【正文】 工作時間，應該在大多數(shù)時間內讓系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)。為了縮小 TPMS 發(fā)射模塊的體積 、節(jié)省功耗和增強功能，需要盡可能地選用具有多種功能的小型射頻收發(fā)芯片。此時單片機 (帶有 SPI 接口 )通過 SPI 接口與 PC 機實現(xiàn)簡單的連接，以達到在 PC 機上顯示報警的作用。此后微控制器為從機，而接收器就變?yōu)橹鳈C。此時，單片機發(fā)送數(shù)據(jù)給發(fā)射機，發(fā)射機將得到的數(shù)據(jù)通過天線發(fā)射出去。 圖 TPMS 系統(tǒng)方案結構框圖 圖 中，溫度壓力傳感器將采集到的溫度壓力數(shù)據(jù)通過 I2C 總線或RS232 接口送到單片機，單片機發(fā)送一使能信號 ENABLE 給發(fā)射器。為了提高系統(tǒng)的接收能力和抗干擾能力，系統(tǒng)安裝時需要在汽車底盤安裝接收天線。 TPMS 系統(tǒng)總體設計 系統(tǒng)工作原理 TPMS 系統(tǒng)主要由安裝在汽車輪胎內的壓力、溫度 傳感器 ， 信號 處理單元、RF 發(fā)射器組成的 TPMS 發(fā)射 模塊 ，安裝在汽車駕駛臺上的包括數(shù)字信號處理單元的 RF 接收器以及 LCD 組成。它采用無線傳輸技術 ,通過胎壓監(jiān)測模塊接收模塊 ,對在行使過程中的汽車輪胎氣壓、溫度實時自動地監(jiān)測 ,對輪胎漏氣、低壓、溫度過高進行報警 ,即在發(fā)生事故前發(fā)出警報 ,提醒駕駛員采取措施 ,以防止爆胎事故的發(fā)生 ,為汽車駕駛者提供更可靠的保障。該類型系統(tǒng)的主要缺點是無法對兩個以上的輪胎同時缺氣的狀況和速度超過 100 公里 /小時的情況進行判斷。 6)線束和連接器。 4)輪胎壓力過低 (LOWTIRE)報警燈 。 2)車身控制模塊 (BCM)。 2． 1 間接式 TPMS 間接式 TPMS是通過汽車 ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來比較車輪之間的轉速差別 ,以達到監(jiān)視胎壓的目的。同時輪胎爆胎預警裝置系統(tǒng)作為一項新技術，能夠為整車提供輪胎壓力和溫度等狀態(tài)信息，必將成為汽車整車控制系統(tǒng)單元的一部分，同時對汽車電子信息共享的研究具有重要意義。通過技術和檢測模式的分析表明，間接測 量方法因測量精度低和在高速測量時存在盲區(qū)等弊端，這種方式將逐漸被淘汰。相信在不久的將來，輪胎壓力實時監(jiān)測系統(tǒng)技術必將會得到廣泛的應用。 并制定了輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（ TPMS： Tire 河北工業(yè)大學 2020 屆畢業(yè)論文 2 Pressure Monitoring System）的技術規(guī)范。由于每年造成的經(jīng)濟損失巨大，美國政府要求汽車制造商加速發(fā)展 TPMS 系統(tǒng)，以求減少輪胎事故的發(fā)生。凡世通（ Firestone）輪胎的質量問題，造成了超過千人的傷亡，此事引起了業(yè)界和美國政府的高度關注，普利斯通 /凡世通公司曾被迫一次收回 650 萬只輪胎。中國國家橡膠輪胎質量監(jiān)督中心的專家分析，保持標準的輪胎氣壓行駛和及時發(fā)現(xiàn)輪胎漏氣是防止爆胎的關鍵。據(jù)統(tǒng)計，在高速公路上發(fā)生的交通事故有 70%80%是由于爆胎引起的。 于是汽車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng) TPMS(Tire Pressure Monitoring System)開始得到開發(fā)與使用。 恰當?shù)妮喬コ錃鈮毫κ潜ＷC汽車安全、平穩(wěn)行駛的關鍵因素。河北工業(yè)大學 2020 屆畢業(yè)論文 1 1 引言 汽車在高速行駛中 ,輪胎故障是所有駕駛者最為擔心和最難預防的 ,也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。 中國正進入家庭汽車的高速增長期，輪胎安全是汽車安全性能評價的重要指標，輪胎爆胎由于其不可預測性和不可控制而成為突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因，造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡，極大地威脅著汽車的行駛安全。及時準確地對超過或低于輪胎壓力標準范圍的異常狀態(tài)進行報警，是減少由輪胎爆胎引發(fā)的交通事故的有效途徑 。 1． 1 課題的背景 據(jù)交警部門統(tǒng)計，輪胎爆胎、疲勞駕駛和超速行駛是造成高速公路交通事故的三個重要原因，其中輪胎爆胎由于其不可預測性和不可控制性而成為首要因素，在中國高速公路上發(fā)生的交通事故更有 70%是由輪胎爆胎引發(fā)的。怎樣防止爆胎已成為安全駕駛的一個重要課題。而汽車胎壓監(jiān)視系統(tǒng)（ TPMS： Tire Pressure Monitoring System）毫無疑問將是理想的工具。據(jù)美國汽車工程師學會最近的調查，美國每年有 26 萬交通事故是由于輪胎氣壓低或滲漏造成的，另外，每年 75%的輪胎故障是由于輪胎滲漏或充氣不足引起的。針對這一問題， 2020 年 7 月，美國國家公路交通安全管理局（ NHTSA）出臺相應法案規(guī)定， 法案要求到 2020 年，所有在美國銷售的汽車都必須安裝輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)。德國、法國、日本等國家也處于建議性安裝階段。 1． 2 研究趨勢 當今的汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)在實現(xiàn)方式都可以歸類為直接輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)和間接輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)。直接輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)才是市場上汽車產品尋求安裝保證輪胎安全性的主要發(fā)展方向。 2 輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的組成及工作原理 目前， 汽車胎壓監(jiān)視系統(tǒng)（ TPMS： Tire Pressure Monitoring System） 主要分為兩類 :一種是基于車輪速度的間接式 TPMS，它通過比較各個 車輪之間轉速的不同來間接判斷輪胎的氣壓狀態(tài)；而另一種是基于壓力傳感器的直接式 TPMS，這種系統(tǒng)通過在輪胎內部直接安裝傳感器來測量輪胎內部的溫度和壓力，然后通過無線的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央系統(tǒng)進行處理。如圖 所示 ,該系統(tǒng)由以下幾個部件組成 : 1)4 個車輪轉速傳感器 。 3)復位開關 。 5)數(shù)據(jù)診斷接頭 (DLC)。 河北工業(yè)大學 2020 屆畢業(yè)論文 3 圖 前、后車輪轉速傳感器 當汽車行駛時 ,輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)接收 4 個車輪轉速傳感器的車輪轉速信號 ,進行綜合分析當某一個輪胎的氣壓太高或不足時 ,輪胎的直徑就會變大或變小 ,車輪的轉速也相應產生變化監(jiān)測系統(tǒng)將車輪轉速的變化情況同預先儲存的標準值比較 ,就得出輪胎氣壓太高或不足 ,從點亮 LOW TIRE 報警燈。 2． 2 直接式 TPMS 直接式 TPMS 是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 ,并通過無線調制發(fā)射到安裝在駕駛臺的監(jiān)視器上 。此外還有延長輪胎使用壽命 ,節(jié)省燃油的功能。 一般情況下，一輛轎車需要 4 個 TPMS 發(fā)射模塊和 1 個 TPMS 接收器；而一輛卡車需要 6～ 12 個 TPMS 發(fā)射模塊。由河北工業(yè)大學 2020 屆畢業(yè)論文 4 SP12 傳感器、微 控制器 、 MC33493 發(fā)射模塊、 MC33594 接收模塊等主要芯片組成的 TPMS 系統(tǒng)方案結構框圖如圖 所示。當為高電平時，發(fā)射機開始工作，產生一個數(shù)據(jù)時鐘信號給單片機，用于信號的同步。接收機通過天線接收到信號后，首先置 RESET 引腳 (用于 設置 主從模式 )為一低電平，此時微控制器 為主機，通過 MOSI 線來設置作為從機的接收器內的寄存器，設置好以后置 RESET 腳為高電平。它產生時鐘信號，通過 MOSI 線將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機。 系統(tǒng)設計的幾點考慮 由于 TPMS 發(fā)射模塊工作在劇烈振動、環(huán)境溫差變化大和不便于即時檢修的條件下，因此要求所有的器件要有很好的可靠性和穩(wěn)定性，能適應工作在40～ +125℃ 溫度范圍。 隨著能源問題越來越被重視，系統(tǒng)節(jié)能成為本設計考慮的一個重點問題。喚醒 TPMS 系統(tǒng)中的發(fā)射部分，可采用這樣一種方法：在傳感器模塊中增加加速度傳感器，利用其對運動的敏感性，實現(xiàn)汽車啟動時自動開機進入系統(tǒng)自檢；汽車 高速行駛時按運動速度自動智能確定檢測時間周期，利用軟件設定安全期、敏感期和危險期，以逐漸縮短巡回檢測周期和提高預警能力。在一個周河北工業(yè)大學 2020 屆畢業(yè)論文 5 期內，當檢測到有效的 ID 時， STROBE 置高電平，此時接收芯片就由休眠狀態(tài)轉為運行狀態(tài)。在輪胎爆胎預警系統(tǒng)中無線傳輸模塊在整個系統(tǒng)中具有舉足輕重的作用，其性能的好壞直接決定了無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒εc否、 數(shù)據(jù)的準確與否，這就要求系統(tǒng)必須對無線傳輸模塊進行認真、細致的選擇。 由于輪胎在汽車行駛過程中的高速旋轉和震動，安置于輪胎內部的輪胎模塊必須固定牢靠。但在輪胎高速旋轉狀態(tài)下不會對系統(tǒng)的可靠性產生影響。 天線放大系數(shù) G:是指天線將輸出功率轉化為無線電能量的能力。造成信號衰減的原因是由于信號從發(fā)送端到接收端經(jīng)過的路徑不同造成的，當信號從發(fā)送端發(fā)出時一部分信號由一個路 徑到達接收端，而另一部分信號卻從另外一條路徑到達接收端，由于信號到達的相位不同所造成的信號的相互疊加和相互抵消就影響了天線接收的性能。于 1998 年 5 月，由瑞典Ericsson、芬蘭 Nokia、