汽车轮胎气压监测系统的设计

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1、汽车轮胎气压监测系统的设计【摘要】本设计介绍轮胎压力监测系统的设计和相关技术问题。该系统由压力传感器模块和中央接收机组成。压力传感器、微控制器和收发一体射频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】轮胎气压;监测系统;设计1.引言由于汽车业的高速发展和交通道路的不断扩大，行车安全问题在人们的生活中越来越受关注，汽车造成的交通事故每年都在上升。其中由轮胎气压引起的事故的比例非常高，让人们对轮胎的气压不可小视。当前，轮胎

2、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，于是汽车轮胎气压监测系统应运而生，汽车轮胎压力监测技术是一种能够切实有效的防止和减少由于轮胎爆胎引起交通事故的方法。轮胎压力监测系统的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，保障行车的安全。6轮胎压力监测系统一般是安装在轮毂上，通过内置的传感器感应轮胎内的气压变化，把气压信号变为电信号，通过无线发射装置将信号发射到接收器上，在显示器上显示各种数据变化或以蜂鸣等形式，驾驶者可以根据显示数据及时地对轮胎检查进行加气或放

3、气，发现渗漏可以及时处理，让大意外能在小处化解。2.汽车轮胎气压监测系统的基本工作原理汽车轮胎气压监测系统通过全天候对轮胎里的气体压力进行监测，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。整个系统主要由为轮胎内数据采集及发射系统、数据接收及显示报警系统两个子系统组成，如图1所示。图1系统原理方框图图2轮胎压力监测系统总体框图在数据采集及发射系统中，数据采集模块先将汽车轮胎内压力温度变化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。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将模拟信号转换成数字信号。

4、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。3.系统的硬件设计3.1硬件的总体设计6根据功能及技术要求，该系统方案的总体框图如图2所示。我们可以看出，此轮胎压力监视系统需要四个采样端和一个接收端，四个采样端都需要和接收端进行数据间的传输。3.2采样端的硬件总体设计采样端即信号收集与发射系统，其设计框图如图3所示。它的作用是信号采集处理和信号发射。从压力传感器出来的信号，由微处理器完成采样，然后把微处理器的数据分析处理后，再进行软件编码，并将数据流送给射频发射电路里，信号经调制后发

5、射给数据接收及处理系统。图3采样端的设计框图3.3接收端的硬件总体设计接收系统由解调电路、接收处理、声光报警及人机接口四部分组成，如图4所示。解调电路将轮胎发射出来的射频信号放大解调后，把数字信号送给微处理器串行接口。微处理器进行译码，从数据流中提取各轮胎的位置和压力值的情况;然后作出相应的处理，将当前压力值，声光报警等进行更新。人机接口部分主要包括LED指示，按钮等。LED主要起指示轮胎位置和显示当前安全状况。按钮则可以进行系统的功能读取当前轮胎压力大小。图4接收端的设计框图图5采样端软件流程图4.系统的软件设计64.1采样端的软件设计采用C语言编写采样端的程序

6、：程序中通过汇编代码严格控制各组件的工作时间。子机系统中相邻两个轮胎间隔3秒发射一包数据给主机，发射该包数据所需时间约为400毫秒，含有3组地址和压力数据。每个轮胎数据的发射时间间隔为12秒。各子机每隔12秒被唤醒监视压力。各子机软件结构大致相同。主要由两大部分组成，即采样和软件异步串行通讯。每两个轮胎中的子机发射数据的间歇时间为3秒。各子机每休眠11.6秒将被系统唉醒一次，监视轮胎压力变化是否过大;如果过大，则立刻向主机报警。各子机每12秒固定向主机更新一次压力数据。发射间歇休眠11.6秒发射。采样端软件流程图如图5所示。系统上电初始化后就开始测量数据。如果测量

7、的数据是一个新的最大或者最小值（在传输数据之间的时间内），就把它储存在RAM。如果这次所测数据变化值没在系统所设定的最大值内则立刻进行数据传输，否则计数自减。正常情况下，每经过10次测量。大约30多秒时间，监视模块将传送一次数据。nrf401完全由PIC控制，包括数据的发送和功耗管理。这种软件处理既可以有效地节省能源，又能实时地监控汽车轮胎压力的突变。4.2接收端的软件流程设计6接收端的软件流程图如图6所示。根据接收端功能要求，按照接收端通信流程，上电后，PIC初始化自身，并配置nrf401，LCD显示系统信息。此后单片机等待nrf401传来数据，接到数据后，单片

8、机进行数据