基于wsn的汽车轮胎胎压监测系统的设计

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1、摘要轮胎作为汽车最重要的零部件之一，发挥着巨大的作用：其中，最主要作用是传送牵引力和制动力，使汽车能够行静自如；其次具有负载作用以及防震效果，保证汽车行驶的稳定性和舒适性。而轮胎在给人们提供诸多方便的同时，也存在着重大的安全隐患——爆胎。影响汽车爆胎的因素有很多，而最主要也是最难预见的便是轮胎内部的气压和温度。汽车轮胎胎压监测系统(TirePressureMonitoringSystem，简称TPMS)能够实时监测汽车轮胎内部气压和温度情况，并及时给出轮胎异常状况报警，使驾驶员能够直观的获取轮胎状况信息，尽量防止因爆胎引起的交通安全事故，提高汽车驾驶的安全性能。本文以此为背景，提出了基于无线传

2、感器网络的胎压监测系统的设计。本文分析了气压和温度对轮胎的影响，结合无线传感器网络的原理与架构，并针对TPMS体积大、重量高、轮胎检测模块使用寿命有限和很难保持实时监测的稳定性与可靠性等主要技术难点，详细研究了一套新型的TPMS硬软件设计方案。硬件方面，系统采用Infineon公司生产的SP370新型传感器和TDA5220无线射频芯片，采集数据后送至以TI公司的MSP430F149中央处理芯片的车载中央节点，通过数码管显示和报警单元与驾驶员进行信息交互。软件方面，围绕轮胎监测模块的低功耗设计，分析研究了各芯片内部结构及特点，并探索了合适的数据采集、处理和发送算法。提出了运用FSK调制解调方式、

3、曼彻斯特编码以及CRC校验方法的无线通信方式，提高了数据收发的稳定可靠性。通过对系统软硬件的调试实验，实现了对轮胎气压和温度的测量功能。测量结果在系统误差范围内，满足TPMS性能要求。对系统功耗作出估算，预测系统的使用寿命。最后对本设计方案进行了分析和总结，提出了本方案的不足之处及进一步研究方案。关键词：胎压监测系统；无线传感器网络；低功耗；SP370；TDA5220；IAbstractTireisoneofthemostimportantcomponentpartsofcars.Withthepopularizationofcars,Tireisoneofthemostimportantpa

4、rtsandcomponentsofcarswhichcontributesalotinthecourseofdriving.Themainfunctionistotransmittractionandbrakingforcewhichcanmakecarsdrivingandstopfreely.DrivingcomfortandstabilitycanbeGuaranteedbyitsfunctionofloadingandshockproof.Thetireinprovidingconveniencetopeopleatthesametime,therearealsosignifican

5、tsecurityrisks——tireburst.Therearemanyfactorstoresultintireburst,andthemainandthehardestpredictablethingsaretheinternalpressureandtemperatureoftire.TirePressureMonitoringSystemcanreal-timemonitortheinternalpressureandtemperatureoftireandgiveanalarmintimesothatthedrivercanintuitivelyknowthesituationo

6、ftireasfaraspossibletoavoidtrafficaccidentscausedbytireburst,andthesafetyofdrivingcanbeimproved.Basedonthisphenomenon,thedesignofTirePressureMonitoringSystembasedonWirelessSensorNetworkisproposed.Inthistext,theinfluencebecauseoftirepressureandtemperatureisanalyzed.Anew-stylehardwareandsoftwaredesign

7、ingschemeofTPMSisstudiedparticularlywhichcombinesthetheoryandframeworkofwiresensornetworkandaimsatthemaintechnologicaldifficultyonoversizedvolume;overtoppedweight;limitedbatterylife;notreal-timemonito