【正文】 警系統(tǒng)主要分為兩種類型：一種是間接式，它通過汽車ABS（防抱制動系統(tǒng)）的輪速傳感器及輪胎的力學(xué)模型，間接求出輪胎氣壓，以達(dá)到監(jiān)視輪胎氣壓的目地；另一種是直接式，它利用安裝在每一個輪胎里的以鋰離子電池為電源的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，并通過無線調(diào)制發(fā)射到安裝在駕駛臺的監(jiān)視器上，而監(jiān)視器隨時顯示各種輪胎氣壓，駕駛者可以直觀地了解各個輪胎的氣壓狀況，當(dāng)輪胎氣壓太低或有滲漏時，系統(tǒng)就會自動報警，確保行車安全[3]。當(dāng)汽車輪胎壓力處于非正常狀態(tài)運(yùn)行時，通過報警來通知駕駛員，防止輪胎爆胎的發(fā)生，以達(dá)到安全駕駛的目的。汽車輪胎胎壓計是通過氣壓傳感器獲取與汽車輪胎胎壓相對應(yīng)模擬電壓值，并經(jīng)過V/F變換輸入到單片機(jī)進(jìn)行處理，從而實時顯示相應(yīng)氣壓值。本課題設(shè)計充分利用了MPX4105芯片的功能，它滿足數(shù)字氣壓計采集、控制和數(shù)據(jù)處理的需要，可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力。全文共分五個章節(jié)：第一部分是緒論，介紹國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和實現(xiàn)意義；第二部分綜述總體設(shè)計思路和設(shè)計方案，包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計等；第三部分是硬件設(shè)計部分，具體闡述硬件實現(xiàn)過程，包括各元件簡介以及模塊功能；第四部分介紹軟件設(shè)計部分，包括設(shè)計思路、頻率與氣壓的換算以及程序流程圖；第五部分簡單介紹總體實現(xiàn)過程包括硬件的測試和軟件測試以及實現(xiàn)結(jié)果。通過單片機(jī)接收該脈沖信號，得到單位時間內(nèi)獲得的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關(guān)系式計算出所對應(yīng)的實際氣壓值，最后通過LCD顯示電路顯示給用戶。 硬件設(shè)計部分本系統(tǒng)采用集成的單片機(jī)主控，通過壓力傳感器將氣壓信號送入帶A/D轉(zhuǎn)換的STC5A60S2單片機(jī)中，以及在相關(guān)模擬分立元件的輔助下進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以及其它的數(shù)據(jù)處理，將處理的結(jié)果送顯示部分進(jìn)行顯示。 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理模塊主要是對A/D轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行多次采集，并且對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，此處理過程主要是對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初值定義以及相應(yīng)的移位處理，并且把處理好的數(shù)據(jù)送入相應(yīng)的緩沖區(qū)，為后面的顯示模塊作好準(zhǔn)備[8]。(3) 溫度補(bǔ)償范圍一般要選用具有溫度補(bǔ)償能力的氣壓傳感器，因為溫度補(bǔ)償特性可以克服半導(dǎo)體壓力敏感器件存在的溫度漂移問題。MPX4105可以產(chǎn)生于所加氣壓呈線性關(guān)系的高精度模擬輸出電壓，它具有以下特點：(1) 供電范圍：~。(5) 測量精度為177。 三端穩(wěn)壓器的選擇本設(shè)計中的外部電源是+9V，但是單片機(jī)、MPX4105等其他芯片需要+5V供電，因此還需要設(shè)計專門的供電電路以滿足整個系統(tǒng)的電源需求。在主程序模塊中我們關(guān)鍵是使單片機(jī)初始化，以及分配地址空間交代程序中各個變量等。： 程序流程圖本設(shè)計采用C語言作為編程工具。C編譯器能夠自動實現(xiàn)中斷服務(wù)程序的現(xiàn)場保護(hù)和恢復(fù)，并且提供常用的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫，供用戶使用。2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 硬件設(shè)計思路數(shù)字胎壓計的硬件電路可分為4個部分：氣壓傳感器、V/F轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)電路和電源電路。 （）其中， （）電路中，Rt、Rs由一個定值電阻R2和一個可變電路R3串聯(lián)組成，其中，R2為22k?，R3的最大阻值為12k?，通過可變電阻R3調(diào)節(jié)Rs的阻值可以實現(xiàn)對電路轉(zhuǎn)換增益的調(diào)整。綜合考慮之后，將K值設(shè)為2000，這樣代入式（）計算，[10]。： 復(fù)位電路STC5A60S2的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 振蕩電路在STC5A60S2單片機(jī)中XTAL1和XTAL2 分別為片內(nèi)反相放大器的輸入端和輸出端， XTALXTAL2與晶體振蕩器及電容C此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和電容的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。 按鍵主要有獨立按鍵和矩陣鍵盤兩種形式，： 矩陣鍵盤原理圖在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。按鍵按下和松開的時候都存在著抖動，抖動時間的長短因按鍵的機(jī)械特性不同而有所不同，一般為 5ms～10ms。常用的去除鍵抖動的軟件方法有很多種，但是都離不開基本的原則：就是要么避開抖動的時候檢測按鍵或是在抖動的時候檢測到的按鍵不做處理。第二種方法是每隔一個時間周期檢測一次按鍵，比如每 5ms 掃描一次按鍵，要連續(xù)幾次都掃描到同一按鍵才確認(rèn)這個按鍵被按下。這種方法的優(yōu)點是程序執(zhí)行效率高，不用刻意加延時指令，而且這種方法的判斷按鍵抗干擾能力要更好；缺點是程序結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 元件簡介 單片機(jī)STC5A60S2簡介STC5A60S2單片機(jī)具有斷電保護(hù)和A/D轉(zhuǎn)換功能，為增強(qiáng)型 8051 芯片，1T，單時鐘/ 機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)。(2) Vss（20腳）：接地。以保證單片機(jī)正常工作。(2) ALE/PROG（30腳）：ALE為地址鎖存允許信號。ALE端可以驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不會出現(xiàn)。輸入/輸出引腳此類引腳包括P0口、P1口、P2口和P3口：(1) P0（~）是一個8位三態(tài)雙向I/O口，在不訪問外部存儲器時，做通用I/O口使用，用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)訪問外部存儲器時，此口為地址總路線低8位及數(shù)據(jù)總路線時分復(fù)用口，可帶8個LSTTL負(fù)載。溫度補(bǔ)償范圍為40~+125℃，測量方式為絕對壓力（A）型。 MC78L05電源電路簡介由于數(shù)字胎壓計采用的是+15V電源供電，但是單片機(jī)、MPX4105等其他芯片需要+5V供電，因此還需要設(shè)計專門的供電電路以滿足整個系統(tǒng)的電源需求。各引腳功能說明如下：Vout(1腳)：+5V固定電壓輸出腳。這些電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。X1和X2是振蕩源。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。SCLK為時鐘輸入端[12]。DS1302的寄存器：DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式，其日歷、時間寄存器。DS1302實時顯示時間的軟硬件：DS1302與CPU的連接需要三條線，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號147數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極 1602LCD的指令說明及時序1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。高電平表示有效，低電平則無效。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F：低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令10：寫數(shù)據(jù)。下面簡要說明一下我們上面用PROTEL畫好的電路原理圖的設(shè)計步驟如下：(1) 設(shè)置原理圖設(shè)計環(huán)境。元件一旦放置在原理圖上，不需要用導(dǎo)線將元件連接起來，連接時一定要符合電氣規(guī)則。調(diào)整元件和導(dǎo)線的位置等操作。(6) 生成網(wǎng)絡(luò)表。(2) 進(jìn)入電路板(PCB)環(huán)境，使用電路向?qū)Т_定電路板的層數(shù)、尺寸等電路板參數(shù)。完成修飾等工作，完成整個電路板的設(shè)計。其優(yōu)勢如下：(1) 可以大幅度加快開發(fā)進(jìn)度，程序量越大，用C語言就越有優(yōu)勢。(4) 省去了人工分配單片機(jī)資源的工作，在匯編語言中要為每一個子程序分配單片機(jī)的資源。C編譯器能夠自動實現(xiàn)中斷服務(wù)程序的現(xiàn)場保護(hù)和恢復(fù)，并且提供常用的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫，供用戶使用。 如何由頻率計算出氣壓值信號每一步的變換過程如下：第一步，被測氣壓經(jīng)過氣壓傳感器MPX4105轉(zhuǎn)換成電壓輸出，根據(jù)MPX4105的芯片資料可知，輸出電壓VOUT和大氣壓P的關(guān)系如下： （）這里VCC為+5V，因此可得： （）第二步，MPX4105的輸出電壓VOUT作為輸入電壓Vin，經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袑?yīng)頻率fo的脈沖序列FO。 程序流程圖 程序設(shè)定如下：T0為定時器，基本的定時時基50ms。 調(diào)試步驟(1) 采用proteus的系統(tǒng)總體執(zhí)行效果調(diào)試方法，調(diào)試單片機(jī)的供應(yīng)電源和復(fù)位電路部分。(3) 電路中各器件的元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接通過網(wǎng)絡(luò)表進(jìn)行檢查，通過該表可以確認(rèn)各個元件和它們之間的關(guān)系。具體優(yōu)點已在上一章節(jié)中有詳細(xì)敘述。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。(2) 建立一個新的源文件，并且把這個源文件添加到工程中去。 整體調(diào)試本設(shè)計以STC5A60S2單片機(jī)為整個系統(tǒng)的核心，通過氣壓傳感器對氣壓信號的采集、控制、放大等處理完成氣壓參數(shù)的自動獲取，以及進(jìn)行數(shù)字顯示等等。并有時鐘顯示功能。因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機(jī)寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試，Proteus提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果；一種是對軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。對于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行debug菜單下的start/restart debugging菜單項命令，此時可以選擇stepover、step into和step out命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵FF11和ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。通過工具欄中的p(從庫中選擇元件命令)命令，在pick devices窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在source菜單的Definecode generation tools菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項目；在source菜單的Add/removesource files命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對應(yīng)程序；通過debug菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。當(dāng)汽車輪胎壓力處于非正常狀態(tài)運(yùn)行時，通過報警來通知駕駛員，防止輪胎爆胎的發(fā)生，以達(dá)到安全駕駛的目的。本系統(tǒng)設(shè)計了有三種不同的度量單位，通過三個功能選擇按鍵選擇度量單位并設(shè)置閾值。電位器模擬的氣壓值如果超出預(yù)設(shè)閾值，黃燈亮起同時蜂鳴器發(fā)出響聲。此外，可顯示日期和時間，具有電子時鐘的功能。2 軟件實現(xiàn)選擇C語言作為開發(fā)工具，在Keil C環(huán)境下完成程序設(shè)計，實現(xiàn)各功能模塊的連接與功能實現(xiàn)。致 謝當(dāng)畢業(yè)論文寫到這里的時候，為期四個月的畢業(yè)設(shè)計基本要畫上句號了。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我深刻地認(rèn)識到學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。最后衷心的感謝所有關(guān)心我，支持我的老師們、朋友們。 speed of 100 km / h above the monitoring of failure. For the direct system, wireless signal transmission in the stability and reliability, sensor life, the accuracy of alarm (with or without false positives, false positives) and the pressure sensor needs to be improved and so are the.Currently installed tire pressure monitoring system, Audi, BMW, Mercedes, Ferrari, Porsche and Volkswagen car parts can be said that TPMS is still a relatively highend products, from the universal popularity and there is a long distance. According to statistics, in 2004, the United States, 35% of registered new cars are equipped with TPMS, is expected to reach 60% in 2005. High priority vehicle safety in the future, sooner or later tire pressure monitoring system will be standard on all cars, like