《汽車胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)【附程序圖】》15000字【論文】

PAGEPAGE23汽車胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要許多交通事故發(fā)生的原因不是由于駕駛?cè)藛T操作失誤，而是當(dāng)輪胎出現(xiàn)漏氣或充氣過多，會產(chǎn)生爆炸或者打滑等各種情況，尤其是高速行駛中這更有可能危機(jī)人們生命。智能監(jiān)測系統(tǒng)可以及時(shí)使駕駛員了解車輛車胎胎壓是否處于正常范圍。不但可以增加輪胎使用壽命，還提高了出行的安全性。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容就是針對目前胎壓智能監(jiān)測現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，查找相關(guān)資料進(jìn)行對比各種形式的智能監(jiān)測系統(tǒng)，以及他們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和分析。最后選擇設(shè)計(jì)一種直接測量胎壓的智能系統(tǒng)，這樣能準(zhǔn)確測量到車輛胎壓情況，避免了間接測量存在的弊端。具體測量原理就是把壓力傳感器放在輪胎內(nèi)部直接測量出胎壓大小。通過對比標(biāo)準(zhǔn)胎壓數(shù)值，當(dāng)兩者差值出現(xiàn)較大偏差時(shí)，這時(shí)候報(bào)警裝置就會向駕駛者發(fā)出提醒信號。從而降低車輛在行駛過程中存在的安全隱患。合理的胎壓還能延長輪胎使用壽命，增加乘坐者在行駛過程中的舒適性。關(guān)鍵詞：輪胎；壓力監(jiān)測；傳感器；采樣端；接收端目錄摘要 31緒論 11.1研究背景 11.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 21.2.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 21.2.2國外發(fā)展現(xiàn)狀 31.3研究目的 32TPMS的分類以及工作原理 62.1直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng) 62.2間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng) 73輪胎智能監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 83.1輪胎智能監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求 83.1.1輪胎智能監(jiān)測系統(tǒng)工作環(huán)境 83.1.2胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)需求分析 83.2胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 83.2.1各輪傳感器獨(dú)立向主機(jī)傳輸信號 83.2.2監(jiān)測端模塊設(shè)計(jì) 93.2.3主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)模塊設(shè)計(jì) 94元器件的選擇 104.1傳感器 104.2主控芯片 104.3RF射頻收發(fā)芯片 104.4電池 114.5天線 115.1輪胎監(jiān)測模塊硬件設(shè)計(jì) 125.2主機(jī)控制模塊硬件設(shè)計(jì) 145.3報(bào)警電路設(shè)計(jì) 155.4數(shù)據(jù)顯示電路設(shè)計(jì) 175.5信號接收電路 175.6通訊電路設(shè)計(jì) 185.7復(fù)位電路設(shè)計(jì) 185.8晶振電路設(shè)計(jì) 195.9電源電路設(shè)計(jì) 205.10時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 20結(jié)論 22參考文獻(xiàn) 241緒論1.1研究背景汽車從出現(xiàn)開始，就扮演者重要角色。研究人員也在不斷進(jìn)行對車輛的各個(gè)性能進(jìn)行優(yōu)化和升級。人們從對車輛要求也伴隨著自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升對車輛各個(gè)方面的性能要求也越來越高。國家在基礎(chǔ)建設(shè)投入方面也在不斷增加，路面質(zhì)量也是越來越高。車輛在路面行駛速度也越來越高，速度提高的同時(shí)也預(yù)示著發(fā)生交通事故的概率也越來越大。根據(jù)交通事故數(shù)據(jù)分析知道，車輛在高速行駛過程中，發(fā)生爆胎導(dǎo)致交通事故發(fā)生的原因就是因?yàn)檩喬ヌ寒惓?dǎo)致的。所以對輪胎胎壓進(jìn)行監(jiān)測是十分重要的。輪胎胎壓過高造成輪胎承受過高壓力，在受到?jīng)_擊時(shí)，輪胎向上彈起的趨勢加強(qiáng)。這就造成輪胎對地面附著能力下降，降低了駕駛員對車輛的操縱性。在遇到緊急轉(zhuǎn)彎時(shí)失去轉(zhuǎn)向能力，所以輪胎胎壓不能過高。同時(shí)如果胎壓過高在比較差的路面上行駛時(shí)，輪胎由于剛度過大還會使路面沖擊傳遞到簧載質(zhì)量上，造成垂直加速度變大，降低車輛乘坐舒適性。降低舒適性的同時(shí)還使懸架系統(tǒng)不斷受到較大沖擊，造成懸架系統(tǒng)中桿件的相對變形，降低懸架系統(tǒng)使用壽命。通過對輪胎胎壓進(jìn)行進(jìn)行監(jiān)測就能避免出現(xiàn)上述問題。我國對汽車相關(guān)規(guī)定還存在許多不足之處，沒有強(qiáng)制規(guī)定對輪胎胎壓進(jìn)行監(jiān)測，再加上駕駛者對車輛使用保養(yǎng)意識不足這就造成了車輛在長時(shí)間使用后存在許多安全隱患。[1]國外汽車行業(yè)起步較早，在車輛各個(gè)規(guī)定方面都相對來說比較完善，在輪胎胎壓監(jiān)測方面就做出了相關(guān)規(guī)定。規(guī)定車輛安裝智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，來提高車輛安全性。歐洲一些國家在這方面也開始緊跟美國，為了提高車輛安全性，也制定相關(guān)規(guī)定車輛必須安裝相關(guān)胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，來提高車輛在行駛過程中的安全性。但是由于廠家考慮到車輛制造成本問題，目前裝備智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的車輛還只是在中高檔車輛上面。中國車輛保有量在不斷上升，相信在不九未來國家也會出臺先關(guān)規(guī)定來針對車輛胎壓監(jiān)測問題作出相關(guān)規(guī)定。目前寶馬奧迪等相關(guān)廠家都對自己品牌的車輛安裝胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。目前來說TPMS還是比較高端的中型汽車輪胎配置,離廣泛被市場采用起來還有一段較長時(shí)間。圖1-1是目前奧迪某款車上沒有裝置的胎壓自動監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備。圖1-1奧迪原廠增強(qiáng)型胎壓監(jiān)測系統(tǒng)通過查閱相關(guān)數(shù)據(jù)我們可以知道：到20世紀(jì)20年代，美國等發(fā)達(dá)國家的車輛安裝胎壓監(jiān)測的比例已經(jīng)達(dá)到了78%，這個(gè)數(shù)據(jù)還在不斷上升。車輛在人們生活中不單單扮演一個(gè)基本的交通工具角色。在日常使用的過程中人們更加注重車輛各個(gè)性能表現(xiàn)。在關(guān)注性能前提的條件下，廠家需要做的就是保證車輛的安全性。為了提高車輛安全性，安裝了許多電子監(jiān)測裝置，來進(jìn)一步降低存在風(fēng)險(xiǎn)來提高車輛的安全性。車輛輪胎胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)，會越來越普及。胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）能很好的避免車輛輪胎因?yàn)樘寒惓６霈F(xiàn)交通事故的概率。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀查閱資料我們可以知道智能胎壓監(jiān)測的形式主要分為三種：直接式，間接式，復(fù)合式。間接式：具體工作原理就是把胎壓異常轉(zhuǎn)化為車輛轉(zhuǎn)速差。當(dāng)車輛輪胎左右壓力不同時(shí)，導(dǎo)致輪胎直徑大小不同，兩邊輪胎就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差，差速器就會工作。這樣就會知道輪胎左右壓力不同出現(xiàn)異常。直接式：通過名字就可以知道輪胎胎壓直接通過壓力傳感器來監(jiān)測，壓力傳感器直接把輪胎內(nèi)部壓力通過無線信號發(fā)送給接收模塊，直接通過處理把胎壓值顯示在顯示器上。當(dāng)數(shù)值低于或高于正常數(shù)值時(shí)就會發(fā)出警報(bào)提醒駕駛者胎壓出現(xiàn)異常。自動報(bào)警裝置發(fā)出相應(yīng)提醒信號。復(fù)合式：由于上述兩種形式的監(jiān)測系統(tǒng)存在弊端，直接式如果受到信號干擾，有可能當(dāng)胎壓出現(xiàn)異常時(shí)不能及時(shí)提醒駕駛者。間接式因?yàn)椴皇侵苯訙y量胎壓，當(dāng)差速器工作不能精確被監(jiān)測到時(shí)，也不能完全反映胎壓是否正常。復(fù)合式結(jié)合這兩種工作形式，當(dāng)兩種形式同時(shí)檢測到胎壓差值在合理范圍內(nèi)說明說明監(jiān)測系統(tǒng)工作正常，當(dāng)兩種系統(tǒng)監(jiān)測到數(shù)值存在較大差別就會報(bào)警。提高了智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。我國在智能胎壓監(jiān)測方面還存在許多缺陷，這就導(dǎo)致許多關(guān)鍵核心技術(shù)的零件需要我們來進(jìn)口。我國的自主知識產(chǎn)權(quán)還比較匱乏,故產(chǎn)品的價(jià)格一直很高。[2]為了提高車輛行車安全性，我國在2014I年也制定了相關(guān)政策：規(guī)定中明確說明重型卡車必須安裝胎壓監(jiān)測。重型貨車通常為了追求經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)常性的超載，這就導(dǎo)致輪胎使用壽命降低，增加了行車危險(xiǎn)性。所以對大貨車進(jìn)行胎壓監(jiān)測是十分有重要意義的。但是重型卡車車主考慮到經(jīng)濟(jì)性的原因，距離車輛全部安裝胎壓監(jiān)測還不能立刻實(shí)現(xiàn)。但是相信在不久就會實(shí)現(xiàn)全部安裝的要求。隨著人們對駕駛安全性的重視程度，車輛各個(gè)方面的安全性裝置都會被逐步安裝。同時(shí)考慮到家用乘用車使用范圍和使用強(qiáng)度，沒有對車輛進(jìn)行安裝胎壓監(jiān)測進(jìn)行強(qiáng)制規(guī)定。但是這也是不能忽略的問題，即使沒有安裝胎壓監(jiān)測，在使用車輛的時(shí)候也要進(jìn)行對輪胎氣壓狀態(tài)的檢查。相信在不久的未來TPMS終將有很大發(fā)展。[3]1.2.2國外發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)汽車工業(yè)起步較晚，對車輛的各種被動和主動安全重視程度跟國外相比較還存在一定差距。國外在車輛行駛過程中對車輛安全性比較重視，通過各類電子系統(tǒng)監(jiān)測起來。涉及到車輛方方面面這也是值得我們學(xué)習(xí)的地方。胎壓監(jiān)測系統(tǒng)首先是英國在車輛上使用起來的。而且不是四輪汽車而是摩托車。通過監(jiān)測摩托車在行駛過程中輪胎壓力，如果胎壓出現(xiàn)異常進(jìn)行報(bào)警，來提高行駛安全性。20世紀(jì)初歐洲就制定了相關(guān)胎壓監(jiān)測的規(guī)定。規(guī)定主要內(nèi)容就是說：車輛在2015年之后如果要在路上正常行駛的前提就是車輛配備了胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。1.3研究目的汽車作為人們使用頻率越來越高的出行工具，車輛本身安全程度也得到了越來越重要的關(guān)注。我國在車輛研究的過程中也越來越關(guān)注車輛車輛主動和被動安全。也在采取各類電子監(jiān)控設(shè)備去提高車輛在行駛過程中的安全性。輪胎氣壓大小直接決定了車輛行駛狀態(tài)。當(dāng)輪胎壓力下降時(shí)，輪胎就會產(chǎn)生擠壓變形。輪胎更容易接觸到地面，與地面附著面積更多，增加了摩擦力，這樣就會導(dǎo)致行駛阻力增加。輪胎側(cè)邊變形量增大。由于側(cè)邊強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于輪胎外側(cè)。這就導(dǎo)致車輛輪胎提前損壞降低輪胎使用壽命。同時(shí)側(cè)邊還因?yàn)樽冃瘟吭龃螅陨砟Σ亮υ龃螅瑴囟妊杆偕仙?。同時(shí)由于變形量過大導(dǎo)致輪胎與輪轂脫離。同時(shí)壓強(qiáng)過低還會使輪胎氣門與輪胎接觸連接地方撕裂。直接導(dǎo)致輪胎報(bào)廢，總成經(jīng)濟(jì)損失。另外輪胎的氣壓也不是越足越好，輪胎充氣太足也會產(chǎn)生問題。輪胎的氣壓過高會使輪胎變得很硬，這就會導(dǎo)致輪胎中間部分與路面接觸，減少總接觸覆蓋，輪胎的磨損會比正常增加更多[4]。如果在較差路面行駛時(shí)，地面沖擊不能被輪胎很好的緩和，會降低乘客乘坐的舒適性。輪胎與路面接觸面積減少時(shí)，還會使車輛在遇到緊急轉(zhuǎn)彎時(shí)輪胎不能提供足夠的抓地力，從而降低轉(zhuǎn)向能力。為了避免上述出現(xiàn)的問題，智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生。從而來降低車輛在行駛過程中因?yàn)樘寒惓６霈F(xiàn)安全隱患。輪胎在使用過程中，不僅僅跟使用的環(huán)境存在密切關(guān)系還跟輪胎在使用過程中輪胎壓力是否處于正常值有著很大聯(lián)系。傳統(tǒng)車輛在使用過程中，由于對車輛輪胎沒有安裝智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，輪胎氣壓只能根據(jù)駕駛員經(jīng)驗(yàn)來判斷。這就導(dǎo)致，許多司機(jī)因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)不足而不能準(zhǔn)確判斷輪胎氣壓。這就為駕駛員彌補(bǔ)經(jīng)驗(yàn)不足問題。查閱相關(guān)資料我們知道，在正常使用該過程中輪胎壓力每個(gè)月會按照一定的壓力損失，每月?lián)p失壓力大致范圍大概是0.3-1.45psi的氣壓。如果車輛沒有安裝胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，據(jù)需要駕駛員定期檢查車輛輪胎氣壓狀態(tài)。避免在行駛過程中出現(xiàn)胎壓異常的狀況，從而來降低車輛出現(xiàn)事故的概率。如果胎壓降低到標(biāo)準(zhǔn)胎壓的60%，這就會由于胎壓過低導(dǎo)致車輛在高速行駛過程中輪胎會變形嚴(yán)重，增加一些列上述所說問題，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1-1所示。[5]由于車輛在行駛過程總，輪胎是直接與路面接觸并且也是動力傳遞的末端。所以，輪胎胎壓如果不在合理范圍之內(nèi)，對車輛動力影響是致命的。通過對輪胎胎壓進(jìn)行監(jiān)測起來，能夠極大避免因?yàn)檐囕v輪胎胎壓異常帶來的車輛燃油經(jīng)濟(jì)性惡化和動力性下降的弊端。這就顯現(xiàn)出發(fā)展胎壓智能監(jiān)測必要性。

2TPMS的分類以及工作原理智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)工作原理又可以分為：直接式監(jiān)測系統(tǒng)（PSBTPMS）和間接式監(jiān)測系統(tǒng)(WSBTPMS)。2.1直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)直接式：基本工作原理就是通過安裝在輪胎內(nèi)的壓力傳感器進(jìn)行讀取輪胎內(nèi)壓力大小，從而把數(shù)據(jù)傳遞給接收裝置。工作流程如下圖，圖2-1所示:圖2-1直接式TPMS的原理圖直接式優(yōu)點(diǎn)是：準(zhǔn)確讀出壓力值大小，但是由于是通過無線傳遞數(shù)據(jù)，如果受到電磁干擾就會導(dǎo)致接收信號出現(xiàn)異常。由于信號容易受到干擾，也是一個(gè)研究熱點(diǎn)去克服信號傳遞的不穩(wěn)定性。因?yàn)槭侵苯訙y量，壓力傳感器裝在內(nèi)部，更換也不方便。盡量選取功耗低，電池能量密度大的電池和電路。根據(jù)壓力傳感器放置位置，TPMS又可以分為直接把壓力傳感器放在輪胎內(nèi)部的和放在輪胎氣門上兩種形式。圖2-2直接主動式TPMS結(jié)構(gòu)圖2.2間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)間接式：具體工作原理就是把胎壓異常轉(zhuǎn)化為車輛轉(zhuǎn)速差。當(dāng)車輛輪胎左右壓力不同時(shí)，導(dǎo)致輪胎直徑大小不同，兩邊輪胎就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差，差速器就會工作。這樣就會知道輪胎左右壓力不同出現(xiàn)異常。上述這種工作原理如果車輛車速過高就無法準(zhǔn)確判斷輪胎胎壓是否出現(xiàn)異常[6]監(jiān)控工作臺的原理結(jié)構(gòu)如下圖圖2-3所示:圖2-3間接式TPMS工作示意圖

3輪胎智能監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3.1輪胎智能監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求3.1.1輪胎智能監(jiān)測系統(tǒng)工作環(huán)境輪胎智能監(jiān)測系統(tǒng)是用來代替人工經(jīng)驗(yàn)讀取輪胎胎壓的裝置。工作場所是輪胎內(nèi)部。由于輪胎是高速轉(zhuǎn)動的在行駛過程中。所以輪胎內(nèi)部不可能存在有線的接口。只能通過無線進(jìn)行傳播。由于車輪是高速轉(zhuǎn)動的，安裝后還要對車輪進(jìn)行動平衡。此問題在真空胎內(nèi)容易解決。[7]為了便于對胎壓監(jiān)測系統(tǒng)安裝和降低對車輪動平衡的影響，對胎壓監(jiān)測系統(tǒng)要求要盡量質(zhì)量和體積盡量小。因?yàn)橐揽侩娔苓M(jìn)行發(fā)送胎壓數(shù)值，所以監(jiān)測系統(tǒng)能夠進(jìn)行長時(shí)間工作，盡量低功耗。因?yàn)槭峭ㄟ^無線進(jìn)行信號傳播，所以信號頻率還要進(jìn)行合理選擇。避免出現(xiàn)被干擾頻率。綜上所述：胎壓智能檢測端的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：重量較輕、比較環(huán)保耗電小、更加穩(wěn)定地傳輸數(shù)據(jù)、當(dāng)發(fā)射不同的信號段時(shí)有不同的發(fā)射頻率。3.1.2胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)需求分析做一個(gè)針對直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為了保證汽車行駛中的安全，防止由于胎壓異常帶來的各種影響，我們設(shè)定胎壓過高或過低，都會亮起相應(yīng)的指示燈，并且發(fā)出不同頻率的連續(xù)蜂鳴聲，車主可以根據(jù)指示燈判斷當(dāng)前車胎壓情況。綜上所述，整個(gè)系統(tǒng)必須具備特性如下：能時(shí)刻工作，檢測出當(dāng)前的胎壓情況，當(dāng)遇到變化時(shí)可以及時(shí)反應(yīng) 。當(dāng)遇到漏氣或充氣過滿時(shí)，可以告知車主當(dāng)前狀況，作出合理的調(diào)整；每當(dāng)汽車開了一定里程后，都需要進(jìn)行保養(yǎng)，這時(shí)就需要把輪胎換下或者重調(diào)位置，當(dāng)進(jìn)行這些操作后，監(jiān)測系統(tǒng)仍能正常工作。3.2胎壓智能監(jiān)測系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案此次設(shè)計(jì)的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)具備監(jiān)測胎溫和胎壓的功能，其中負(fù)責(zé)測量的傳感器放置在輪胎罩中，其探測得到的數(shù)據(jù)由電信號轉(zhuǎn)換為電磁波信號再傳輸?shù)街锌嘏_或儀表盤上進(jìn)行顯示。由于空間的限制，前端傳感器和提供電力的鋰電池以及信號發(fā)射器占用空間要小，而且因其所處位置維護(hù)難度較大，所以系統(tǒng)必須足夠節(jié)能，以保證足夠長的工作時(shí)間。影響汽車輪胎壽命和強(qiáng)度的主要因素是胎溫和胎壓，汽車輪胎壽命和胎溫成反相關(guān)，通常其溫度值在80℃以下比較安全，如果上升到95℃左右，爆胎的可能大大增加。一般來講，輪胎在單位溫升下的磨損增加量為2%；胎壓對其壽命的影響有一個(gè)最佳值，也就是說，胎壓過大，輪胎工作面膨脹成弧面的面積會加大，有效工作面變小，那么中間位置的受載加大，其壽命會變短。胎壓過小則摩擦系數(shù)加大造成發(fā)生增加，并且輪胎反復(fù)變形也會降低壽命。通常商務(wù)車和轎車的胎壓額定值分別為240kPa和210kPa，此次設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)在胎壓低于158Kpa或超過262Kpa時(shí)，以及胎溫超過80℃時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員。3.2.1各輪傳感器獨(dú)立向主機(jī)傳輸信號對于汽車而言，每個(gè)輪胎都是至關(guān)重要，哪一個(gè)出問題都有可能造成安全事故。所以需要在每個(gè)輪胎上安裝胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，每個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)需要把當(dāng)前的胎壓情況得到，并且及時(shí)反饋給接收器。[8]整體設(shè)計(jì)方案如圖3-1所示：圖3-1輪胎監(jiān)測系統(tǒng)總體框圖3.2.2監(jiān)測端模塊設(shè)計(jì)監(jiān)測系統(tǒng)的作用，顧名思義是得到胎壓當(dāng)前的狀態(tài)并且將信號傳輸給車主。得到的胎壓信號經(jīng)過響應(yīng)的處理與調(diào)節(jié)，再反應(yīng)給主機(jī)監(jiān)測模塊。[9]技術(shù)框架圖3-2所示：圖3-2監(jiān)測端模塊技術(shù)框架圖3.2.3主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)信號接收器通過把得來的信號使用模數(shù)轉(zhuǎn)換，以一定的數(shù)據(jù)和規(guī)律傳達(dá)給主機(jī)。然后主機(jī)面對不同的情況作出合適的反應(yīng)，如果發(fā)生問題則作出相應(yīng)的警報(bào)聲音和屏幕顯示。[10]技術(shù)框架圖3-3所示：圖3-3主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)技術(shù)框架圖4元器件的選擇根據(jù)上面的對比要求，再查閱相關(guān)資料，對比優(yōu)化選擇以下的元件：（在采樣端用傳感器SP12，輪胎監(jiān)視模塊芯片PIC12F675，主機(jī)控制芯片PIC16F877A，射頻收發(fā)芯片rfRXD0420。[11]）4.1傳感器對比能拿到的數(shù)據(jù)，得到以下三種主要芯片的相關(guān)數(shù)據(jù)：英飛凌的s和sp12、飛思卡爾的s和mpx8020?40、ge的g和npx80系列。再經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)和軟件優(yōu)化，數(shù)據(jù)處理最后得出，英飛凌的s系列芯片作為優(yōu)選項(xiàng)使用。4.2主控芯片MCU/PIU的能源進(jìn)口小，所以需要的功耗就低，足以滿足汽車先進(jìn)電氣溫度的使用。為了使單片機(jī)同時(shí)實(shí)現(xiàn)額定電流控制預(yù)算的所有重要功能，斷電控制方式和時(shí)鐘控制系統(tǒng)是最重要的。Pic12f877a具有sflash的兩大技術(shù)特性（靜電可讀性和略讀性），它非常適合那些經(jīng)常有機(jī)會更改應(yīng)用程序和及時(shí)添加或刪除電子產(chǎn)品的特殊功能的人。[12]引腳線如圖4-1所示:圖4-1PIC12F877A的引腳圖4.3RF射頻收發(fā)芯片本設(shè)計(jì)采用芯片rfRXD0420作為射頻收發(fā)芯片。[13]選擇它的原因是因?yàn)橐韵聨c(diǎn)：更加小巧占地面積小，安裝方便、更加靠譜精準(zhǔn)度高、遇到干擾情況也可以更好地處理，芯片的引腳如圖4-2所示：圖4-2射頻收發(fā)芯片rfRXD0420的引腳圖4.4電池再分析對比現(xiàn)有的資料下，對比現(xiàn)在常用的幾款電池，再經(jīng)過綜合分析，最后我們選用了理亞電池，因?yàn)樵撾姵赜泻芎玫姆€(wěn)定性，無論是溫度過高或者溫度過低的環(huán)境電池都可以正常工作不至于出問題。而傳統(tǒng)的鋰離子電池有些弊端，當(dāng)溫度低于-40℃時(shí)，會凍結(jié)而高溫下容易漏電,所以不宜在汽車中采用。[14]4.5天線TPMS位于輪轂中，因?yàn)樽兯推鞯穆菪炀€的位置，非?？拷y門處的噴嘴。螺旋天線的設(shè)計(jì)可以作為一種較好的天線選擇。它是螺旋狀的，在各個(gè)方向都是相似的，可以接收到來自不同方向的信號，接收能力更強(qiáng)，同時(shí)，抗干擾性也不錯(cuò)，它不怕單向信號的干擾。[15]2.4核心技術(shù)分析2.4.1輪胎定位技術(shù)對于汽車的各個(gè)輪胎，其胎壓胎溫的狀態(tài)是有差異的，所以要分別監(jiān)測，所謂輪胎定位技術(shù)就是將檢測器傳輸?shù)街醒肟刂茊卧妮喬顟B(tài)數(shù)據(jù)和各個(gè)輪胎分別對應(yīng)起來。具體的技術(shù)原理為輪胎處的數(shù)據(jù)發(fā)射裝置在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)會附加上輪胎的身份識別碼——ID編碼，控制單元通過讀取該編碼即可分辨出輪胎的位置，如果輪胎狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示輪胎處于危險(xiǎn)狀態(tài)，那么控制單元就會提醒司機(jī)故障輪胎的位置，從而實(shí)現(xiàn)檢測和預(yù)警的過程，這也就是系統(tǒng)的簡要原理。

2.4.2信號編碼方式此次采用曼徹斯特編碼方式對信號源碼進(jìn)行編碼，這種編碼方式的二進(jìn)制數(shù)字形式表示為：把源碼的各個(gè)比特周期中間變?yōu)檗D(zhuǎn)換電位的位置。即對于每個(gè)電位，其周期前一半不變，后一半變?yōu)橄喾吹碾娖?。如圖2.4所示。此次設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸速度為9600bps。FSK是通過使電磁波信號發(fā)生一定程度的偏移的方式來表達(dá)數(shù)字電位信號，如圖2.5所示為FSK調(diào)制的曼徹斯特編碼信號波形示意圖。載波頻率為433．92MHz，而偏移量為fdw,那么對于電位0信號來說，其頻率為(433．92?fdw2.4.3頻率選擇此次設(shè)計(jì)采用的頻段為ISM，具體頻率為433．92MHz。選擇的依據(jù)為：ISM頻段為公共頻段，廣泛應(yīng)用于醫(yī)用、科技等領(lǐng)域中的無線電傳輸場景，不經(jīng)申請就能使用，相對來說省去了很多麻煩。在ISM頻段中，位于433.05MHz~434．790MHz和868MHz~870MHz5軟、硬件設(shè)計(jì)胎壓監(jiān)測系統(tǒng)包括ECU中的不同傳感器和多種傳感器組合，組合的情況如下所示。車輛在正常的駕駛過程中，輪胎如果遇到問題或特殊情況，監(jiān)測系統(tǒng)就會及時(shí)把信息反饋給駕駛者，駕駛者可以通過儀表盤清除看到問題所在。同時(shí)為了防止駕駛員沒注意，還有燈光和警報(bào)聲同時(shí)提醒。具體信號傳輸過程和工作原理如下圖所示。[16]總體設(shè)計(jì)框架如圖5-1所示：圖5-1直接式TPMS總體框架圖5.1輪胎監(jiān)測模塊設(shè)計(jì)5.1.1輪胎監(jiān)測模塊硬件設(shè)計(jì)汽車輪胎在行駛過程中，所處的環(huán)境和車身其他部位比起來并不相同，因?yàn)槟Σ恋仍驎a(chǎn)生很高的熱量，寬功率特性決定了只有更好的精確性才能適合胎壓監(jiān)測系統(tǒng)：輪胎需要在冷或很熱的范圍內(nèi)，正常工作，這就要求很高，輪胎的壓力傳感器和溫度傳感器也被整合在一起。壓力和溫度范圍約為100'450kPa和-40'128451；平均待機(jī)功耗只有13ua左右。rfpic12f675f是microchip公司推出的一個(gè)單片機(jī)，可以發(fā)射8位數(shù)字的cmos可編程控制器具有單片集成非常多的電子元件和數(shù)據(jù)處理器的特點(diǎn)。輪胎監(jiān)測模塊的電路由圖5-2易得,PA直接驅(qū)動天線。[17]圖5-2輪胎監(jiān)測模電路圖L和IC組成一個(gè)具有低頻喚醒功能的模塊，由一個(gè)并聯(lián)的LC諧振電路構(gòu)成,可以來接受從主機(jī)服務(wù)器發(fā)出的喚醒信號，輸出端與rfPIC12F675FIO端口GP3相連，當(dāng)相對較高的電壓出現(xiàn)時(shí)，比較器輸出會中斷并喚醒rfPIC12F675F，敏感性電壓高達(dá)5mv。原理圖如圖所示。圖5-3LF喚醒電路5.1.2輪胎監(jiān)測模塊軟件設(shè)計(jì)對于胎壓監(jiān)測系統(tǒng)來說，輪胎的狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸、讀取、分析、處理，聲光系統(tǒng)的控制和各部分的協(xié)調(diào)工作均是由軟件完成的。所以，軟件對于整個(gè)系統(tǒng)就相當(dāng)于大腦，其設(shè)計(jì)開發(fā)影響著輪胎監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。軟件部分的設(shè)計(jì)要求是運(yùn)行可靠、效率和精準(zhǔn)程度高。在前文中我們提到，由于車輪位置空間的限制，監(jiān)測信號發(fā)射器的布置空間很小，所以其電池的容量也無法做到很大。那么在設(shè)計(jì)中只能從節(jié)能的角度來提高其工作時(shí)間，為此此次設(shè)計(jì)中對輪胎狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測為不持續(xù)式測量，即僅在設(shè)定的具有一定間隔的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上系統(tǒng)才工作。因此在該時(shí)間節(jié)點(diǎn)為發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)監(jiān)測階段，而在其他時(shí)間內(nèi)，該模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和傳輸。由于接收模塊無法在同一時(shí)刻接收各個(gè)輪胎發(fā)出的信號，那么將出現(xiàn)接收失敗的情況，所以需要對一組數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)多次發(fā)送。此次設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)幀的發(fā)射個(gè)數(shù)為每次兩個(gè)，頻率為每3秒發(fā)送3~4個(gè)，這種能夠解決多次發(fā)射的能量損耗和接收壓力大的問題。具體程序見附錄。5.2主機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)5.2.1主機(jī)控制模塊硬件設(shè)計(jì)主機(jī)的控制模塊包含了4個(gè)部分分別是:低頻信號接收電路、單片機(jī)、射頻信號接收電路和人機(jī)接口。這里的選取使用單片機(jī)是microchip公司自主設(shè)計(jì)制造的pic16f877a,它的主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜好用、內(nèi)存大可以存儲更多資源并且工作情況穩(wěn)定。[19]原理圖如圖5-4所示圖5.-4主機(jī)接收模塊原理圖射頻收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)電路由圖5-5易知。若電路此時(shí)狀態(tài)，在諧振的時(shí)候，相對應(yīng)的串聯(lián)頻率可以根據(jù)如下的公示來求得：f=1/(2πLC)。為了提高性價(jià)比，使生產(chǎn)變得容易，選擇PWMPIC16F877A來控制串聯(lián)共振電路，刺激相應(yīng)的傳動信號的串聯(lián)電路。圖5-5射頻收發(fā)電路5.2.1主機(jī)控制模塊軟件設(shè)計(jì)影響RF工作模式的因素有：PWR_UPregister、PRIM_RXregister和CE。RF工作模式主要包括以下幾種：（一）關(guān)機(jī)模式工作在這種模式時(shí)，工作電流大概為900nA，這種工作電流就可以為很小。這個(gè)模式不同于關(guān)閉狀態(tài)，也就是說配置字的內(nèi)容也會存儲在芯片中。（二）空閑模式為了使平均工作電流盡可能的小，設(shè)計(jì)了能夠減少芯片啟動時(shí)長并且具有節(jié)能效果的NewMsg_RF空閑模式。處于這種模式時(shí)，外部晶振的頻率影響著工作電流的大小，而一些片內(nèi)晶振依然處于工作狀態(tài)。（三）收發(fā)模式器件的配置關(guān)系到收發(fā)的模式，一般來說，該模式主要包括直接式、En?ancedS?ockBurstTM式和S?ockBurstTM式三種收發(fā)模式，。EnhancedShockBurstTM收發(fā)模式能達(dá)到使系統(tǒng)平均電流降低的效果。EnhancedShockBurstTM收發(fā)模式還具有較好的節(jié)能效果，這是因?yàn)閿?shù)據(jù)是用半導(dǎo)體板上的堆棧處理的，它們的訪問從數(shù)據(jù)通過MCU以低速度傳輸開始，然后以高速度發(fā)射。完成芯片內(nèi)部高速信號處理的好處是：數(shù)據(jù)傳輸速度快，受空中其他因素的影響?。幌到y(tǒng)費(fèi)用更低；節(jié)能效果好。處于EnhancedShockBurstTM收發(fā)模式時(shí)，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)過程中的CRC校驗(yàn)碼和字頭均能靠NewMsg_RF完成相應(yīng)的處理，即去除和添加操作。其中在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中，CE的狀態(tài)處于高，大小應(yīng)在10us以上。（1）EnhancedShockBurstTM發(fā)射流程A.在NewMsg_RF中依照時(shí)間順序輸進(jìn)目標(biāo)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收機(jī)地址；B.對CONFIG寄存器進(jìn)行相應(yīng)的初始化設(shè)置，令其處于發(fā)送狀態(tài)。C.MCU使CE狀態(tài)處于高（10us以上），促使NewMsg_RF開始EnhancedShockBurstTM發(fā)射；D.NewMsg_RF的EnhancedShockBurstTM發(fā)射(1)為射頻前端作用電壓；(2)給射頻數(shù)據(jù)前添CRC校驗(yàn)碼、字頭；(3)發(fā)射數(shù)據(jù)包；(4)發(fā)射結(jié)束，NewMsg_RF24L01開始待機(jī)。（2）EnhancedShockBurstTM接收流程A.確定接收數(shù)據(jù)容量和本機(jī)地址；B.初始化CONFIG寄存器，令其使之處于接收狀態(tài)，使CE狀態(tài)為高；C.當(dāng)CE>130us時(shí)，NewMsg_RF進(jìn)入監(jiān)視模式，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)包；D.接收到具有沒有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包之后，NewMsg_RF2401去除其中的CRC校驗(yàn)位、字頭；E.NewMsg_RF將STATUS寄存器的RX_DR置位(STATUS通常導(dǎo)致微控制器停止工作)，進(jìn)而微控制器工作；F.微控制器讀取NewMsg_RF中數(shù)據(jù)；G.完成數(shù)據(jù)讀取隨即置空STATUS寄存器。NewMsg_RF進(jìn)入任一種基本模式。代碼見附錄。除了以上三種模式外，還有配置模式。5.3報(bào)警顯示模塊設(shè)計(jì)5.3.1報(bào)警模塊硬件設(shè)計(jì)前面的電路和控制器是做好了主體的工作，但是只有這些自然不夠，能及時(shí)反應(yīng)情況，預(yù)警的裝置是連接車與人的重要橋梁，本設(shè)計(jì)通過報(bào)警燈和蜂鳴聲來預(yù)警。[20]相應(yīng)的框圖由圖5.-6易知，設(shè)計(jì)電路由圖5.-7所示。圖5-6報(bào)警裝置方框圖圖5-7報(bào)警裝置電路圖5.3.2數(shù)據(jù)顯示模塊硬件設(shè)計(jì)在實(shí)際道路上，動態(tài)駕駛的模式是實(shí)時(shí)動態(tài)掃描路程和映射顯示的過程相結(jié)合。這種顯示方法所需要的硬件設(shè)備較少，性價(jià)比更高。數(shù)據(jù)顯示由6個(gè)共享LED電子管組成，它們與每個(gè)數(shù)字燈的陰極結(jié)合，當(dāng)XTeX在正常時(shí)間輸出很低時(shí)，數(shù)字燈中的相應(yīng)位置就會被使用。當(dāng)x線是一個(gè)高電流時(shí)間時(shí)，數(shù)字管道的相關(guān)位置是由于它們的關(guān)閉。因此，U1輸出模式稱為位置控制寄存器，該U1實(shí)際上是一個(gè)電路。每個(gè)數(shù)字管的文本片段連接到相同的a-h段，電流限制器連接到U3鎖定單元的輸出端，選擇地址U3-CS3。因此，如果U3編寫了表示符號的段代碼，如果將其輸出到與顯示位置相對應(yīng)的字符串上，則指定的數(shù)字管將顯示驅(qū)動程序水平較低。圖5-8數(shù)據(jù)顯示電路5.4信號接收模塊設(shè)計(jì)5.4.1信號接收模塊硬件設(shè)計(jì)收到射頻信號后，需要對射頻芯片的信號進(jìn)行接收，故需要對信號接收電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。作用：a)、全套收發(fā)開關(guān);

b)、完成900M/1800M信號接收切換。

邏輯電路發(fā)出控制信號（gsmrxen；根據(jù)監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)；DCS-RX-EN；GSM-TX-EN；Dcs-tx-en）使各自的信道開放，它們擁有各自的信號處理流程，這樣可以針對不同的情況做出反應(yīng)，而不會影響對方的工作。

當(dāng)接收器工作時(shí)，接收和發(fā)送分別在不同的時(shí)間工作，不能同時(shí)進(jìn)行（即接收時(shí)不發(fā)送，發(fā)送時(shí)不接收）。因此，在后一階段，接收器從接收通道中移除兩個(gè)開關(guān)，只留下兩個(gè)射頻開關(guān)。圖5-9信號接收電路5.4.2信號接收模塊軟件設(shè)計(jì)接收模塊的工作過程和任務(wù)為：開機(jī)之后程序運(yùn)行并保持待機(jī)，即不斷檢測輪胎信號發(fā)射裝置是否傳遞出信號，在接收到信號后，該模塊先對信號中的數(shù)據(jù)是否完整進(jìn)行確認(rèn)，并核對ID碼判斷信號發(fā)出位置。若整個(gè)數(shù)據(jù)處理過程沒有發(fā)現(xiàn)問題，該模塊則將處理結(jié)果傳到控制中心，最后通過聲光信號提醒駕駛員。如果數(shù)據(jù)有問題，那么就不進(jìn)行輸出，而是重新開始待機(jī)。因此接收模塊的功能主要有接收數(shù)據(jù)、判斷和處理。其中判斷過程能夠使系統(tǒng)的準(zhǔn)確性得到很大提高。為了增加接收的成功率，此次設(shè)計(jì)的接收模式為中斷接收循環(huán)處理。詳細(xì)代碼見附錄。5.7復(fù)位電路設(shè)計(jì)接通電源或者需要復(fù)位時(shí)的電源，控制CPU的狀態(tài)：在初始的時(shí)間它讓CPU保持在靜止的狀態(tài)，防止上來直接工作，沒有檢查所處的狀況從而隨意發(fā)布指令，其中可能包含很多錯(cuò)誤，也可以提高磁兼容性能。一般的復(fù)位電路是有電容和電阻相配合，就能完成一個(gè)復(fù)位電路，相比于其他電路這是非常簡單的。然后還有一個(gè)用三極管等復(fù)雜點(diǎn)的程序，在微機(jī)系統(tǒng)中上電復(fù)位是最基礎(chǔ)的部分，它就像一個(gè)人的心臟。微機(jī)電路的電源一般為5v5%，即4.75～5.25V。因?yàn)樾酒前磿r(shí)間順序排列的數(shù)字電路，它需要時(shí)間信號來控制它的工作，所以只有當(dāng)電源到達(dá)時(shí)，重置信號才會在vCC超過4時(shí)被移除，微機(jī)電路才能開始正常工作。在連接或重置過程中將電路重置為處理器重置模式。復(fù)位電路的作用是控制CPU在通電或復(fù)位過程中的復(fù)位狀態(tài):在這個(gè)短暫的過程中，CPU將保持靜止?fàn)顟B(tài)，防止上來直接工作，沒有檢查所處的狀況從而隨意發(fā)布指令，其中可能包含很多錯(cuò)誤，也可以提高磁兼容性能。在用戶使用微控制器的過程中，復(fù)位電路設(shè)計(jì)是最基礎(chǔ)的，同時(shí)也是很重要的，它關(guān)乎一個(gè)電路是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。復(fù)位電路會對整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生作用，電路設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題了，即使其他調(diào)試成功，但是在真正實(shí)踐過程中，會出現(xiàn)各種各樣的問題，比如“程序宕機(jī)”等意料之外的狀況，這都是由于設(shè)計(jì)的不可靠性所造成的。圖5-11復(fù)位電路5.8晶振電路設(shè)計(jì)振蕩電路的選擇材料為石英晶片，這是經(jīng)驗(yàn)選擇，是因?yàn)樗哂幸粋€(gè)特別的效應(yīng)，壓電效應(yīng)。從物理學(xué)上可知，當(dāng)電場被放置在石英板兩極之間時(shí)，晶體會產(chǎn)生機(jī)械變形；相反，兩板之間施加機(jī)械力，則會產(chǎn)生電場，稱為壓電效應(yīng)。如果在板之間施加交流電壓，會產(chǎn)生機(jī)械變形，這也會產(chǎn)生交變電場。一般來說，振動頻率越小則產(chǎn)生的電場越穩(wěn)定，同時(shí)石英晶片就滿足這點(diǎn)要求，產(chǎn)生的電場非常的穩(wěn)定。然而，如果增加交流電電壓，等于晶圓的固有頻率，機(jī)械振幅將大幅增加。這種現(xiàn)象被稱為壓電共振，因此石英晶體也被稱為石英共振器，其特點(diǎn)是高頻穩(wěn)定。圖5-12晶振電路5.9電源電路設(shè)計(jì)最前面的是前直橋，后面的是后直橋，c1是一個(gè)很大的緩沖容量，LM2576是一個(gè)電芯片，然后L1,C2和C3是一個(gè)更穩(wěn)定的過濾器，D3是電源指示器，D2是一種儲能裝置，當(dāng)關(guān)閉電源時(shí)，電感保留了一些能量。圖5-13電源電路5.10時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路的工作原理是將震蕩器與單個(gè)單片機(jī)的外部連接起來，以提供高頻脈沖。在頻率分裂后，內(nèi)部時(shí)鐘信號成為一個(gè)單一的信號，作為控制信號來協(xié)調(diào)晶體內(nèi)部的組件。其功能是配合外部晶體實(shí)現(xiàn)振蕩電路，為單片機(jī)提供運(yùn)行時(shí)鐘。圖5-14時(shí)鐘電路

結(jié)論輪胎胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，能時(shí)刻工作，檢測出當(dāng)前的胎壓情況，當(dāng)遇到變化時(shí)可以及時(shí)反應(yīng) 。當(dāng)遇到漏氣或充氣過滿時(shí)，可以告知車主當(dāng)前狀況，作出合理的調(diào)整；保養(yǎng)的時(shí)候，換下輪胎或者交換位置仍然可以繼續(xù)正常工作。在智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮的主要因素有以下幾點(diǎn)：（1）對比網(wǎng)上各種資料，再結(jié)合實(shí)際車輛的狀況，選擇合適的TPMS，才能更好監(jiān)測；（2）深入了解各種TPMS的優(yōu)缺點(diǎn)；（3）增加監(jiān)測系統(tǒng)的使用年限，降低成本；（4）減小監(jiān)測系統(tǒng)的體積，減少線束的使用，降低可能危險(xiǎn)性。雖然最終順利的實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)預(yù)期的功能，但是由于技術(shù)知識有限，導(dǎo)致本設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些缺陷，比如本設(shè)計(jì)使用的是洞洞板，用跳線連接各腳，不美觀。若換成PCB板則會好很多，整個(gè)電路的穩(wěn)定性會更好，而本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)，由于擁有非常好的拓展性，客戶所需要的功能我們都能想辦法添加上去，所以前景是光明的。同時(shí)我國目前胎壓監(jiān)測系統(tǒng)還是略微薄弱，但也有許多有志之士努力實(shí)現(xiàn)彎道超車，我相信在不久的將來，在胎壓監(jiān)測和安全性這塊，我國將會有很大的突破，我愿意為了這個(gè)貢獻(xiàn)自己的一份力量。

PAGEPAGE25參考文獻(xiàn)[1]錢偉.胎壓監(jiān)測系統(tǒng)在重型車輛上的應(yīng)用[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006[2]馮永忠.汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011[3]呂惠民,田敬民.壓力傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].半導(dǎo)體技術(shù),1998,(02)[4]邱關(guān)源.電路[M].北京：高等教育出版社(第四版),1999[5]孫雨耕,張靜,孫永進(jìn),房朝暉.無線自組傳感器網(wǎng)絡(luò)[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2004,(02).[6]鮑可進(jìn)、趙念強(qiáng).SOC單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社.2011.1.1[7]田志華.電池供電單片機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)[J].寧夏機(jī)械,2002,(04).[8]王春武,劉春玲,姜文龍,劉春影.基于單片機(jī)的無線智能窗簾控制器的設(shè)計(jì)[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,(01).[9]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003[10]史錦珊,王玉田,李志全.一種新型壓電式加速度計(jì)的設(shè)計(jì)[J].傳感器技術(shù),1989,(02)[11]Daihui-fangTheCultivationofApplicationAbilityinOne-chipComputerTeachinginHigherVocationalCollegesJournalofHuaibeiProfessionalandTechnicalCollege.[12]Lin-Zhi-gui,Juan-Chen-hu,Li-Xianguo.TeachingInnovationofSingle-chipMicrocomputerPrincipleandInterfaceTechnology.JournalofElectrical&ElectronicEducation,[13]汪卓飛.一種高精度角度傳感器的研究[D].浙江工業(yè)大學(xué),2009.[14]田延娟.基于VHDL的數(shù)字電子鐘地設(shè)計(jì)[J].山東電子職業(yè)技術(shù)學(xué)院（學(xué)術(shù)研究），2008(24)[15]田闖.直流電源屏電池單片機(jī)檢測系統(tǒng)[J].西安供電段（西鐵科技），2001年01期[16]劉國強(qiáng).直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].應(yīng)用天地（汽車電子），2006，（09）[17]錢偉,孔慧芳.智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2006[18]陳萌萌，邵貝貝.單片機(jī)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)策略[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2007[19]李青俠，何方敏，冷毅.應(yīng)用于TPMS系統(tǒng)中的低頻通信研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2006[20]楊嗶，龔新林.基于CAN總線智能雙向胎壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2010附錄1（程序）：溫度檢測程序：**FileInfo**Filename: DS18B20.c**LastmodifiedDate:**LastVersion: 1.0**Descriptions: **Createdby: **Createddate: **Version: 1.0**Descriptions: Theoriginalversion**Modifiedby: **Modifieddate: **Version:**Descriptions: #include"include.h"**Name:delayb()**Function:延時(shí)程序voiddelayb(intcount)//delayunsignedinti;while(count)i=200;while(i>0)i--;count--;}**Name:dsreset()**Function:DS18B20初始化程序voiddsreset(void)//DS18B20初始化{unsignedinti;DS=0;i=103;while(i>0)i--;DS=1;i=4;while(i>0)i--;}**Name:tmpreadbit()**Function:DS18B20讀取位程序bittmpreadbit(void)//讀一位unsignedinti;bitdat;DS=0;i++;//小延時(shí)一下DS=1;i++;i++;dat=DS;i=8;while(i>0)i--;return(dat);}**Name:tmpread()**Function:DS18B20讀取字節(jié)程序unsignedchartmpread(void)//讀一個(gè)字節(jié){unsignedchari,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i++)j=tmpreadbit();dat=(j<<7)|(dat>>1);//讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好//一個(gè)字節(jié)在DAT里}return(dat);//將一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)返回**Name:tmpwritebyte()**Function:D寫一個(gè)字節(jié)到DS18B20里的程序voidtmpwritebyte(uchardat){//寫一個(gè)字節(jié)到DS18B20里unsignedinti;ucharj;bittestb;for(j=1;j<=8;j++){testb=dat&0x01;dat=dat>>1;if(testb)//寫1部分{DS=0;i++;i++;DS=1;i=8;while(i>0)i--;else{DS=0;//寫0部分i=8;while(i>0)i--;DS=1;i++;i++;**Name:tmpchange()**Function:發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令的程序voidtmpchange(void)//發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令{dsreset();//初始化DS18B20delayb(1);//延時(shí)tmpwritebyte(0xcc);//跳過序列號命令tmpwritebyte(0x44);//發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令}**Name:tmp()**Function:獲得溫度的程序inttmp()//獲得溫度{inttemp;floattt;unsignedchara,b;dsreset();delayb(1);tmpwritebyte(0xcc);tmpwritebyte(0xbe);//發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令a=tmpread();//連續(xù)讀兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)b=tmpread();temp=b;temp<<=8;temp=temp|a;//兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量。tt=temp*0.0625;//得到真實(shí)十進(jìn)制溫度值，因?yàn)镈S18B20//可以精確到0.0625度，所以讀回?cái)?shù)據(jù)的最低位代表的是//0.0625度。temp=tt*10+0.5;//放大十倍，這樣做的目的將小數(shù)點(diǎn)后第一位//也轉(zhuǎn)換為可顯示數(shù)字，同時(shí)進(jìn)行一個(gè)四舍五入操作。returntemp;//返回溫度值}發(fā)射模塊程序：**FileInfo**Filename: nRF**LastmodifiedDate:**LastVersion: 1.0**Descriptions: **Createdby: **Createddate: **Version: 1.0**Descriptions: Theoriginalversion**Modifiedby: **Modifieddate: **Version:**Descriptions: #include"include.h"unsignedcharconstTX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //本地地址unsignedcharconstRX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //接收地址#defineucharunsignedcharunsignedchar bdatasta;//狀態(tài)標(biāo)志sbit RX_DR =sta^6;sbit TX_DS =sta^5;sbit MAX_RT =sta^4;/*延時(shí)函數(shù)voidinerDelay_us(unsignedcharn) for(;n>0;n--) _nop_();/*NRF24L01初始化voidinit_NRF24L01(void)inerDelay_us(100); CE=0;//chipenable CSN=1;//Spidisable SCK=0;//Spiclocklineinithigh SPI_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//寫本地地址 SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);//寫接收端地址 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_AA,0x01);//頻道0自動 ACK應(yīng)答允許 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);//允許接收地址只有頻道0 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_CH,0);//設(shè)置信道工作為2.4GHZ，收發(fā)必須一致 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);//設(shè)置接收數(shù)據(jù)長度，本次設(shè)置為32字節(jié) SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x07); //設(shè)置發(fā)射速率為1MHZ，發(fā)射功率為最大值0dB SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0e); //IRQ收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位CRC，主發(fā)送/*函數(shù)：uintSPI_RW(uintuchar)/*功能：NRF24L01的SPI寫時(shí)序unsignedcharSPI_RW(unsignedcharuchar1) unsignedcharbit_ctr; for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++)//output8-bit MOSI=(uchar1&0x80);//output'uchar',MSBtoMOSI uchar1=(uchar1<<1);//shiftnextbitintoMSB.. SCK=1;//SetSCKhigh.. uchar1|=MISO; //capturecurrentMISObit SCK=0; //..thensetSCKlowagainreturn(uchar1); //returnreaduchar/*函數(shù)：ucharSPI_Read(ucharreg)/*功能：NRF24L01的SPI時(shí)序unsignedcharSPI_Read(unsignedcharreg) unsignedcharreg_val; CSN=0;//CSNlow,initializeSPIcommunication... SPI_RW(reg);//Selectregistertoreadfrom.. reg_val=SPI_RW(0);//..thenreadregistervalue CSN=1;//CSNhigh,terminateSPIcommunication return(reg_val);//returnregistervalue/*功能：NRF24L01讀寫寄存器函數(shù)unsignedcharSPI_RW_Reg(unsignedcharreg,unsignedcharvalue) unsignedcharstatus; CSN=0;//CSNlow,initSPItransaction status=SPI_RW(reg);//selectregister SPI_RW(value);//..andwritevaluetoit.. CSN=1;//CSNhighagain return(status);//returnnRF24L01statusuchar/*函數(shù)：uintSPI_Read_Buf(ucharreg,uchar*pBuf,ucharuchars)/*功能:用于讀數(shù)據(jù)，reg：為寄存器地址，pBuf：為待讀出數(shù)據(jù)地址，uchars：讀出數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)unsignedcharSPI_Read_Buf(unsignedcharreg,unsignedchar*pBuf,unsignedcharuchars) unsignedcharstatus,uchar_ctr; CSN=0; //SetCSNlow,initSPItranaction status=SPI_RW(reg); //Selectregistertowritetoandreadstatusuchar for(uchar_ctr=0;uchar_ctr<uchars;uchar_ctr++) pBuf[uchar_ctr]=SPI_RW(0);// CSN=1; return(status);//returnnRF24L01statusuchar/*函數(shù)：uintSPI_Write_Buf(ucharreg,uchar*pBuf,ucharuchars)/*功能:用于寫數(shù)據(jù)：為寄存器地址，pBuf：為待寫入數(shù)據(jù)地址，uchars：寫入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)unsignedcharSPI_Write_Buf(unsignedcharreg,unsignedchar*pBuf,unsignedcharuchars) unsignedcharstatus,uchar_ctr; CSN=0;//SPI使能 status=SPI_RW(reg); for(uchar_ctr=0;uchar_ctr<uchars;uchar_ctr++)// SPI_RW(*pBuf++); CSN=1;//關(guān)閉SPI return(status);///*函數(shù)：voidSetRX_Mode(void)/*功能：數(shù)據(jù)接收配置voidSetRX_Mode(void) CE=0; SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0f); //IRQ收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位CRC ，主接收 CE=1; inerDelay_us(130);/*函數(shù)：unsignedcharnRF24L01_RxPacket(unsignedchar*rx_buf)/*功能：數(shù)據(jù)讀取后放如rx_buf接收緩沖區(qū)中unsignedcharnRF24L01_RxPacket(unsignedchar*rx_buf)unsignedcharrevale=0; sta=SPI_Read(STATUS); //讀取狀態(tài)寄存其來判斷數(shù)據(jù)接收狀況 if(RX_DR) //判斷是否接收到數(shù)據(jù) CE=0; //SPI使能 SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);//readreceivepayloadfromRX_FIFObuffer revale=1; //讀取數(shù)據(jù)完成標(biāo)志 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,sta);//接收到數(shù)據(jù)后RX_DR,TX_DS,MAX_PT都置高為1，通過寫1來清楚中斷標(biāo)志 returnrevale;/*函數(shù)：voidnRF24L01_TxPacket(unsignedchar*tx_buf)/*功能：發(fā)送tx_buf中數(shù)據(jù)voidnRF24L01_TxPacket(unsignedchar*tx_buf) CE=0; //StandByI模式 SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//裝載接收端地址 SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,tx_buf,TX_PLOAD_WIDTH); //裝載數(shù)據(jù) // SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0e); //IRQ收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位CRC，主發(fā)送 CE=1; //置高CE，激發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送 inerDelay_us(10); SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,0XFF);無線收發(fā)模塊程序：**FileInfo**Filename: nRF24L01.c**LastmodifiedDate:**LastVersion: 1.0**Descriptions: **Createdby: **Createddate: **Version: 1.0**Descriptions: Theoriginalversion**Modifiedby: **Modifieddate: **Version:**Descriptions: #include"include.h"unsignedcharconstTX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //本地地址unsignedcharconstRX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //接收地址#defineucharunsignedcharunsignedchar bdatasta;//狀態(tài)標(biāo)志sbit RX_DR =sta^6;sbit TX_DS =sta^5;sbit MAX_RT =sta^4;/*延時(shí)函數(shù)voidinerDelay_us(unsignedcharn) for(;n>0;n--) _nop_();/*NRF24L01初始化voidinit_NRF24L01(void)inerDelay_us(100); CE=0;//chipenable CSN=1;//Spidisable SCK=0;//Spiclocklineinithigh SPI_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//寫本地地址 SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);//寫接收端地址 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_AA,0x01);//頻道0自動 ACK應(yīng)答允許 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);//允許接收地址只有頻道0，如果需要多頻道可以參考Page21 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_CH,0);//設(shè)置信道工作為2.4GHZ，收發(fā)必須一致 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);//設(shè)置接收數(shù)據(jù)長度，本次設(shè)置為32字節(jié) SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x07); //設(shè)置發(fā)射速率為1MHZ，發(fā)射功率為最大值0dB SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0e); //IRQ收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位CRC，主發(fā)送/*函數(shù)：uintSPI_RW(uintuchar)/*功能：NRF24L01的SPI寫時(shí)序unsignedcharSPI_RW(unsignedcharuchar1) unsignedcharbit_ctr; for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++)//output8-bit MOSI=(uchar1&0x80);//output'uchar',MSBtoMOSI uchar1=(uchar1<<1);//shiftnextbitintoMSB.. SCK=1;//SetSCKhigh.. uchar1|=MISO; //capturecurrentMISObit SCK=0; //..thensetSCKlowagain }return(uchar1); //returnreaduchar/*函數(shù)：ucharSPI_Read(ucharreg)/*功能：NRF24L01的SPI時(shí)序unsignedcharSPI_Read(unsignedcharreg) unsignedcharreg_val; CSN=0;//CSNlow,initializeSPIcommunication... SPI_RW(reg);//Selectregistertoreadfrom.. reg_val=SPI_RW(0);//..thenreadregistervalue CSN=1;//CSNhigh,terminateSPIcommunication return(reg_val);//returnregistervalue/*功能：NRF24L01讀寫寄存器函數(shù)unsignedcharSPI_RW_Reg(unsignedcharreg,unsignedcharvalue) unsignedcharstatus; CSN=0;//CSNlow,initSPItransaction status=SPI_RW(reg);//selectregister SPI_RW(value);//..andwritevaluetoit.. CSN=1;//CSNhighagain return(status);//returnnRF24L01statusuchar/*函數(shù)：uintSPI_Read_Buf(ucharreg,uchar*pBuf,ucharuchars)/*功能:用于讀數(shù)據(jù)，reg：為寄存器地址，pBuf：為待讀出數(shù)據(jù)地址，uchars：讀出數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)unsignedcharSPI_Read_Buf(unsignedcharreg,unsignedchar*pBuf,unsignedcharuchars) unsignedcharstatus,uchar_ctr; CSN=0; //SetCSNlow,initSPItranaction status=SPI_RW(reg); //Selectregistertowritetoandreadstatusuchar for(uchar_ctr=0;uchar_ctr<uchars;uchar_ctr++) pBuf[uchar_ctr]=SPI_RW(0);// CSN=1; return(status);//returnnRF24L01statusuchar/*函數(shù)：uintSPI_Write_Buf(ucharreg,uchar*pBuf,ucharuchars)/*功能:用于寫數(shù)據(jù)：為寄存器地址，pBuf：為待寫入數(shù)據(jù)地址，uchars：寫入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)unsignedcharSPI_Write_Buf(unsignedcharreg,unsignedchar*pBuf,unsignedcharuchars) unsignedcharstatus,uchar_ctr; CSN=0;//SPI使能 status=SPI_RW(reg); for(uchar_ctr=0;uchar_ctr<uchars;uchar_ctr++)// SPI_RW(*pBuf++); CSN=1;//關(guān)閉SPI return(status);///*函數(shù)：voidSetRX_Mode(void)/*功能：數(shù)據(jù)接收配置voidSetRX_Mode(void) CE=0; SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0f); //IRQ收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位CRC ，主接收 CE=1; inerDelay_us(130);/*函數(shù)：unsignedcharnRF24L01_RxPacket(unsignedchar*rx_buf)/*功能：數(shù)據(jù)讀取后放如rx_buf接收緩沖區(qū)中unsignedcharnRF24L01_RxPacket(unsignedchar*rx_buf)unsignedcharrevale=0; sta=SPI_Read(STATUS); //讀取狀態(tài)寄存其來判斷數(shù)據(jù)接收狀況 if(RX_DR) //判斷是否接收到數(shù)據(jù) CE=0; //SPI使能 SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);//readreceivepayloadfromRX_FIFObuffer revale=1; //讀取數(shù)據(jù)完成標(biāo)志 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,sta);//接收到數(shù)據(jù)后RX_DR,TX_DS,MAX_PT都置高為1，通過寫1來清楚中斷標(biāo)志 returnrevale;/*函數(shù)：voidnRF24L01_TxPacket(unsignedchar*tx_buf)/*功能：發(fā)送tx_buf中數(shù)據(jù)voidnRF24L01_TxPacket(unsignedchar*tx_buf) CE=0; //StandByI模式 SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//裝載接收端地址 SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD,tx_buf,TX_PLOAD_WIDTH); //裝載數(shù)據(jù) // SPI_RW_Reg(WRITE_REG+CONFIG,0x0e); //IRQ收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位CRC，主發(fā)送 CE=1; //置高CE，激發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送 inerDelay_us(10); SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,0XFF);接收模塊程序：**FileInformation**Filename: main.c**LastmodifiedDate:**LastVersion: 1.0**Descriptions: **Createdby: BiShengyao**Createddate: **Version: 1.0**Descriptions: 假設(shè)無線模塊A為發(fā)射，無線模塊B為接受。此程序則是通過無線模塊B獲得A傳來的信號，** （這個(gè)信號是溫度信號，和壓力信號）并在LED上顯示出來。溫度的測量范圍5°C100°C** 精度是0