【正文】 分辨率而設(shè)計的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計算的暫存單元。在上電復(fù)位時其值將被刷新。 RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， DS18B20 共 9個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8 位。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時設(shè)置不由用戶更改。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。 傳感器單元的硬件電路設(shè)計 DS18B20 工作方式 溫度傳感器的種類眾多， DS18B20 有著 超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強(qiáng)，精度 高，附加功能強(qiáng) 的優(yōu)點(diǎn)。傳感器單元測得壓力和溫度， 通過發(fā)射單元按照一定算法處理后發(fā)射出去。這一章是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，是下面要進(jìn)行工作的思路和方向 。接收模塊接收并進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，通過讀取原始數(shù)據(jù)的 ID 編碼，當(dāng)接收到的信息中的輪胎內(nèi)壓力或溫度出現(xiàn)異常時，MCU 將發(fā)出報警信號，駕駛員根據(jù)對應(yīng)輪胎的 LED 報警燈，便可及時地對該輪胎進(jìn)行處理，確保汽車行駛安全。 圖 FSK調(diào)制的曼徹斯特編碼信號波形示意圖 輪胎定 位技術(shù) 胎壓檢測系統(tǒng)中的輪胎定位是指系統(tǒng)接收各個輪胎發(fā)射模塊發(fā)出的信號并進(jìn)行識別，然后判定是哪個輪胎發(fā)出信號的過程。也就是說， 8 如果載波頻率是 433． 92MHz，總體頻率偏移 ，數(shù)字 1 就是 (433． 92)MHz，而數(shù)字 0 是(433． 92)MHz。 圖 曼徹斯特編碼示例 FSK 又稱頻移鍵控，是指以信號頻率在兩個值之間的偏移來描述數(shù)字 l 和數(shù)字 0信號。曼徹斯特編碼以數(shù)字信號來描述就是：在每個比特周期， 取值在周期中間點(diǎn)進(jìn)行高低電平間的轉(zhuǎn)換。在本系統(tǒng)中采用的工作頻率設(shè)置為 433． 92 MHz。 關(guān)鍵技術(shù)研究 頻率選擇 在眾多的無線通訊頻段中，由于 ISM 頻段 (工業(yè)，科學(xué)，醫(yī)學(xué)頻帶 )屬于公共頻段，使用者無需申請頻段許可證，這給用戶帶來了很多的方便，因此當(dāng)今大部分無線傳輸所使用的操作頻率一般都選擇處于 ISM 頻段的頻率。 （３） 射頻 收 發(fā) 芯片 接收 和發(fā)射 芯片的選擇主要從芯片的接收靈敏度以及性價比兩方面考慮。 （２） 單片機(jī) 本系統(tǒng) 選用 STC98C52 系列，它是一種高性能的 8 位單片 機(jī) 系列 ，具有速度快、功能強(qiáng)、功耗低、價格低等特點(diǎn)并且自帶看門狗復(fù)位，非法指令碼檢測復(fù)位和非法地址檢測復(fù)位等系統(tǒng)保護(hù)特性。 元器件選擇 無線胎壓檢測系統(tǒng)開發(fā)所需的元器件主要包含傳感器、 MCU、射頻收發(fā)芯片、 電池幾個部分。微處理器再進(jìn)行譯碼，從數(shù)據(jù)流中提取各輪胎號、壓力值以及溫度值，然后做出相應(yīng)的處理。接收模塊的框圖如圖 2． 3 所示。發(fā)射模塊的框圖如圖 2． 2 所示。傳感器單元定時采集輪胎內(nèi)壓力、溫度數(shù)值。接收模塊判斷是否接收到完整的數(shù)據(jù)幀，如準(zhǔn)確無誤，則點(diǎn)亮和輪胎對應(yīng)的 LED 指示燈。 系統(tǒng)設(shè)計方案 根據(jù)系統(tǒng)功能及技術(shù)要求，系統(tǒng)方案的總體框圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)方案的總體框圖 6 系統(tǒng)由置入輪胎內(nèi)的發(fā)射模塊和安裝汽車駕駛臺上的接收模塊組成。此外，汽車輪胎溫度越高， 輪胎的強(qiáng)度越低，變形越大 (一般不能超過 80℃ ，當(dāng)溫度達(dá)到 95℃ 時，輪胎的情況非常危險 )，每升高 1℃ ，輪胎磨損就增加 2%，行駛速度每增加一倍，輪胎行駛里程將降低 50%。 通過試驗證明： ，一般認(rèn)為氣壓提高 25%，輪胎壽命將會降低 15%～ 20%；氣壓降低 25%，壽命大約降低30%。發(fā)射模塊處于輪胎的封閉狀態(tài)中，體積要??；另外由于在輪胎中更換器件很不方便且系統(tǒng)必須長時間工作，故而要求功耗低。 系統(tǒng)設(shè)計要求 本系統(tǒng)采用直接式胎壓檢測系統(tǒng)。 5 第 2 章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計 基 于汽車輪胎安全使用的要求，胎壓檢測系統(tǒng)綜合運(yùn)用傳感器檢測技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)及無線通信技術(shù)來設(shè)計。 （ 3） 進(jìn)行監(jiān)測模塊、顯示模塊、報警模塊及其主模塊的程序編寫。 課題 主要工作有以下幾點(diǎn)： （ 1） 對系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究 并提出整體設(shè)計框架 。汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展使汽車上安裝了越來越多的傳感器，這將促進(jìn) TPMS 的發(fā)展，使其技術(shù)更加成熟，性能更加穩(wěn)定，并且它的模塊將向高度集成化、單一化、無線無源化方面發(fā)展。 意義：保持正常的輪胎氣壓，不僅可以延長輪胎的使用壽命，減小滾動阻力，還可減少油耗，提高車輛的使用經(jīng)濟(jì)性，而且可以大大提高汽車的行駛安全性。汽車輪胎壓力監(jiān)測系 (TPMS)的主要作用就是在汽車行駛時，對輪胎氣壓進(jìn)行實(shí)時自動監(jiān)測，對輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報警，是駕車者、乘車人的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)。 而追尾事故的主要原因有： （ 1） 前方車輛爆胎失控； 4 （ 2） 視線不好，看不清前方車輛的剎車信號； （ 3） 不能提前獲知前方 有事故車輛。在高速公路上行駛時一旦爆胎，駕駛員思想準(zhǔn)備不充分極易造成車輛側(cè)滑和不規(guī)則翻滾，輕則撞護(hù)欄，重則與其他行使車輛發(fā)生碰撞甚至車毀人亡，后果不堪設(shè)想。交通安全已 成為國家和個人越來越關(guān)注的重點(diǎn)。 課題的目 的及意義 目的：隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)投資的不斷加大，以及公路設(shè)施的改善和高速公路里程的迅速增加，公路交通的平均車速有了很大提高。 TPMS 在中國的研究剛剛開始起步。但是，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的 TPMS 基本是靠引進(jìn)國外公司輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)平臺及生產(chǎn)線，核心技術(shù)都掌握在國 外廠家手中，基本沒有自主知識產(chǎn)權(quán)可言。在上海和重慶及廣東等地有幾家公司開始投入生產(chǎn)并銷售 TPMS，典型產(chǎn)品如：上海泰好電子科技有限公司的“泰好”牌 TPMS204 型汽車輪胎壓力監(jiān)測器，重慶三 信電子有限公司的TPMS． S1R4A 輪胎壓力監(jiān)測顯示系統(tǒng)，福州東球金口哨輪胎防爆有限公司的“金口 3 哨汽車輪胎漏氣報警哨”，上海保隆工貿(mào)有限公司的“迪吉泰”輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)，佛山市安力信科技有限公司“泰杰”牌 TPM 系列輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)等?？梢娢覈呀?jīng)開始重視汽車輪胎氣壓監(jiān)測設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用。 國內(nèi)對于 TPMS 的研究起步較晚，只是近幾年才開始進(jìn)行研究。現(xiàn)在國外的 TPMS 的研發(fā)重點(diǎn)在于開發(fā)無源的 TPMS，如采用 SAW 這類無源器件的頻率變化來監(jiān)測輪胎壓力的變化。 國外因立法較早，其開發(fā)生產(chǎn)的 TPMS 已經(jīng)相當(dāng)成熟，能夠經(jīng)受 5． 7 萬公里的使用測試。 Bosch 公司的汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)由裝在輪輞上的壓力傳感器、帶有顯示器的電子部件和高頻收發(fā)機(jī)三部分組成，與 ABS 一起工作，已經(jīng)開始成批量的裝載汽車上。德國 Wabeo 公司和 Bosch 公司在 1989 年推出了利用ABS(制動防抱死系統(tǒng) )傳感器監(jiān)測輪胎壓力的新裝置。隨后， C． RK 公司和 Marketing 公司也相繼開發(fā)出了自己的產(chǎn)品，基本結(jié)構(gòu)是由傳感器、信號發(fā)生器和接收器三部分組成，傳感器安裝在輪輞上，直接檢測輪胎的內(nèi)壓。 國外對于 TPMS 系統(tǒng)的研究起步較早， 20 世紀(jì) 70 年代末歐洲的一些發(fā)達(dá)國家就開始對輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究。直接 2 TPMS 也可檢測到較小的壓降。因此，直接 TPMS 可以連接至顯示器，告訴司機(jī)哪個輪胎充氣不足。然后，這些傳感器會通過發(fā)送器將胎壓數(shù)據(jù)發(fā)送到中央接收器進(jìn)行分析，分析結(jié)果將被傳送至安裝在車內(nèi)的顯示器上。這種壓降不符合美國的最終判定規(guī)則所規(guī)定的 25%原則，采用間接方法進(jìn)行檢測在很大程度上依賴于輪胎和負(fù)載因子。另外，氣壓不足時輪胎直徑的減少和氣壓的降低非常微小。第二，當(dāng)同一車軸或同一側(cè)的兩個輪胎都處于低壓狀態(tài)時，它無法檢測出究竟是哪 個輪胎充氣不足。但是，間接 TPMS 有一定的局限性。當(dāng)一個輪胎的氣壓減小時，滾動半徑就減小，而車輪的旋轉(zhuǎn)速度就相應(yīng)地加快。間接 TPMS 是與車輛的防抱死系統(tǒng) (ABS)一起使用的。 TPMS 實(shí)時的對汽車輪胎氣壓進(jìn) 行自動監(jiān)測，對輪胎漏氣，低氣壓，氣壓過高及溫度過高等輪胎狀況進(jìn)行預(yù)警，以保障汽車行駛安全。 近年來汽車電子產(chǎn)品得到了飛速發(fā)展，并已經(jīng)形成了獨(dú)立的汽車電子產(chǎn)業(yè)。據(jù)美國汽車工程師學(xué)會最近的調(diào)查，美 國每年有 26 萬交通事故是由于輪胎壓力低或滲漏造成的，此外，每年 75％的輪胎故障是出于輪胎滲 漏或充氣不足引起的。 全套設(shè)計，加 153893706 關(guān)鍵詞 ：胎壓檢測系統(tǒng) ； 無線通信技術(shù) ； 傳感器 ；射頻收發(fā)； C 語言 II ABSTRACT With the socio． economic and science and technology development， road traffic has bee the major system of the national economy and the social， economic development，however,traffic accidents following resulted in significant losses about the lives and safety of people and economic development． Puncture is the main cause of traffic accidents， keep driving in standards tire pressure is the key to prevent puncture， Tire pressure detection system(TPMS)which bom as a car security system． Tire pressure monitoring system is mainly used for realtime tire pressure and temperature monitoring in the process of driving to protect the occupants of the driving safety when the abnormal state of alarm． The purpose of this research is to develop a wireless RF transmission tire pressure monitoring system which used in motor vehicle． This paper proposed a wireless technology based on the fire pressure monitoring systems programs， gave the overall system design block diagram and explain the system hardware circuit design and software design of the modules． Hardware circuit mainly uses sensor detection technology,singlechip technology and wireless munication technology,transmitter module can detect， deal with the tire pressure and temperature parameters real— time， and transmitted data processed to the receiver module use the way of wireless． Receiver module cail calibration data and display the result to inform the driver of the situation of all tires． Software design contains transmitter module and receiver module，specific for transmitter module and receiver module initialization， data measurement and processing， send and receive procedures． III Key words： tire pressure monitoring system， wireless munication technology sensor,antijamming， RF transceiver， C language 目 錄 摘 要 .......................................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................................... II 第 1