【正文】 號(hào)發(fā)射電路，同時(shí)我在輪胎內(nèi)部安裝了 LC 低頻信號(hào)接收電路，用于接收喚醒信號(hào)，從而喚醒單片機(jī)。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用范圍是 100400 千帕,系統(tǒng)精度可以達(dá)到 千帕。而其中以汽車爆胎的難預(yù)測(cè)和不確定性成為了司機(jī)頭疼不已的事情。因此汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Tyre Pressure Monitoring System 簡(jiǎn)稱 TPMS）則變成了最理想的工具。不僅如此，從油耗上看，汽車輪胎氣壓量下降時(shí)會(huì)使得輪胎與地面摩擦力下降，而且輪胎抓地力不牢導(dǎo)致油耗會(huì)上升。因?yàn)檫@些重要方面原因，各個(gè)國(guó)家先后將 TPMS 列為汽車必備系統(tǒng)之一。繼美國(guó)之后，歐洲也開始著手制定其標(biāo)準(zhǔn) [2]。生命是極其可貴的。 擬采取的研究方法及選用技術(shù)大部分的 TPMS 系統(tǒng)主要部分有：位于汽車輪胎內(nèi)部的遠(yuǎn)程胎壓監(jiān)測(cè)模塊（Remote Tyre Pressure Monitoring）即是使用 nrf24L01 和 SP12 組合而成的檢測(cè)模塊和安在駕駛臺(tái)上的監(jiān)視器（LCD 顯示器）即接收器與液晶屏顯示。一旦汽車輪胎發(fā)生了異常情況，駕駛室內(nèi)的監(jiān)視器可以根據(jù)不同的異常情況，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明直接式要比間接式方便和精確。它以 PIC16F628 單片機(jī)為核心,并包括三合一集成式傳感器芯片 SP12 和 GHz 全雙工無(wú)線通信收發(fā)模塊nRF2401[3]。而在接收方在接收信號(hào)后經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)整再通過液晶屏顯示。第 4 章：詳細(xì)的介紹了文章所使用的各種芯片，以及選用芯片的標(biāo)準(zhǔn)。第 7 章：大體說明了軟件設(shè)計(jì)流程，對(duì)軟件設(shè)計(jì)提供了詳細(xì)的指導(dǎo)。 計(jì)算式間接間接式的大體原理就是測(cè)量輪胎轉(zhuǎn)速，當(dāng)輪胎不正常時(shí)，汽車輪胎轉(zhuǎn)速會(huì)變得不正常。但同時(shí)這種方法也具有很大的局限性和缺陷。 霍爾器件）之間的磁場(chǎng)強(qiáng)度，利用磁敏器件測(cè)量這些變化從而得知輪胎內(nèi)部壓力狀況其框圖如圖 22所示。但同時(shí)其缺點(diǎn)也是顯而易見的：首先無(wú)法定量的測(cè)量?jī)?nèi)部壓力。該研究表明在彈性晶體表面存在一種波動(dòng)，也就是我們所說的表面聲波 [7]。當(dāng)談到直接式系統(tǒng)時(shí)為了直觀的理解我們需要了解的是發(fā)射裝置的安裝顯示報(bào)警裝置江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)6情況其安裝位置也是需要我們仔細(xì)考慮的問題。事實(shí)上安裝在氣門芯上是現(xiàn)在的主流。另外由于輪胎高速旋轉(zhuǎn)，所以必須固定牢靠。它采用的是鋰電池供電，通過埋入輪胎的壓力傳感器檢測(cè)壓力，再通過無(wú)線調(diào)制發(fā)射到駕駛臺(tái)的監(jiān)視器上，監(jiān)視器可以監(jiān)測(cè)每個(gè)輪胎的壓力，從而司機(jī)可以及時(shí)作出調(diào)整。而目前汽車所使用的子午胎（即無(wú)內(nèi)胎）爆胎原因更為復(fù)雜，但其中最多江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)8的也是最常見的是輪胎欠壓。其原因如下：1. 漏氣 因外界銳器扎破輪胎導(dǎo)致氣壓迅速下降，這會(huì)使汽車迅速偏向并失去控制，在交通安全中這是一種極為危險(xiǎn)的事；2. 胎壓過低 由于使用時(shí)間長(zhǎng)輪胎內(nèi)部氣體量下降到一定程度，在高速行駛時(shí)，摩擦急劇加重，并在突然拐彎時(shí)輪胎壁接觸地面，從而導(dǎo)致爆胎。由傳感器將信息傳入微處理器中，再由微處理器對(duì)格式轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行編碼處理變成合適調(diào)制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式。接收裝置 MCU 顯示及報(bào)警人機(jī)接口圖 33 主機(jī)部分結(jié)構(gòu)圖MCU 射頻發(fā)射電路壓力傳感器江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)104 元器件介紹本文中所使用的元器件主要分為兩部分：采樣并發(fā)射部分以及主機(jī)接收部分?，F(xiàn)在大多數(shù)汽車輪胎采用的是沒有內(nèi)胎的真空子午胎，安裝固定是容易的。 英飛凌的 SP12，SP12T,SP30SP12 是德國(guó)英飛凌公司面向 TPMS 研發(fā)的重要元件。另外 SP12T 與 SP12 所使用的電池電壓和溫度測(cè)量規(guī)格是相同的，但是未來(lái)更適用于重型車輛的要求，SP30 是將傳感器與 MCU 封裝在一起，這也是今后英飛凌公司的重點(diǎn)發(fā)展方向。準(zhǔn)確的給出不同種類的輪胎在不同壓力情況下的正確補(bǔ)償值，從而可以有效的保證了結(jié)果的可靠性；低功耗方面：SP12 可以優(yōu)先喚醒瞬態(tài)操作模式，當(dāng)工作在此狀態(tài)時(shí)功率消耗，僅為 微安秒，最大所需電流為 6mA,大大的降低了功耗，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。2. 8 位 MCU：S08 內(nèi)核帶 SIM，中斷和調(diào)試/監(jiān)視器，512RAM，8K FLASH,32江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)12字節(jié)，低功耗，參數(shù)寄存器。低頻信號(hào)喚醒；外部觸發(fā)喚醒；5. 12 位低噪聲 ADC；6. 32 位內(nèi)置產(chǎn)品尋列號(hào)；7. 芯片內(nèi)置過熱保護(hù)功能和傳感器故障監(jiān)測(cè)功能；8. 壓力，溫度傳感器可以斷線檢測(cè)；9. 電池電壓檢測(cè)10. 內(nèi)部包含看門狗； 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)13 三種傳感器比較GE 公司的 NPX 傳感器因?yàn)殚_發(fā)需要專門的開發(fā)工具，成本會(huì)大大提高，所以不適宜用來(lái)實(shí)驗(yàn)。首先考慮的是斷電模式，這直接關(guān)系到功耗的高低。而位于駕駛室內(nèi)的單片機(jī)選用的是 8051 單片機(jī)，因?yàn)閷?duì)這種單片機(jī)非常熟悉再次不再贅述 [17]。江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)14另外 nRF24L01 功耗低可以適用于輪胎內(nèi)部對(duì)于功耗的要求。SPI 讀寫時(shí)序見圖 46。下面仔細(xì)介紹 MC33690芯片 [14]。 天線天線是影響射頻輸出功率的一項(xiàng)重要因素，影響其效果的因素有:天線形狀，材料，傳輸介質(zhì)等。而低頻天線處于駕駛室所以可以使用專門的 125KHZ 的天線 [18]。所以在汽車停止運(yùn)行或者操縱臺(tái)未開啟時(shí)，輪胎內(nèi)采樣端系統(tǒng)應(yīng)該處于睡眠待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)操控臺(tái)啟動(dòng)時(shí)會(huì)向接收端發(fā)射 125KHZ 的低頻信號(hào)，隨后采樣端低頻信號(hào)接收到信號(hào)并使其復(fù)位開始工作。 輪胎定位問題TPMS 中另一個(gè)重要問題就是定位問題。中心頻率是主要由參數(shù) RF_CH 確定，公式為：F 0 = 2400 + RF_CH（MHz） 。目前因?yàn)?ISM 頻率范圍內(nèi)的沒有使用限制，所以我們可以輕易在其中選擇四個(gè)不同的頻率，為了方便統(tǒng)一管理我們可以以頻率劃分不同信道范圍。使用的是 4MHZ 的晶振配合兩片 15PF 的瓷片電容。 低頻信號(hào)接收電路圖 63 LC 低頻信號(hào)接收電路低頻信號(hào)接收電路如圖 63 所示。其頻率算法為f0 = 12LC??江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)24 顯示電路5VVss1Vcc2Vee3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714A15K16J1LCD16025V5VR410K RST9 RXD/TXD/ INT0/INT1/ T0/T1/ WR/RD/ XTAL118XTAL219 Vss20 24 27 28PREN29ALE/PROG 30EA/Vpp 33 36 39Vcc 40S18051圖 64 LCD 顯示電路顯示電路如圖 64 所示。 低頻信號(hào)發(fā)射電路VSUP1 SOURCE2GATE3 TD14VSS5 VDD6TD27 MODE18MODE29 RD10 AGND 11CEXT 12DOUT13LVR 14XTAL2 15XTAL116AM 17K 18RX19TX 20D1MC33690Y38M R51MC14C15MOSI2R6 510VDDVDDC16CAPCP1 2 3 4 5 6 7 8J6LF125KHZ天天13 RES2C1733PFC181uF圖 65 MC33690 低頻信號(hào)發(fā)射電路圖 65 中 MC33690 是飛思卡爾專門用于發(fā)射低頻信號(hào)的芯片， TD1 和江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)25TD2 管腳接的是專門的 125KHZ 天線再配合電容的和電阻 [15]。 主機(jī)電路R3S1SWPB+ C1CAPACITOR POLC2CAPC3CAPY1CRYSTAL5VCECSNSCKMOSIMISOIRQMOSI2CPS2SWPBRST9RXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD/XTAL118XTAL219Vss20 21 22 23 24 25 26 27 28PREN 29ALE/PROG 30EA/Vpp 31 32 33 34 35 36 37 38 39Vcc 40S18051圖 66 MCU 主機(jī)電路江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)267 軟件設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果 總體設(shè)計(jì)圖 71 總體設(shè)計(jì)流程圖在本文主程序中主要有五個(gè)子程序?qū)?yīng)圖 71 中的各個(gè)子程序，再開機(jī)時(shí)先對(duì)器件進(jìn)行初始化，然后發(fā)出低頻喚醒信號(hào)是采樣端啟動(dòng)并傳回?cái)?shù)據(jù)。同時(shí)需要注意的是每行只能顯示 16 個(gè)字符。江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)29 射頻接收子程序開始拉低 CE 進(jìn)入待機(jī)模式寫入 00H 配置為接收模式配置各個(gè)寄存器拉高 CE 啟動(dòng)接收拉低 CE有錯(cuò)誤跳到下個(gè)頻率返回刪除內(nèi)容是否是否四個(gè)結(jié)束圖 74 射頻接收子程序江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)30 液晶屏顯示仿真結(jié)果本論文中所用的仿真，是先用 WAVE 仿真器先對(duì)程序的檢測(cè)和編譯，隨后形成的 HEX 文件。D714613D51241D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1LM016LXTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./ . . .56 .78.6/47U1AT89C51R110KR210KR310KR410KR510KR610KR710KR810K 圖 75 初始化結(jié)果圖如圖 78 所示是正常使用時(shí)顯示內(nèi)容，這時(shí)屏幕會(huì)顯示當(dāng)前輪胎狀態(tài)， “norm”為正常， “high”為過高， “l(fā)ow”為過低。另外本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也對(duì)我的 PROTEL 軟件，以及WAVE，PROTUES 軟件的操縱進(jìn)行了檢驗(yàn)。在采樣端 MCU 接收到來(lái)自主機(jī)的 125Khz 低頻信號(hào)時(shí)，會(huì)復(fù)位并啟動(dòng)進(jìn)行采樣。2. 使用了跳頻巡回檢測(cè)定位技術(shù)，主機(jī)可以巡回使用與四個(gè)車胎內(nèi)發(fā)射端不同頻率接收從而可以定位不同車胎的壓力值。江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)34參考文獻(xiàn)[1] [D].學(xué)位論文,2022[2] [D].學(xué)位論文,2022[3] SP12 的汽車輪胎狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 電子元器件應(yīng)用. 2022(03) [4] MSP430 的直接式胎壓檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].學(xué)位論文，2022[5] SP12 在胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].浙江大學(xué)碩士論文,2022[6] 李天利, SAW 溫度壓力傳感器的研究[D]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士論文,2022 [7] C. 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