汽車(chē)輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)

1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào)：學(xué) 院:自動(dòng)化工程學(xué)院班 級(jí):題 目:汽車(chē)輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)目 錄第1章 選題背景11.1 實(shí)際需求11.2 選題意義1第2章 方案論證32.1 設(shè)計(jì)要求32.2 總體設(shè)計(jì)32.3 軟件設(shè)計(jì)32.4 硬件設(shè)計(jì)4第3章 具體電路設(shè)計(jì)53.1 傳感器電路53.2 A/D轉(zhuǎn)換電路63.3 顯示電路63.4 聲光報(bào)警電路73.5 整體電路8第4章 結(jié)果分析與總結(jié)9第5章 設(shè)計(jì)心得體會(huì)10第1章 選題背景1.1 實(shí)際需求如今，隨著交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，高速公路網(wǎng)絡(luò)的日趨發(fā)達(dá)，車(chē)輛行駛速度的不斷攀升，交通隱患的防范問(wèn)題迫在眉睫，如因車(chē)胎漏氣和爆炸等原因造成的交通事故，

2、很多是由輪胎的工作溫度過(guò)高或者不合理胎壓引起的。研究汽車(chē)輪胎胎壓檢測(cè)系統(tǒng)，就對(duì)現(xiàn)代汽車(chē)行駛時(shí)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和操縱穩(wěn)定性具有尤為重要的現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)調(diào)查，全美平均每年有26萬(wàn)起交通事故是由于輪胎氣壓低或滲漏造成的；而在高速公路上發(fā)生的交通事故有70%是由于爆胎引起的；此外，每年75%的輪胎故障是由于輪胎滲漏或充氣不足引起的。統(tǒng)計(jì)表明：交通意外增加的主要原因是高速行駛中因輪胎故障引起的爆胎。另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)，在中國(guó)，46%的高速公路交通事故是由于輪胎故障引起的，這其中僅爆胎一項(xiàng)就占事故總量的70%。所以，對(duì)于汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制以及普及迫在眉睫。1.2 選題意義生命是極其可貴的。汽車(chē)胎

3、壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在輪胎一出現(xiàn)危險(xiǎn)征兆時(shí)就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并同時(shí)報(bào)警，最大限度地將事故消滅在萌芽狀態(tài)，從而極大地提升了車(chē)輛高速行駛的安全性，這一優(yōu)勢(shì)在高速公路上表現(xiàn)更為明顯。隨著外國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的制定以及技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)于汽車(chē)使用的汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也開(kāi)始制定標(biāo)準(zhǔn)。而今，隨著國(guó)家政策的投入和批準(zhǔn)，以及人民對(duì)生命安全的重視，這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)也開(kāi)始蓬勃發(fā)展。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)市場(chǎng)調(diào)查表明，國(guó)內(nèi)輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品有推出，但都是技術(shù)性能不甚完善簡(jiǎn)易系統(tǒng)產(chǎn)品，存在以下缺點(diǎn)：系統(tǒng)工作壽命極短；系統(tǒng)在低溫或高溫環(huán)境下失效；工作可靠性較差。而性能可靠、功能完善、技術(shù)成熟的產(chǎn)品均是一些國(guó)外知名公司的品牌產(chǎn)品，但價(jià)格較為昂貴。因

4、此，研制性能可靠、功能完善并且價(jià)格能為當(dāng)前多數(shù)國(guó)內(nèi)消費(fèi)者所接受的輪胎爆胎預(yù)警技術(shù)產(chǎn)品很有必要。國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)正迫切需求成熟的輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)及產(chǎn)品的投放市場(chǎng)以解決因輪胎爆胎而引起的行駛安全性問(wèn)題。同時(shí)，本課題更加貼近日常生活，可以將自己學(xué)習(xí)到的東西應(yīng)用到生活中去，對(duì)所學(xué)到的知識(shí)有更準(zhǔn)確的理解。第2章 方案論證2.1 設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)主要功能為檢測(cè)輪胎胎壓，并且進(jìn)行人機(jī)交互，將信息傳遞給駕駛?cè)藛T，并且能夠在胎壓越過(guò)上下限進(jìn)行聲光報(bào)警。2.2 總體設(shè)計(jì)測(cè)量部分是利用傳感器檢測(cè)壓力信號(hào)，得到微弱的電信號(hào)，而后經(jīng)處理電路處理后，送A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，控制器接受來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)

5、字信號(hào)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的大氣壓強(qiáng)，并將其送到顯示單元中，并且能夠判斷是否超越上下限。2.3 軟件設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)流程框圖如下：開(kāi)始定時(shí)中斷中斷子程序選擇輪胎讀壓力超限是否超限報(bào)警顯示2.4 硬件設(shè)計(jì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象傳感器變送器A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī)聲光報(bào)警顯示設(shè)備第3章 具體電路設(shè)計(jì)3.1 傳感器電路在傳感器方面。本次設(shè)計(jì)使用MPX4115壓力傳感器，MPX4115系列壓電電阻傳感器是一個(gè)硅壓力傳感器。這個(gè)傳感器結(jié)合了高級(jí)的微電機(jī)技術(shù)，薄膜鍍金屬。還能為高水準(zhǔn)模擬輸出信號(hào)提供一個(gè)均衡壓力。在 0-85的溫度下誤差不超過(guò)1.5% 溫度補(bǔ)償是-40-125。傳感器電路如圖3-1所示，氣壓傳

6、感器MPX4115的管腳說(shuō)明如下表3-1所示：圖3-1表3-13.2 A/D轉(zhuǎn)換電路因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)壓力傳感器MPX4115 輸出的是模擬電壓，因此，必須進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換才能交由單片處理。關(guān)于A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程，本設(shè)計(jì)采用ADC0832轉(zhuǎn)換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬電壓數(shù)字化的處理。ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過(guò)DI

7、數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3-2所示圖3-23.3 顯示電路液晶顯示屏（LCD）用于數(shù)字型鐘表和許多便攜式計(jì)算機(jī)的一種顯示器類(lèi)型。LCD顯示使用了兩片極化材料，在它們之間是液體水晶溶液。電流通過(guò)該液體時(shí)會(huì)使水晶重新排列，以使光線無(wú)法透過(guò)它們。因此，每個(gè)水晶就像百葉窗，既能允許光線穿過(guò)又能擋住光線。選擇LCD1223作為顯示器，可以更加直觀的顯示輪胎壓信息。LCD顯示屏引腳功能為：VDD：邏輯電源正 GND(VSS)： 邏輯電源地 VO(VEE)：LCD驅(qū)動(dòng)電源 RESET：復(fù)位端,對(duì)于68系列MPU:上升沿(L-H)復(fù)位，且復(fù)位后電平須保持為高電平對(duì)于80系列

8、MPU:下降沿(H-L)復(fù)位，且復(fù)位后電平須保持為低電平。 E1：讀寫(xiě)使能。 R/W：讀寫(xiě)選擇。 A0：數(shù)據(jù)/指令選擇 高電平：數(shù)據(jù)D0-D7將送入顯示RAM； 低電平：數(shù)據(jù)D0-D7將送入指令執(zhí)行器執(zhí)行。 D0-D7：數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。BL+/BL-：LED背光電源。顯示電路如圖3-3所示，圖3-33.4 聲光報(bào)警電路 報(bào)警電路如圖3-4所示，報(bào)警電路為聲光報(bào)警，當(dāng)胎壓值超過(guò)上下限的時(shí)候使用紅色LED燈在視覺(jué)上進(jìn)行提醒，使用喇叭在聽(tīng)覺(jué)上進(jìn)行提醒，保證行車(chē)安全。這個(gè)地方?jīng)]使用蜂鳴器，因?yàn)闉榱烁袑?shí)用性，喇叭可以進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)當(dāng)前胎壓，使駕駛員了解車(chē)況。圖3-43.5 整體電路第4章 結(jié)果分析與總

9、結(jié)本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)胎壓檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車(chē)胎壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且能夠定時(shí)顯示汽車(chē)實(shí)時(shí)胎壓，當(dāng)汽車(chē)胎壓超過(guò)上下限時(shí)，可以進(jìn)行聲光報(bào)警。選用的MPX4115壓力傳感器，這種傳感器能夠滿足設(shè)計(jì)要求，誤差小于±0.1bar，適應(yīng)性好，能夠在胎內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。選用80C51單片機(jī)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的輸入的信號(hào)進(jìn)行處理判斷，進(jìn)行報(bào)警以及顯示。顯示器選用LCD液晶顯示器，分時(shí)顯示不同輪胎的胎壓值。基本滿足了日常生活中使用要求。在進(jìn)行模擬仿真的時(shí)候，使用滑動(dòng)變阻器模擬傳感器以及A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)輸入，通過(guò)改變阻值，模擬出汽車(chē)胎壓的變化。聲光報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然此設(shè)計(jì)還有很多不足，未來(lái)完善

10、過(guò)程中將會(huì)更加精確，功能更加完善，保護(hù)駕乘人員的行車(chē)安全。第5章 設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過(guò)此次計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，使我更加扎實(shí)的回顧掌握了有關(guān)數(shù)字電子，單片機(jī)硬件以及軟件，還有計(jì)算機(jī)控制等多門(mén)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)思考和查閱資料終于找出了解決辦法，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。課堂學(xué)到的知識(shí)只有能夠用到，才算真正的掌握，不能夠眼高手低。這次試驗(yàn)使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。掌握了常用元件的識(shí)別使用; 培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。從理論到實(shí)踐，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)