基于單片機(jī)的自動(dòng)充放氣裝置設(shè)計(jì)

1當(dāng)前車輪帶壓力檢測(cè)與控制的必要性輪胎在安全、環(huán)保、節(jié)能和減少運(yùn)輸成本方面發(fā)揮著重要作用。然而，胎壓是胎盤的生命。如果胎壓太高或太低，會(huì)影響汽車的行駛安全、輪胎壽命和汽車操縱的穩(wěn)定性。目前，給汽車輪胎充氣大部分仍然采用電動(dòng)類的充氣裝置，利用氣罐，連接氣管給輪胎充氣，人工讀取壓力表值，看是否達(dá)到所要求的壓力，沒有采用先進(jìn)的壓力檢測(cè)和控制技術(shù)，要達(dá)到輪胎標(biāo)準(zhǔn)壓力往往需經(jīng)過多次的充氣與測(cè)量過程，維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大，充氣時(shí)間長(zhǎng)，且充氣氣壓不受控、不精確，并且工作效率較低因此，研究一個(gè)基于單片機(jī)自動(dòng)控制的自動(dòng)充放氣系統(tǒng)是很有必要的，該系統(tǒng)只需設(shè)定你所需要的氣壓值，它就會(huì)自動(dòng)地完成任務(wù)，并且在充放氣完成之后將自動(dòng)停止。下面將簡(jiǎn)單介紹汽車輪胎自動(dòng)充放氣系統(tǒng)的控制器部分的設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方案。2精神地層壓力保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)置壓力傳感器和微處理器，自動(dòng)控制充氣放氣過程，傳感器檢測(cè)汽車輪胎內(nèi)部氣壓強(qiáng)度，然后在液晶顯示器上顯示出來，在超過其設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)和電磁閥的工作，滿足汽車輪胎充放氣的要求，在出現(xiàn)異常時(shí)聲光報(bào)警并自動(dòng)切斷電源，保障輪胎充放氣的安全。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。3系統(tǒng)硬件組成3.1主控芯片系統(tǒng)電路綜合本裝置所要實(shí)現(xiàn)的各部分功能，僅需一片STC12C5A60S2單片機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)的需要，因此采用STC12C5A60S2作為主控芯片。STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)的指令代碼和8051單片機(jī)可以做到完全兼容,但速度是8051單片機(jī)的10倍以上，其內(nèi)部包含專用看門狗復(fù)位電路、4個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器、2路脈沖寬度調(diào)制輸出及8路高速10位模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出，具有性價(jià)比高、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，在自動(dòng)化控制領(lǐng)域具有較為廣泛的應(yīng)用3.2bmp85簡(jiǎn)介傳感器的選用直接關(guān)系到所檢測(cè)的信號(hào)是否正常，本設(shè)計(jì)選用的是德國(guó)博世（BOSCH）生產(chǎn)的高精度、超低能耗的壓力傳感器BMP085，該傳感器工作電壓1.8V-3.6V，氣壓檢測(cè)范圍300hPa-1100hPa，絕對(duì)精度可以達(dá)到0.03hPa，并且功耗很低，只有3μA，主要由電阻式壓力傳感單元、AD轉(zhuǎn)換單元以及控制單元等三部分構(gòu)成，控制單元內(nèi)部包含E2PROM與I3.3繼電器接口設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用繼電器來控制各個(gè)輪胎的充放氣閥門，實(shí)現(xiàn)輪胎壓力的調(diào)節(jié)，通過ULN2003A驅(qū)動(dòng)繼電器工作，ULN2003的輸入引腳IN1-IN7直接與單片機(jī)連接，輸出引腳OUT1-OUT7連接繼電器的負(fù)極，正極連接5V的電源，繼電器的常開觸點(diǎn)節(jié)閥門的一端，在單片機(jī)輸出控制信號(hào)時(shí)，繼電器線圈通電，常開觸點(diǎn)閉合，閥門被接入電路中，實(shí)現(xiàn)充氣功能，電路如圖4所示。4帶指令的輪胎壓路首先氣管連接到輪胎后，傳感器就會(huì)將檢測(cè)到的汽車輪胎內(nèi)部的氣壓參數(shù)，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成路數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)，接著單片機(jī)把氣壓值送給顯示器并顯示當(dāng)前氣壓值。然后鍵盤設(shè)置需要的氣壓值，經(jīng)單片機(jī)鍵盤掃描程序讀出鍵值，并顯示出來，接著單片機(jī)比較當(dāng)前氣壓值和輸入氣壓值：如果這兩個(gè)值相等或者偏差在一定的范圍內(nèi)，說明輪胎壓力值符合要求，不需要充放氣，單片機(jī)不發(fā)出指令，電磁閥不工作；當(dāng)輸入氣壓值大于輪胎當(dāng)前氣壓值時(shí)，說明輪胎氣壓偏低，需要對(duì)輪胎充氣，這時(shí)，單片機(jī)便將設(shè)定值傳遞給電磁閥，將氣路開通，開始充氣。在充氣的過程中壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到壓力等于設(shè)定值后，單片機(jī)發(fā)出指令，將氣路斷開，充氣完成；當(dāng)輸入氣壓值小于輪胎當(dāng)前氣壓值時(shí)，單片機(jī)發(fā)出指令，控制電磁閥開始放氣，當(dāng)兩值相等時(shí)，電磁閥斷開，停止放氣。具體流程圖如圖5所示。5裝置測(cè)試與數(shù)據(jù)收集充放氣裝置的各個(gè)模塊在調(diào)試完成后，將軟件部分通過下載線接口下載到主控芯片STC12C5A60S2的片內(nèi)存儲(chǔ)器中，加上輪胎檢測(cè)模塊，就構(gòu)成了輪胎充放氣控制裝置的樣機(jī)。樣機(jī)如圖6所示。樣機(jī)制作完畢后需要對(duì)裝置進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試，通過這個(gè)測(cè)試，可以對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和功能進(jìn)行驗(yàn)證。在汽車空載的情況下，通過胎壓傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)，記錄該數(shù)據(jù)與專業(yè)工具顯示值進(jìn)行對(duì)比，記錄10組數(shù)據(jù)，如下頁表1所示。分析現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)，該充放氣裝置測(cè)量的數(shù)據(jù)和專業(yè)工具測(cè)量的數(shù)據(jù)存在一定的偏差，絕對(duì)誤差最大為20Kpa，平均絕對(duì)誤差為8.1Kpa，最大的百分比誤差為4.7%；在工作時(shí)，充放氣閥門正常工作，壓力值超限時(shí)，報(bào)警器啟動(dòng)能夠正常報(bào)警；測(cè)試結(jié)果表明，該充放氣裝置測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，精度較高，運(yùn)行正常，能夠滿足汽車輪胎的充放氣控制工作，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。6參數(shù)化充放氣基于單片機(jī)的自動(dòng)充放氣裝置，能夠集充氣、放氣、胎壓監(jiān)測(cè)等