毕业论文基于无线通信轮胎压力监测系统.docx

国中工206信商奉甫工学言曷商务学尿l0本科毕业论文（设计）基于无线通信的轮胎压力监测系统的设计系（部）电气工程系专业测控技术与仪器学号5014学生姓名指导教师提交日期年月日数据显示，国内高速公路交通事故有42%以上的是由于轮胎故障引起，其中爆胎引起事故占事故总量的80%之多，由此数据显示不难看出！轮胎压力监测系统(tiropressuremonitoringSyStem)是避免事故的重要保障之一。在汽车电子技术高速发展的前提下，目前国内采用的胎压检测系统主要分为两种类型：间接式的胎压监测系统和直接式胎压监测系统。本设计深入分析了TPYS研究现状和发展趋势，对比了间接式的胎压监测系统与直接式胎压监测系统的优缺点，选择直接式TPMS作为本设计的研究课题。本设计将通过在轮胎内部安装实时温度、压力监测模块，通过微处理器处理后，经过无线通信技术，发送至中央监视器，实时显示轮胎温度、压力值。当出现异常情况时能及时发出报警信息。关键字：直接式，温度传感器，压力传感器，报警，无线通信AbstractAccordingtostatistics,inChina,46%ofthehighwaytrafficaccidentsarecausedbyfaultytyres,theflattireaaloneaccountedfor70%oftotalaccidents,theNumbershowamazingitis!Tirepressuremonitoringsystem(tirepressuremonitoringsystem)TPMSisoneoftheimportantguaranteeforsafety.Onthepremiseofautomobileelectronictechnologyhighspeeddevelopment,thecurrentdomesticuseoftirepressuredetectionsystemismainlydividedintotwotypes:indirecttirepressuremonitoringsystemanddirecttirepressuremonitoringsystem.ThisdesignofTPMSresearchstatusanddevelopmenttrendwereanalyzed,andcomparedtheindirecttirepressuremonitoringsystemandtheadvantagesanddisadvantagesofdirecttirepressuremonitoringsystem,directTPMSischosenastheresearchtopicofthisdesign.Thisdesignwillbesenttoyoubyinstalledinsidethetirepressureandtemperaturesensor,thetemperatureinsidethetireinthecentralcontrolunit,thepressurevalueaftertheacquisition,processingthroughthewirelesswaytosenddatatomonitorinthemiddleofthecabininterio匚Thecentralmonitortoanalyzethedataofthetire,andthepressurevaluethroughwirelesstransmissionwaytoreturntothecockpit,real-timedisplayonthe1.CDscreen,whentheabnormalsituationcansendoutalarminformationinatimelymanner.Keywords；DirecttypeTemperatureSensorPressureSensorWarningWirelessCommunication目录第1章弓I言11.1课题研究背景11. 2课题的研究目的及意义11.3课题的国内外发展现状11.4本设计研究的内容2第2章系统方案设计32. 1系统总体设计32.1.l系统的工作原理32.1.2模块分析42.2系统方案选择42.2.1系统间接式TPMS52.2.2系统直接式TPMS52.2.3系统直接式TPMS与间接式TPMS比较52.3芯片选择52.3.1主控芯片的选择52.3.2压力、温度传感器的选择62.3.3无线通信模块的选择62.3.4显示模块的选择62. 1本章小结6第3章系统硬件设计73. 1单片机最小系统73. 2温度压力检测模块设计73. 3无线通信模块设计93. 4显示模块设计103. 5稳压模块设计103. 6报警模块设计113. 7本章小结11第4章系统软件设计124. ITPMS系统软件主程序设计124.2显示程序设计124.3无线通信程序的设计134. 4传感器BMP085程序的设计14第5章调试154.1 硬件制作与调试155. 2软件调试15第6章结论16第7章参考文献17第8章致谢18附件19第俾引言11课题研究背景随着汽车工业技术的飞速发展和车辆的剧增，随之带来的交通事故也不断的增多，在高速路段上由于轮胎问题引发事故的比例很大，因此车主对行驶中的轮胎压力状况也十分的关注。学着表示：轮胎压力直接影响着轮胎的寿命和汽车的使用性能。根据相关数据显示，高速路段汽车行驶速度在130公里以上行驶时，如果发生爆胎事故，车辆人员死亡率为100%O轮胎作为汽车不可缺失的一个重要部件，在全国高速交通路段上，由于轮胎引起的事故已占交通事故的一半以上。由此可见机动车辆行驶的安全与轮胎充气压力密切相关，轮胎气压过低或过高都会引发交通事故，因此如果能够实时监测轮胎气压并在气压出现异常时,及时向驾驶员报警,可以有效采取制动措施，那么可以减少危险的发生，提高行车安全性叫1.2课题的研究目的及意义随着社会生活速度的加快，人们不愿意在路上浪费时间的观念也根深蒂固，高速公路近年来确实给人们代来了很多的便利，全球的地域距离也得到了巨大的缩减，机动车辆的发明确实改善了人们的生活方式，但随之而来的恶性交通事故却屡屡令人震惊万分，全球各国人们都很关注重视这个问题，并且也已开始讨论或采取相应防范措施。轮胎压力监测系统意义体现在以下几个方面：1)用户方面：使用户高效、便捷的监测到轮胎的实时压力和温度,使车主坐在驾驶室就可以随时查看到轮胎压力信息;2)安全方面：轮胎压力监测系统(tirepressuremonitoringsystem)TPMS可以及时发现轮胎温度和压力状况，及时提醒车主或司机进行充放气操作，防范于未然，避免汽车事故的发生，确保行车安全；3)社会效益方面：TPMS系统能够很好的保障行使车辆的安全，不久的未来会有越来越多的汽车安装使用；4)经济方面：TPMS便于车主实时查看轮胎压力和温度状态，方便轮胎保养，也可以有效延长轮胎的使用寿命。13课题的国内外发展现状由于国外强制法规的推广，因此国外轮胎压力检测技术已经得到了普遍的认可和较大范围的应用。像美、日、德、法、英在几年前都已经取得了应用，并推出了一批新产品。到目前为止，国外许多车型都配备了轮胎压力监测系统(TPMS)0自从2002发布新车的数据不难看出，福特汽车，奥迪汽车等知名汽车厂商都预装了TPMS,另外许多国外汽车制造商也有TPMS装配在高端车型上，包括宝马Z8,欧宝威达2002版。2000年TPMS的生产开始引入中国。在市场上,因为国家没有强制性必须安装TPMS装置，然而大型货车安装TPMS装置成本高，一般的货运公司不愿意承担这样的高成本。国内汽车轮胎的使用环境比较好，在高质量的公路上，对轮胎可能造成的威胁是比较小的，也不能吸引私营业主足够的重视。因此TPMS在国内处于尴尬位置O国内技术方面，轮胎压力监测系统有很多相关类似的半成品和组装成品，但都属于国家建议安装范畴，因此成熟安装产品很少，性能可靠性未知，一些功能完善成熟的技术大多是国外大公司的品牌产品代理。TPMS的零部件主要靠进口，自主知识产权产品缺乏核心技术皈。胎压检测系统市场主要有两大类：间接式的胎压监测系统和直接式胎压监测系统。TPMS已经开发为模块化，TPMS模块将是集成度高，无线射频技术，系统稳定，节能低功耗，良好的经济性能与一身的发展方向呵。目前，轮胎压力检测系统产品正在成为新的汽车电子工业的标配热点，具有良好的市场发展前景，中国巨大的市场容量，未来使得国内汽车工业电子的研发和市场的推广上有着极大地热情和投入。1.4本设计研究的内容本设计系统功能实现为：通过在轮胎内安装压力和温度传感器，通过中央控制单元对轮胎内部的压力、温度值进行实时采集和处理后，经过无线通讯的方式将数据发送给驾驶室内部的接收器内，中央控制器收到送来的轮胎数据，进行采集分析，把压力值和温度值实时显示在液晶显示屏上，当出现异常情况时会及时发出报警信号，使驾驶人及时采取制动措施，以减少危险的发生。针对上述描述的系统功能，本课题主要研究内容如下：分析直接式TPMS的工作原理，并深入分析该系统的主要技术问题、综合国内汽车轮胎各方面因素进行分析，然后设计系统总体方案。系统硬件电路总体设计，收发信号的射频天线设计和匹配网络。系统软件的设计，编制程序并调试，实现系统功能。(4)对课题成果进行总结，撰写毕业设计论文。第2章系统方案设计汽车轮胎压力监测系统主要用于汽车行驶时，实时监测轮胎压力和温度，对异常情况如:轮胎漏气、胎压多高或过低、胎内温度过高进行预警提示，使驾驶员能够及时采取相应的措施，以保证汽车及人的生命安全。本章主要介绍TPMS的工作原理和方案介绍及系统的工作方式。2.1系统总体设计2.1.1系统的工作原理胎压、胎温实时检测和预警系统主要工作原理是：轮胎内部压力、温度传感器实时测量轮胎内部气压、温度数据，并把相应的数据转换成模拟电信号，放大电路对模拟电信号进行放大后，进入A/D转换器转换成相应的数字信号，并把该数字数据信号打成数据包，通过无线通信模块发送至接收方，无线接收模块调试接收模式,接收采集部分电路发送过来的数据,经过中央处理器的处理和分析，将该信号送给1.CD显示电路。直接式TPMS系统框图如图2.1所示。无线通信2.1.2模块分析根据本设计的目的，本设计米用TPMS两大模块构成：远程轮胎压力监视模块(RemoteTirePressureMonitoring简称RTPM)和接收显示模块组成。RTPM模块由压力/温度传感器、MCU和RF射频发射电路组成如图2.2和2.3所示。MCU主要针对压力、温度数据的处理以及RF发射控制和电源管理；RF射频发射电路将检测到的压力、温度数据通过无线射频发射出去切。压力传感器RF发射电路温度传感器图2.2RTPM模块框图接收显示模块，调制接收模式当接收到信号后，经过微处理器的处理分析，实时显示在液晶屏上温度和压力，如果超出设定值，会发出报警提示。计算机显示报警串口通信徵处理器RF接收电路图2.3中央控制器模块框图2.2系统方案选择轮胎压力监测系统(TPMS)是汽车电子系统中非常重要的一个部分，它的主要功能是监控汽车轮胎压力的异常情况并及时通知驾驶人，安装胎压监测系统可以有效地避免胎压异常引起的交通事故。轮胎压力监测系统(TPMS),根据获取轮胎压力和温