基于zigbee的轮胎压力监测系统设计

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1、河南科技大学硕士学位论文基于ZigBee的轮胎压力监测系统设计姓名：贾亚沛申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：陈家新20091201摘要论文题目：基于ZigBee的轮胎压力监测系统设计专业：控制理论与控制工程研究生：贾亚沛指导教师：陈家新教授摘要随着汽车工业的蓬勃发展，人们越来越关注行车安全问题。经统计分析，由于胎压不足引起的爆胎事故占了高速路上恶性交通事故中很大的比例。因此，怎样防止爆胎已经是一个很重要的课题。轮胎压力监测系统（TirePressureMonitoringSystem）能够对轮胎状态进行实时监控，并能够实现异常报警。它是一种事前报警系统，能够把

2、危险消灭在萌芽状态，保障人们的行车安全，减少爆胎事故的发生。本文在前人已有的基础上，针对直接式TPMS的一些不足，将ZigBee无线网络技术应用于轮胎压力监测系统的设计。论文首先分析研发TPMS在社会和经济方面的意义，说明TPMS的重要性；介绍ZigBee技术的特点，并阐述了网络系统具有低功耗、低成本、高可靠性和易实现的优点。然后根据系统的技术要求和功能特点，详细介绍TPMS系统的基本原理，提出系统硬件的总体设计方案，并针对星型网络的实现和系统的低功耗管理提出了相应的方案；从实际应用出发，对系统软硬件的低功耗设计做了一定的改进：在软件方面，将异常时实时唤醒和正常时定时唤醒结合起

3、来，减少检测模块的发送次数，降低功耗；在硬件方面的低功耗设计就是选用高度集成的低功耗芯片CC2430和SP12来减少组件的数量，简化电路；对系统的抗干扰性做了进一步改进，利用ZigBee直接序列扩频技术和信号避免碰撞机制和合理设计PCB，提高了系统的抗干扰性。与现有的TPMS设计方案相比，改进后的方案在提高系统稳定性的同时，系统的体积更小，电路更简化，耗能更低，使用寿命更长。定位技术采用可靠、便捷和低成本的定位技术，引入ZigBee绑定机制，它在轮胎在换台保养后能够自动更新绑定链表，达到自动定位的功能。完成了系统的电气原理图和PCB图的设计；根据ZigBee无线通信协议完成了主

4、机和轮胎模块的数据交流。按系统的功能要求，本文完成了轮胎模块的数据采集和发送程序；主机模块的数据接收、存储和显示程序、数据处理程序和报警提示程序。最后，对轮胎模块进行了功耗分析，阐明了本设计满足低功耗设计要求。I摘要关键词：ZigBee；轮胎压力监测；TPMS；低功耗设计；无线传感器网络论文类型：应用研究II摘要Subject:TirePressureMonitoringSystemDesignBasedonZigBeeSpecialty:ControlTheoryandControlEngineeringName:JiaYapeiSupervisor:ProfessorChe

5、nJiaxinABSTRACTWiththevigorousdevelopmentoftheautomobileindustry,thereisgrowingconcernabouttrafficsafetyissues.Asthepuncturecasedbylackingoftirepressuretakingalargeproportionofbadtrafficaccidentsinthehighway,howtopreventthebursthasbecomeaveryimportantsubject.TirePressureMonitoringSystem(TPMS

6、)canrealizethepurposeofreal-timemonitoringoftireoperatingmodeandalarmingwhenitisinanabnormalcondition.Asapre-alarmsystem,itcaneliminatethepotentialsafetyhazardinthebeginning，ensuretrafficsafetyandreducethetirepuncture.Besides,TPMSalsocanimprovecarperformance,reducefuelconsumption,extendtires

7、ervicelifeandsoon.Basedonformerexperiencesandaccordingtosomedeficiencies,thedesignconceptofthereal-timetiremonitormodulegroundedonZigBeewirelessnetworktechnologyproposalisbroughtforwardonsomesufficientofPressure-SensorBasedTPMS.Firstly,thesignifica