬電壓值，并經(jīng)過V/F變換輸入到單片機(jī)進(jìn)行處理，從而實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)氣壓值。由于使用胎壓計(jì)有一定的參數(shù)要求，設(shè)計(jì)數(shù)字氣壓計(jì)時(shí)要仔細(xì)了解這些參數(shù)以防止使用不當(dāng)而損壞胎壓計(jì)。汽車輪胎胎壓計(jì)采用高性能絕對壓力傳感器，屏幕顯示出高準(zhǔn)確度的汽車輪胎胎壓，實(shí)現(xiàn)了對輪胎壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)汽車輪胎壓力處于非正常狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，通過報(bào)警來通知駕駛員，防止輪胎爆胎的發(fā)生，以達(dá)到安全駕駛的目的。2. 預(yù)期研究結(jié)果駕駛者可以根據(jù)顯示數(shù)據(jù)及時(shí)地對輪胎

7、進(jìn)行加氣或放氣，發(fā)現(xiàn)滲漏可以及時(shí)處理，讓意外能在小處化解。  功能： (1) 全時(shí)監(jiān)測輪胎壓力；  (2) 輪流顯示當(dāng)前輪胎壓力及溫度； (3) 高壓低壓報(bào)警，高溫報(bào)警； (4) 快速漏氣報(bào)警； (5) 主機(jī)電池低電量提示； (6) 停車時(shí)顯示屏自動關(guān)閉； (7) 電池供電時(shí)主機(jī)可自動進(jìn)入停車省電模式； (8) 可根據(jù)車型及輪胎位置設(shè)定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)壓力值。三、設(shè)計(jì)方案1.總體設(shè)計(jì)由于測量時(shí)被測氣壓由氣壓傳感器

8、轉(zhuǎn)換為模擬的電壓輸出，此輸出信號不能直接交由單片機(jī)處理。因此，需要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊把氣壓傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖（其頻率隨輸入電壓呈線性變化）。通過單片機(jī)接收該脈沖信號，得到單位時(shí)間內(nèi)獲得的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關(guān)系式計(jì)算出所對應(yīng)的實(shí)際氣壓值，最后通過LCD顯示電路顯示給用戶。根據(jù)功能及技術(shù)要求，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如圖1所示。圖1 總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖通過對單片機(jī)各個(gè)端口的設(shè)置，以及定時(shí)器工作方式和串行口工作方式的選擇，并對定時(shí)器和串行口進(jìn)行初始化用以實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)和各個(gè)功能模塊芯片之間通訊和聯(lián)絡(luò)的設(shè)定。在主程序模塊中關(guān)鍵是使單片機(jī)初始化，以及分配地址空間交代程序中各個(gè)變量

9、等。其中最為關(guān)鍵的是連接子程序的各個(gè)功能模塊。檢測模塊功能主要是收集壓力信息，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過處理單元處理數(shù)據(jù)，再通過射頻無線傳輸出去。由傳感器將信息傳入微處理器中，再由微處理器對格式轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行編碼處理變成合適調(diào)制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式。具體設(shè)計(jì)如圖2所示：圖2 檢測模塊結(jié)構(gòu)圖。主機(jī)部分包括射頻信號接收裝置，接收之后傳入MCU進(jìn)行處理，從這些數(shù)據(jù)中提取各個(gè)輪胎壓力，在進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換后成為十進(jìn)制數(shù)據(jù)再在液晶屏上顯示。再經(jīng)過比較程序處理比較大小最終由比較結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警提示處理。具體設(shè)計(jì)如圖3所示。圖3 主機(jī)部分結(jié)構(gòu)圖。2. 硬件設(shè)計(jì)部分本系統(tǒng)采用集成的單片機(jī)主控，通過壓力傳感

10、器將氣壓信號送入帶A/D轉(zhuǎn)換的STC5A60S2單片機(jī)中，以及在相關(guān)模擬分立元件的輔助下進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以及其它的數(shù)據(jù)處理，將處理的結(jié)果送顯示部分進(jìn)行顯示。另外在設(shè)計(jì)過程中，除了以上主要功能外，本系統(tǒng)還加入了顯示時(shí)鐘，可時(shí)時(shí)顯示時(shí)間并有斷電保護(hù)，增加了硬件的趣味性和美感。使數(shù)字氣壓計(jì)功能更加完善，外觀更加完美。 3. 軟件設(shè)計(jì)部分本系統(tǒng)通過對單片機(jī)各個(gè)端口的設(shè)置，以及定時(shí)器工作方式和串行口工作方式的選擇，并對定時(shí)器和串行口進(jìn)行初始化用以實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)和各個(gè)功能模塊芯片之間通訊和聯(lián)絡(luò)的設(shè)定。在主程序模塊中我們關(guān)鍵是使單片機(jī)初始化，以及分配地址空間交代程序中各個(gè)變量等。其中最為關(guān)鍵的是連接子

11、程序的各個(gè)功能模塊。 首先設(shè)置計(jì)時(shí)器0和計(jì)數(shù)器1，當(dāng)計(jì)數(shù)器處于0狀態(tài)時(shí)返回，當(dāng)處于1狀態(tài)時(shí)進(jìn)入定時(shí)器0服務(wù)子程序。ET0=0時(shí)開始計(jì)數(shù)，然后判斷是否計(jì)數(shù)為10，為10就設(shè)定ET0=1、TR1=1，不為10則設(shè)定TR1=0、計(jì)數(shù)器復(fù)位，之后計(jì)算氣壓值、調(diào)用顯示函數(shù)，再返回ET0=1、TR1=1。流程圖如圖4所示：圖4 程序流程圖四、參考文獻(xiàn)1  陳勇.直接式輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究D.學(xué)位論文,2009 2  盧敏汽.車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)D.學(xué)位論文,2010 3  李珊.基于SP12的汽車輪

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14、#160; 基于SP12傳感芯片的輪胎壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 電子技術(shù)應(yīng)用, 2007(07)  10 廖敏娜，張向文，顧明亮.基于MPXY8300胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 桂林電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院,2011 11 張慶良，高志賢.基于NPX1的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)J .邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2013 12 李學(xué)海.PIC單片機(jī)實(shí)用教程（基礎(chǔ)篇）M .北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003 13 鄭賢忠.基于有源RFID技術(shù)的車輛識別與

15、控制終端系統(tǒng)研究D.武漢理工大學(xué)碩士論文2010 10 黃友，張向文.基于SP37的輪胎壓力檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 桂林電子科技大學(xué)電子工程與自動化學(xué)院,2010  14 李念強(qiáng)，王玉泰，張魯， 張羽. 單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社， 2007.4:108-11015  Fujikawa T，F(xiàn)unazaki,A,and Yamazaki,S;Tire Tire Temperatures in Actual Contact AreasM;Tire Science&#