基于单片机的轮胎压力检测报警器的设计与实现

中北大学2009届毕业设计说明书

目 录

1 绪论 .............................................................. 1 1.1 课题的提出背景及研究意义 ........................................ 1 1.1.1 课题的提出背景 ................................................ 1 1.2 当前国内外相关技术的应用现状及发展趋势 .......................... 2 1.2.1 TPMS 的应用现状 ............................................... 2 1.2.2 当前国内外相关技术的发展趋势 .................................. 3 2 汽车轮胎气压实时监测系统工作原理 .................................. 5 2.1 系统工作原理 ..................................................... 5 2.1.1 轮胎爆胎机理 .................................................. 5 2.1.2 轮胎气压实时监测算法 .......................................... 7 2.2 汽车轮胎气压实时监测系统方案设计 ................................ 8 2.2.1 系统方案论证 ................................................... 8 2.2.2 系统设计要求 .................................................. 9 2.2.3 系统方案设计 ................................................. 11 3 汽车轮胎气压实时监测系统的硬件设计 ............................... 13 3.1 系统硬件设计 ................................................... 13 3.2 轮胎模块设计 ................................................... 13 3.2.1 核心微控制器 MC68HC908RF2 .................................... 14 3.2.2 测量电路设计 ................................................. 15 3.2.3 发射电路设计 ................................................. 16 3.3 主机模块设计 ................................................... 19 3.3.1 核心微控制器 MC68HC908KX8 .................................... 19 3.3.2 接收电路设计 ................................................. 20 3.3.3 人机接口 ..................................................... 21 3.4 显示电路设计 ................................................... 23 3.5 系统功耗设计 ................................................... 24 3.6 系统硬件设计的抗干扰技术 ....................................... 26 4 汽车轮胎气压实时监测系统的软件设计 ............................... 27

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4.1 系统软件设计 ................................................... 27 4.2 MC68HC908 系列微控制器的程序开发 ............................... 27 4.2.1 汇编程序框架结构 ............................................. 28 4.2.2 汇编程序框架结构 ............................................. 28 4.3 轮胎模块的软件设计 ............................................. 29 4.3.1 轮胎模块的监控软件及其中断子程序 ............................. 30 4.3.2 传感器测量程序及算法 ......................................... 31 4.4 数据无线收发模块的软件设计 ..................................... 32 4.4.1 数据无线收发的通信协议 ........................................ 33 4.4.2 数据无线发射软件设计 ......................................... 34 4.4.3 数据无线接收软件设计 ......................................... 34 4.5 主机模块的监控软件设计 ......................................... 36 4.6 汽车轮胎气压实时检测系统软件设计的特点 ......................... 36 5 结论 ............................................................. 39 5.1 本文工作总结 ................................................... 39 5.2 今后待研究的问题 ............................................... 39 参 考 文 献 ......................................................... 41 致 谢 .............................................................. 43

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1 绪论

汽车时代的到来，改变的不仅仅是人们的代步方式，更有人们的生活方式乃至整个社会文化。同样，一个时代的典型核心技术产品也带动着整个产业的技术发展趋势。随着家用汽车对现代家庭日常生活的冲击，汽车的安全与环保，已不仅仅是汽车产品性能的体现，更代表着未来汽车工程科学与相关学科的发展方向。智能化系统无处不在地发挥着它们的效能，为人类社会文明进步、经济发展保驾护航，同样也被大量地应用到汽车产品上。把现代电子技术的发展成果应用到汽车产品上的汽车电子技术，必将有力地推动安全、环保的汽车时代的到来。 1.1 课题的提出背景及研究意义

轮胎气压实时检测系统是一种新型的主动直接式轮胎压力监测装置，在汽车

行驶时对轮胎气压进行实时自动监测一种先进主动式安全装置，国际上通常又被叫做轮胎压力监测系统，英文通称 Tire Pressure Monitoring System，简称 TPMS[1]。轮胎压力监测技术是当前汽车工业领域汽车电子技术发展的热点，符合未来汽车的智能安全及环保节能的发展方向，将成为未来汽车必备的安全驾驶配备之一，具有极佳的市场前景和巨大的潜在效益。 1.1.1 课题的提出背景

轮胎是汽车行驶系统的重要部件之一，其性能的优劣，将直接影响汽车的行

车安全和运行效率。保持合适的轮胎压力是每个汽车驾驶员都应时刻关注的问题，轮胎充气压力超过或低于标准压力值，轻则增加车辆油耗，缩短轮胎使用寿命，重则威胁行车安全。轮胎气压不足，容易导致轮胎内壁帘线的松散断裂；轮胎气压高于标准值时，磨损加剧，花纹底部开裂，汽车的平顺性变坏，导致汽车操纵性能降低。行驶中如遇到障碍物的冲击，则易发生轮胎破裂，缩短轮胎的使用寿命，影响汽车的行驶安全性。统计数据表明，当轮胎压力低于其额定值 0.03MPa时，轮胎的正常使用寿命将会减少约 25%；当轮胎压力高于标准值 25%时，其寿命将会降低 15%~20%；对于轿车，其轮胎压力每下降 0.05MPa，其承载力就减少 100N[1]。根据德国联邦统计局的车辆事故统计数据，约 80%的轮胎漏气是由于轮胎气压不足造成的。可见，标准的轮胎压力对汽车的正常行驶极其重要，这在汽车高速行驶时显得更为突出。

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当汽车高速行驶时，如果轮胎压力低于标准值，轮胎会急剧升温而脱层，最后导致轮胎破裂漏气。另外，如果前轮左右轮胎的气压不同，其后果是汽车的行驶方向不稳定；如果后轮左右轮胎的气压不同，会造成局部超载而加剧轮胎的磨损；由于气压不同的双轮胎并装，使气压高的轮胎负荷过重而出现早期磨损或爆胎。安全专家指出：时速超过 160 公里以上，爆胎而造成的死亡率几乎接近 100%。在中国高速公路上发生的交通事故有 70%是由于爆胎引起的，而在美国这一比例高达 80%，每年有 26 万起交通事故是由于轮胎压力偏低、偏高或渗漏引起的，造成巨大的经济损失和生命危害。

综上所述，本文的研究意义主要体现在 …… 此处隐藏：4332字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……