存檔日期：存檔編號(hào)：本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文題目：基于單片機(jī)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：學(xué)院：電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：江蘇師范大學(xué)教務(wù)處印制摘要隨著時(shí)代發(fā)展和科技進(jìn)步汽車已成為了人們常用的且離不開的交通工具。隨著汽車數(shù)量的增多交通事故發(fā)生的數(shù)量也越來(lái)越多，而其中汽車輪胎壓力正常與否成為重要因素。據(jù)汽車工程師學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì),美國(guó)每年由于輪胎欠壓以及滲漏造成的有26萬(wàn)左右起交通事故。而在中國(guó)這原因也高達(dá)有大約70％。所以,對(duì)汽車爆胎的監(jiān)測(cè)和解決方法已成為安全駕駛的重要發(fā)展方向,而其中確保輪胎有著正常合適的胎壓是解決的這個(gè)問(wèn)題的重中之重。目前成熟的汽車壓力檢測(cè)系統(tǒng)有直接式和間接式。因?yàn)橹苯訙y(cè)量方法可靠方便，所以在本文中我選用了這種方法。另外在文中對(duì)多種傳感器進(jìn)行了比較最終確定方案為使用SP12傳感器，SP12作為一種數(shù)字式汽車專用胎壓監(jiān)測(cè)傳感器具有優(yōu)良的性能。為了降低功耗，本文采用了低頻喚醒方法。所謂的低頻喚醒方法，就是在駕駛室內(nèi)用MC33690芯片構(gòu)成了低頻信號(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)。最后，為了提供穩(wěn)定的電源用于給系統(tǒng)供電，我選用了ABLE（愛博爾）公司的ER2450。另外因?yàn)槲闹袛?shù)據(jù)大多為通過(guò)無(wú)線傳輸，所以我選用NRF24L01射頻芯片進(jìn)行傳輸信息。而定位問(wèn)題則是利用頻分方法結(jié)合跳頻接收方式來(lái)確定車輪位置。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用范圍是100-400千帕,系統(tǒng)精度可以達(dá)到1.4千帕。關(guān)鍵詞:汽車胎壓監(jiān)測(cè)SP12NRF24L01AbstractWiththedevelopmentofsciencetechnologyandeconomics,carhasbeenimportantvehiclethatpeoplecannotbeenwithout.However,theincreasementoftheamountofcarsleadstomoreandmoretrafficaccidentshappened.Inthese,thepressureoftyreiskeyfactor.AccordingtoSAE(societyofautomotiveengineers),about260,000accidentsiscausedbythelackofpressureoftyre.Andinchina,about70%accidentsarecausedbytyreburst.So,preventingtyrebursthasbeenanimportantissue.Asfar,TPMSisdividedintotwokinds—directlyandindirectly.Inthispaper,Iselectthefirstoneforitsconvenience.Inaddition,compareofthreekindsofsensorsismade.Atlast,SP12ischosen.Asakindofsensorusedspeciallyincar,SP12hasagoodcharacter.Tolowerthepowerconsumption,Ichoosethemodeofawakeningbylowfrequency.MC33690isusedtotransferasignalwithalowfrequency.AndthissignalisreceivedbyaLCcircuit.Tosupportasteadypower,ER2450wasused,whichismadebyABLEcompany.Themostofinformationistransferredinthemodeofwireless.NRF24L01isusedtotransferpressure.Andwhichtyrecanbelocatedbecausethefrequencyoftransferringineverytyreisdifferent.Therangeofworkingisfrom100KPato400KPa.Theprecisionis1.4KPa.Keywords:tyrepressuremonitoringSP12NRF24L0目錄摘要 IAbstract II1緒論 11.1課題產(chǎn)生背景及其意義 11.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 11.3擬采取的研究方法及選用技術(shù) 21.4本論文的內(nèi)容簡(jiǎn)介 32TPMS分類及原理介紹 42.1間接式 42.1.1計(jì)算式間接 42.1.2磁敏式間接 42.1.3基于SAW方式 52.2直接式 53系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 73.1系統(tǒng)的需求分析 73.1.1工作環(huán)境 73.1.2技術(shù)分析 73.1.3汽車輪胎爆胎原因分析 73.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 83.2.1總體設(shè)計(jì) 83.2.2檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 93.2.3主機(jī)部分設(shè)計(jì) 94元器件介紹 104.1傳感器 104.1.1英飛凌的SP12，SP12T,SP30 104.1.2飛思卡爾的MPXY8300系列 114.1.3GE的NPX系列 124.1.4三種傳感器比較 124.2MCU 134.3RF射頻收發(fā)芯片 134.3.1模塊簡(jiǎn)介： 134.3.2模塊電氣特性 144.3.3模塊引腳說(shuō)明 144.3.4模塊與單片機(jī)接口電路 154.3.5工作模式控制 164.3.6數(shù)據(jù)和控制接口 164.4MC33690 174.4.1特點(diǎn) 174.4.2引腳圖 184.5供電電源 184.6天線 184.7液晶屏 194.8結(jié)論 195系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題的解決 205.1功耗問(wèn)題 205.2輪胎定位問(wèn)題 205.3NRF24L01跳頻接收 216硬件設(shè)計(jì) 226.1傳感器部分電路設(shè)計(jì) 226.2采樣端RF發(fā)射部分電路設(shè)計(jì) 226.3低頻信號(hào)接收電路 236.4顯示電路 246.5低頻信號(hào)發(fā)射電路 246.6主機(jī)電路 257軟件設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果 267.1總體設(shè)計(jì) 267.2運(yùn)行LCD顯示子程序 277.3射頻發(fā)射子程序 287.4射頻接收子程序 297.7液晶屏顯示仿真結(jié)果 30總結(jié) 32致謝 33參考文獻(xiàn) 34附錄 351緒論1.1課題產(chǎn)生背景及其意義隨著交通運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，汽車數(shù)量和車速也越來(lái)越高。而伴隨著的則是對(duì)安全嚴(yán)重考驗(yàn)。而爆胎，疲勞駕駛，超速已經(jīng)成為了三大交通事故殺手。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。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國(guó)因?yàn)楸ヒl(fā)的事故比例達(dá)70%，在美國(guó)更是高達(dá)80%。因此怎么樣防止汽車爆胎原因成為了一項(xiàng)重要課題。據(jù)國(guó)家輪胎質(zhì)量監(jiān)督中心專家研究發(fā)現(xiàn)，汽車輪胎氣壓正常與否是一項(xiàng)重要因素。因此汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TyrePressureMonitoringSystem簡(jiǎn)稱TPMS）則變成了最理想的工具。汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。所以輪胎氣壓情況檢測(cè)是必須的，而氣壓量是無(wú)法通過(guò)肉眼觀測(cè)的，而且在高速行駛時(shí)也是不實(shí)際的，TPMS可以幫助人們隨時(shí)隨地不間斷的監(jiān)測(cè)氣壓量。從經(jīng)濟(jì)性上考慮，據(jù)統(tǒng)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證氣壓量每下降十分之一而輪胎的壽命會(huì)縮短四分之一[1]。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。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究氣量下降十分之一時(shí)在相同油量下汽車行駛會(huì)下降2%。同時(shí)在汽車保養(yǎng)方面，當(dāng)氣壓量下降時(shí)汽車底盤下沉，懸掛系統(tǒng)也會(huì)受到損傷，時(shí)間一長(zhǎng)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。不僅如此，這些損傷還會(huì)造成交通事故，造成人身安全危害。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。而其中美國(guó)作為先驅(qū)者始終保持著領(lǐng)先地位。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r美國(guó)早在2003年就通過(guò)了TRAD法案，其規(guī)定了美國(guó)所有汽車2007年起必須安裝TPMS。另外2004年美國(guó)國(guó)家公路安全管理局規(guī)定了TPMS在汽車胎壓低于標(biāo)準(zhǔn)值的25%-30%時(shí)向司機(jī)報(bào)警。繼美國(guó)之后，歐洲也開始著手制定其標(biāo)準(zhǔn)[2]。第一個(gè)TPMS的是由英國(guó)美達(dá)公司成功研制的。2004年，在美國(guó)博覽會(huì)上，加拿大的一家汽車輪胎設(shè)備制造廠展出了世界上第二套TPMS。2003年日本的阿爾卑斯電氣公司成功研制出了無(wú)需電池的TPMS。生命是極其可貴的。隨著外國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的制定以及技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)于汽車使用的TPMS也開始制定標(biāo)準(zhǔn)。而今，隨著國(guó)家政策的投入和批準(zhǔn)，以及人民對(duì)生命安全的重視，這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)也開始蓬勃發(fā)展。我國(guó)在2000年開始TPMS系統(tǒng)的研究和引入，并于2004年步入高潮。1.3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（RemoteTyrePressureMonitoring）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。安裝在每個(gè)輪胎內(nèi)部的測(cè)量輪胎壓力，將測(cè)量得到的信號(hào)經(jīng)過(guò)nrf24l01調(diào)制后通過(guò)高頻無(wú)線電波（RF）發(fā)射出去。通常情況下一個(gè)TPMS系統(tǒng)有4個(gè)RTPM模塊。駕駛室內(nèi)的監(jiān)視器接收由nrf24l01模塊傳回的信息，并將數(shù)據(jù)在屏幕上顯示，供駕駛者加以參考。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)。TPMS大體分為兩種類型：間接式，它利用的是輪胎速度差，從而可以監(jiān)測(cè)輪胎狀況，但其缺點(diǎn)是無(wú)法對(duì)多個(gè)輪胎不正常狀態(tài)做出準(zhǔn)確判斷且在高速下也無(wú)法做出判斷。第二種直接式TPMS，它使用壓力傳感器直接測(cè)量壓力得出數(shù)據(jù)，并通過(guò)高頻傳出信號(hào)。監(jiān)視器可以動(dòng)態(tài)顯示氣壓值，并可以在不正常狀態(tài)下向駕駛員提出報(bào)警。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明直接式要比間接式方便和精確。因此許多汽車制造廠商采用了直接式方式?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)各個(gè)汽車廠家也開始追隨世界潮流，在自己的汽車上安裝直接式檢測(cè)系統(tǒng)，但大多為國(guó)外成品，自主能力較差發(fā)展?jié)摿^深。本設(shè)計(jì)選用的是直接式測(cè)量方法。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2.4GHz全雙工無(wú)線通信收發(fā)模塊nRF2401[3]。SP12在單片機(jī)控制下檢測(cè)壓力傳輸數(shù)據(jù)。并以數(shù)字量形式輸出,再經(jīng)過(guò)單片機(jī)MCU打包后通過(guò)nRF2401調(diào)制成高頻發(fā)射出去。而同時(shí),也可以利用24l01傳輸控制信號(hào)[4]。而在接收方在接收信號(hào)后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)整再通過(guò)液晶屏顯示。1.4本論文的內(nèi)容簡(jiǎn)介本論文的章節(jié)安排如下：第1章：主要介紹了汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究背景和意義，分析了汽車輪胎壓力對(duì)汽車運(yùn)行的影響，并介紹了國(guó)內(nèi)外TPMS發(fā)展?fàn)顩r。第2章：介紹了TPMS的分類和測(cè)量原理以及對(duì)爆胎原因進(jìn)行了介紹。第3章：大體介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以及該設(shè)計(jì)所需達(dá)到的要求，外界環(huán)境狀態(tài)，以及對(duì)技術(shù)要求進(jìn)行了分析。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)。重點(diǎn)介紹了射頻芯片和低頻發(fā)射芯片和比較了壓力傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。第5章：提出了在設(shè)計(jì)中所遇到的關(guān)鍵的兩個(gè)問(wèn)題，并提出了多種解決方案，在這些方案中選擇了最為合適的方案加以實(shí)際解決。第6章：將各部分電路圖展示，并加以詳細(xì)的說(shuō)明介紹。第7章：大體說(shuō)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)。另外對(duì)結(jié)果進(jìn)行了仿真測(cè)試。2TPMS分類及原理介紹2.1間接式所謂的間接式就是非直接接觸測(cè)量，氣壓值不是由傳感器直接給出數(shù)據(jù)的方式?，F(xiàn)在較為常用的兩種方法為計(jì)算式和磁敏式。2.1.1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。利用當(dāng)前速度與ABS[5]速度相比較可以得知當(dāng)前輪胎壓力狀況，當(dāng)輪胎漏氣或者爆胎時(shí)，車輪直徑會(huì)變小從而速度會(huì)變大，經(jīng)過(guò)測(cè)速傳感器測(cè)量到微處理器中進(jìn)行處理比較最終得知車輪的變化。方法較為簡(jiǎn)單實(shí)用，且安裝方便。其方法框圖如圖2-1所示。但同時(shí)這種方法也具有很大的局限性和缺陷。首先當(dāng)速度過(guò)大時(shí)比如大于100碼時(shí)得出的結(jié)果就會(huì)不準(zhǔn)確。另外如果兩個(gè)輪胎發(fā)生了異常，司機(jī)也無(wú)法判斷和解決。ABSABSVSC-CPU波形處理輪胎在VSC控制范圍內(nèi)1、排除共振外的雜波2、推算輪胎彈簧常數(shù)的變化3、對(duì)氣壓低的判斷和處理液晶屏顯示LED燈報(bào)警速度傳感器圖2-1計(jì)算式間接TPMS結(jié)構(gòu)圖2.1.2磁敏式間接所謂的磁敏式方法是在車輪內(nèi)部安裝磁性組件，當(dāng)輪胎發(fā)生異常時(shí)會(huì)使得磁性組件發(fā)生偏移從而改變與外界磁敏器件（如;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2-2所示。利用這種方法可以無(wú)需直接接觸輪胎內(nèi)部就可以得知壓力狀況。這種方法中所用的器件都是安裝在輪胎外部所以在對(duì)器件選擇時(shí)就不需要太高要求。如對(duì)其耐溫，耐壓能力無(wú)需太高大大降低了由器件造成的成本消耗。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。第二，因?yàn)檩喬饬吭诓煌瑴囟认虏煌旭倵l件下對(duì)氣壓要求是不一樣的，比如：在夏天氣壓會(huì)比冬天得低。第三，由于汽車輪胎使用時(shí)會(huì)發(fā)生磨損表面會(huì)變薄，安裝的磁敏組件與磁性組件之間的距離會(huì)變小，需要不斷地調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量。顯示報(bào)警裝置霍爾裝置顯示報(bào)警裝置霍爾裝置信號(hào)處理A/D轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)器電子控制單元磁敏組件圖2-2磁敏式間接TPMS結(jié)構(gòu)圖2.1.3基于SAW方式所謂的SAW就是SurfaceAcouticWave的縮寫[6]，即使表面聲波它是在1885年英國(guó)物理學(xué)家瑞利發(fā)現(xiàn)的。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(shuō)的表面聲波[7]。當(dāng)外界向由晶體構(gòu)成的SAW組件發(fā)射一定的頻率的高頻電波時(shí)，SAW會(huì)接收并發(fā)回一定頻率的信號(hào)，當(dāng)該組件處在不同壓力和溫度時(shí)返回的信號(hào)頻率也不同，由此可以測(cè)量輪胎內(nèi)部壓力。2.2直接式所謂的直接式就是使用壓力傳感器直接埋入輪胎檢測(cè)壓力值安裝位置[8]如圖2-3所示，并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)傳出的方式。其中又包括機(jī)械式和電子式，這是由其傳感器的類型所決定的。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)射裝置的安裝情況其安裝位置也是需要我們仔細(xì)考慮的問(wèn)題。目前發(fā)射裝置安裝位置主要分為兩類：第一種安裝在輪轂上，另一種安裝在氣門芯上。無(wú)論安裝在何位置都要考慮的是平衡問(wèn)題。所以在汽車安裝時(shí)都會(huì)做平衡校驗(yàn)。事實(shí)上安裝在氣門芯上是現(xiàn)在的主流。因?yàn)榭梢园寻l(fā)射天線用氣門芯代替。圖2-3直接式TPMS安裝圖3系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的需求分析3.1.1工作環(huán)境TPMS的采樣端位于輪胎內(nèi)部，工作在密封的環(huán)境中。故而需要無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)信息交換。另外由于輪胎高速旋轉(zhuǎn)，所以必須固定牢靠。另外車胎內(nèi)部空間狹小對(duì)于系統(tǒng)體積必須有著嚴(yán)格控制。而且由于被深埋入輪胎內(nèi)部取出極不方便，所以必須采用微功耗設(shè)計(jì)。綜合起來(lái)，設(shè)計(jì)的主要要求如下：體積小，系統(tǒng)的體積應(yīng)盡可能的??；微功耗，采用電池供電電量有限，所以應(yīng)做到功耗低延長(zhǎng)工作時(shí)間；抗干擾性能要好，因?yàn)椴捎脽o(wú)線通信采取適當(dāng)方法抑制干擾提高通信可靠性；發(fā)射距離要適當(dāng)，應(yīng)保持在4米到8米之間，過(guò)小信號(hào)無(wú)法到達(dá)接收端3.1.2技術(shù)分析本設(shè)計(jì)的汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采用的是直接式檢測(cè)輪胎壓力的方式。它采用的是鋰電池供電，通過(guò)埋入輪胎的壓力傳感器檢測(cè)壓力，再通過(guò)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。具體要求如下：可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及顯示每個(gè)輪胎的壓力情況；在氣壓過(guò)高或者欠壓時(shí)能發(fā)出報(bào)警并警告駕駛員；3.1.3汽車輪胎爆胎原因分析汽車爆胎是汽車行駛時(shí)遇到的最常見的危害，而其原因也是多樣的。負(fù)荷過(guò)大，胎內(nèi)氣壓，溫度，行駛速度都是很重要的因素。所以研究汽車輪胎爆胎也成為了一項(xiàng)系統(tǒng)而重要的研究課題。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，但其中最多的也是最常見的是輪胎欠壓。目前子午胎為了提升輪胎的強(qiáng)度，會(huì)在外層加上一圈鋼絲。當(dāng)輪胎欠壓或是漏氣時(shí)會(huì)使車體下沉，隨之溫度因輪胎摩擦加重而升高。溫度的升高會(huì)使輪胎老化加快，鋼絲變形，最終內(nèi)部斷裂。其原因如下：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；胎壓過(guò)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。這種現(xiàn)象在發(fā)生交通事故時(shí)極為常見。所以為了交通安全，行駛前必須仔細(xì)檢查汽車輪胎胎壓是否氣量過(guò)低。3.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 3.2.1總體設(shè)計(jì)根據(jù)功能及技術(shù)要求，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如圖3-1所示SP12SP12PIC16F628ARF發(fā)射第一輪臺(tái)模塊RF接收單片機(jī)液晶屏顯示及報(bào)警SP12PIC16F628ARF發(fā)射第四輪臺(tái)模塊LF低頻發(fā)射LF喚醒電路LF喚醒電路圖3-1總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2.2檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)檢測(cè)模塊功能主要是收集壓力信息，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)處理單元處理數(shù)據(jù)，再通過(guò)射頻無(wú)線傳輸出去。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。具體設(shè)計(jì)如下：壓力傳感器MCU壓力傳感器MCU射頻發(fā)射電路圖3-2檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)圖3.2.3主機(jī)部分設(shè)計(jì)主機(jī)部分包括射頻信號(hào)接收裝置，接收之后傳入MCU進(jìn)行處理，從這些數(shù)據(jù)中提取各個(gè)輪胎壓力，在進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換后成為十進(jìn)制數(shù)據(jù)再在液晶屏上顯示。再經(jīng)過(guò)比較程序處理比較大小。最終由比較結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警提示處理。接收裝置接收裝置MCU顯示及報(bào)警人機(jī)接口圖3-3主機(jī)部分結(jié)構(gòu)圖4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。其中主機(jī)部分主要有MCU，射頻芯片RF，顯示屏LCD，由于其位于駕駛室內(nèi)所以芯片性能達(dá)到商用基本即可。目前采樣發(fā)射部分有兩種安裝方式：第一種安裝在氣門芯上，第二種安裝在輪胎內(nèi)部。該部分主要包括數(shù)字壓力傳感器，MCU，鋰電池和天線等?，F(xiàn)在大多數(shù)汽車輪胎采用的是沒(méi)有內(nèi)胎的真空子午胎，安裝固定是容易的。但汽車行駛時(shí)輪胎內(nèi)部壓力溫度變化劇烈所以該部分元件按照軍用級(jí)選用。4.1傳感器目前由于數(shù)字式的傳感器體積小，功耗低，性價(jià)比高，使用方便的各方面優(yōu)越性能逐漸取代了傳統(tǒng)的無(wú)源傳感器。對(duì)于汽車胎壓檢測(cè)傳感器世界上著名的有：英飛凌公司的SP12系列，飛思卡爾MPXY8300系列，GE的NPX1和NPX2。4.1.1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。它是一種壓電電阻式傳感器適用范圍可達(dá)100-400kpa，自帶有一個(gè)數(shù)字串行通訊口，可以方便的應(yīng)用在單片機(jī)系統(tǒng)中以適應(yīng)多種復(fù)雜的任務(wù)要求。SP12有14腳的精簡(jiǎn)封裝，應(yīng)用時(shí)無(wú)需其他外部器件。其精度為1.37Kpa/lsb[9]。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。具體介紹如下:1.推薦工作環(huán)境如表4-1所示2.測(cè)量性能需要注意的是對(duì)于一個(gè)數(shù)字式傳感器的測(cè)量精度影響最大的是其所處環(huán)境的溫度,另外需要理解的是SP12不僅僅只是壓力測(cè)量傳感器事實(shí)上它是一個(gè)集壓力，溫度，加速度，電壓測(cè)量于一體的四合一傳感器。表4-1工作環(huán)境表使用指標(biāo)最小值min最大值max單位溫度范圍-40+125℃測(cè)量進(jìn)行所需電壓2.13.6V測(cè)量未進(jìn)行時(shí)電壓1.85.5V壓力輸入100450Kpa注：以上壓力均為絕對(duì)值,只有電壓在測(cè)量電壓范圍內(nèi)時(shí)，測(cè)量的精度才會(huì)在表明范圍內(nèi)。3.綜上所述SP12傳感器有以下特點(diǎn)：檢測(cè)精度方面：因?yàn)镾P12采用的是精度較高的半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片構(gòu)成的惠斯通電橋作為力電變換測(cè)量電路的，所以其測(cè)量精度非常高（0.01%-0.03%FS）；可靠性方面：SP12具有誤差補(bǔ)償功能，可對(duì)壓力電源電壓信號(hào)的檢測(cè)和補(bǔ)償。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0.6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。4.1.2飛思卡爾的MPXY8300系列MPXY8300系列是專用于檢測(cè)汽車輪胎各個(gè)參數(shù)以及行駛狀態(tài)的傳感器，在該傳感器內(nèi)包含了壓力，溫度等參數(shù)的測(cè)量電路，另外包含了MCU和射頻輸出[10]。其管腳圖如圖4-2所示。MPXY8300特點(diǎn)如下:MPXY8300測(cè)量時(shí)將由傳感器測(cè)出的值經(jīng)過(guò)內(nèi)部4通道，10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。8位MCU：S08內(nèi)核帶SIM，中斷和調(diào)試/監(jiān)視器，512RAM，8KFLASH,32字節(jié)，低功耗，參數(shù)寄存器。圖4-2MPXY8300引腳圖內(nèi)部具有315/434MHZRF發(fā)射器，無(wú)需外加。差分輸入LF探測(cè)器/解碼器4.1.3GE的NPX系列GE一直致力于傳感器的開發(fā)和研究[11]，其中NPX1集成了硅壓力傳感器，溫度傳感器，電壓傳感器和低功耗的8位RISC微處理器，以及一個(gè)低頻喚醒輸入級(jí)有了這些就可以方便使用者選擇型號(hào)類型，從而降低成本，節(jié)省開支，節(jié)約資源。其性能和基本參數(shù)如下：高集成度:壓力、溫度、電壓三種參數(shù)傳感以及MCU集于一體；數(shù)字式的壓力、溫度以及電壓量的補(bǔ)償和修正；電源管理：最小化功耗，極低的待機(jī)靜態(tài)電流，進(jìn)一步節(jié)省能耗；多種喚醒方式：內(nèi)部時(shí)鐘喚醒;低頻信號(hào)喚醒；外部觸發(fā)喚醒；12位低噪聲ADC；32位內(nèi)置產(chǎn)品尋列號(hào)；芯片內(nèi)置過(guò)熱保護(hù)功能和傳感器故障監(jiān)測(cè)功能；壓力，溫度傳感器可以斷線檢測(cè)；電池電壓檢測(cè)內(nèi)部包含看門狗；4.1.4三種傳感器比較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)。另外因?yàn)轱w思卡爾MPXY性價(jià)比不高，且市面上單獨(dú)出售較少所以也不被選用。而SP12致力于開發(fā)商用型汽車比較切題，而且市面上數(shù)量較多，性價(jià)比合適，因此我采用SP12傳感器。4.2MCU本設(shè)計(jì)中對(duì)于輪胎內(nèi)部MCU的要求是低功耗，汽車級(jí)溫度適用性，體積合適，對(duì)于功能上只要夠用即可。首先考慮的是斷電模式，這直接關(guān)系到功耗的高低。另外最重要的就是時(shí)鐘系統(tǒng)，這是降低功耗的關(guān)鍵。需要選擇具有睡眠狀態(tài)的MCU從而在不工作時(shí)降低功耗。另外，對(duì)于體積的要求我們選擇18腳的單片機(jī)已經(jīng)足夠了。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]。所以我選擇了Microchip公司的PIC的單片機(jī)PIC16F627A[12]。下面具體介紹其性能：內(nèi)部自帶了較高精度的4MHZ振蕩器；低功耗的內(nèi)部48KHz振蕩器；看門口有獨(dú)自的振蕩器，確?？煽康倪\(yùn)行；低功耗性能：當(dāng)電壓為2.0V時(shí)，典型值僅為100nA外設(shè)功能：16個(gè)具有獨(dú)立方向控制的I/O端口較高灌、拉電流可以直接驅(qū)動(dòng)LED捕捉、比較、PWM模塊,16位捕捉/比較,10位PWM4.3RF射頻收發(fā)芯片4.3.1模塊簡(jiǎn)介：nRF24L01是一種單片射頻收發(fā)器件,正常工作于2.4GHz～2.5GHzISM（工業(yè)開放頻段）頻段[13]。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器等功能模塊,并采用了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，輸出功率和通信頻道是可通過(guò)程序進(jìn)行配置。另外nRF24L01功耗低可以適用于輪胎內(nèi)部對(duì)于功耗的要求。nRF24L01主要特性如下：1．支持2.4GHz的開放ISM頻率范圍，最大發(fā)射功率情況下為0dBm2．2Mbps，傳輸速率高3．功耗低，等待模式時(shí)電流消耗僅22uA4．多頻點(diǎn)（125個(gè)），滿足多點(diǎn)通信及跳頻通信需求5．在空曠場(chǎng)地，有效距離：25m（外置天線）、10m（PCB天線）4.3.2模塊電氣特性表4-4電氣參數(shù)表參數(shù)數(shù)值單位供電電壓5V最大發(fā)射功率0dBm最大數(shù)據(jù)傳輸率2Mbps電流消耗（發(fā)射模式，0dBm）11.3mA電流消耗（接收模式，2Mbps）12.3mA電流消耗（掉電模式）900nA溫度范圍-40~+85℃4.3.3模塊引腳說(shuō)明圖4-3NRF24L01引腳圖具體引腳功能如表4-5所示：表4-5NRF24L01引腳功能表管腳符號(hào)功能方向1GND電源地-2IRQ中斷輸出輸出3MISOSPI輸出輸出4MOSISPI輸入輸入5SCKSPI時(shí)鐘輸入6NC--7NC--8CSN片選信號(hào)輸入9CE工作狀態(tài)選擇輸入10+5V電源-11GND電源地-12IRQ中斷輸出輸出13MISOSPI輸出輸出14MOSISPI輸入輸入15SCKSPI時(shí)鐘輸入16NC空-4.3.4模塊與單片機(jī)接口電路VCCVCCI/0I/0I/0I/0I/0I/0GND單片機(jī)GNDMCU模塊+5VCECSNCNCNSCKMOSIMISOIRQGNDNrf24L01圖4-4NRF24L01與單片機(jī)接口圖注：使用AT89S52MCU模塊時(shí)，請(qǐng)將Nrf24L01通訊模塊各個(gè)端口（MOSI、SCK、CSN和CE）接上4.7K的排阻上拉到VCC從而增強(qiáng)其驅(qū)動(dòng)能力。若使用其它驅(qū)動(dòng)較強(qiáng)的單片機(jī)與Nrf24L01通訊模塊相連時(shí)請(qǐng)串聯(lián)上2K電阻。4.3.5工作模式控制工作模式主要由CE和PWR_UP和PRIM_RX兩寄存器共同控制：表4-6工作模式選擇表狀態(tài)PWR_UP單元PRIM_RX單元CE管腳FIFO寄存器接收狀態(tài)11高-發(fā)射狀態(tài)10高數(shù)據(jù)存在FIFO寄存器中，將發(fā)射所有數(shù)據(jù)發(fā)射模式101→0數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在FIFO寄存器中，將發(fā)射一個(gè)數(shù)據(jù)待機(jī)狀態(tài)II10高FIFO寄存器中無(wú)數(shù)據(jù)待機(jī)狀態(tài)I1-低無(wú)正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)掉電狀態(tài)04.3.6數(shù)據(jù)和控制接口通過(guò)以下六個(gè)引腳，可實(shí)現(xiàn)模塊的所有功能：1.IRQ（為0時(shí)有效，用于中斷輸出方式）2.CE（在為1時(shí)有效，用于控制發(fā)射與接收）3.CSN4.SCK5.MOSI6.MISO 所有的SPI指令均在當(dāng)CSN由低到高開始跳變時(shí)執(zhí)行；從MOSI寫命令的同時(shí)，MISO實(shí)時(shí)返回24L01的狀態(tài)值；SPI指令由命令字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)兩部分組成。SPI讀寫時(shí)序見圖4-6。在對(duì)寄存器進(jìn)行寫處理時(shí)，要先將芯片進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)或掉電狀態(tài)，才可以操作成功。SPI讀時(shí)序SPI寫時(shí)序圖4-5SPI時(shí)序圖4.4MC33690本文中為了降低采樣端功耗，采用了低頻喚醒模式即:在主電路部分使用MC33690芯片制作的低頻信號(hào)發(fā)射電路，來(lái)控制采樣端MCU的運(yùn)行。當(dāng)汽車停止時(shí)是采樣端處于睡眠狀態(tài)，當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)喚醒。下面仔細(xì)介紹MC33690芯片[14]。4.4.1特點(diǎn)自同步采樣保持解調(diào)器可接收和發(fā)射調(diào)幅和調(diào)相波形具有較高靈敏度低阻抗，大電流天線驅(qū)動(dòng)器（典型值150mA,2Ω）較寬輸入電壓范圍：5.5V-40V；配合外加功放晶體管輸出電流可達(dá)150mA；輸出電壓為5V誤差為正負(fù)5%低功耗：待機(jī)狀態(tài)下電流僅為150uA遵循ISO9141發(fā)射和接收標(biāo)準(zhǔn)4.4.2引腳圖圖4-6MC33690引腳圖4.5供電電源供電電源我選用鋰亞電池，因?yàn)樗哂畜w積小，在正常溫度下在-40℃-125℃內(nèi)可以有效工作?；谶@些考慮我選擇了ABLE（艾博爾）公司ER2450。其性能指標(biāo)如下：空載電壓：3.66V負(fù)載電壓：3.45V容量：0.5Ah工作溫度:-40℃-125℃保存時(shí)間：10年以上焊腳紐扣型，外殼加厚，可以焊接在PCB上，從而使安裝更牢固，防震性能更好。4.6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。另外，因?yàn)榘l(fā)射器位于車轂內(nèi)且車輪都為金屬結(jié)構(gòu)電磁屏蔽嚴(yán)重。所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮金屬屏蔽，車輪的不斷旋轉(zhuǎn)，阻抗匹配等因素的影響。目前大多數(shù)汽車選擇用氣門嘴作為天線，這種方案具有體積小，加工方便，成本低，易于標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。而低頻天線處于駕駛室所以可以使用專門的125KHZ的天線[18]。4.7液晶屏本次采用的是LCD1602下面簡(jiǎn)略介紹下它的性能：LCD1602主要技術(shù)參數(shù)如表4-11所示[16]：表4-11主要技術(shù)參數(shù)表可顯示容量：16*2個(gè)字符芯片工作合適電壓：4.5-5.5V工作合適電流：2.0mA(5.0V)模塊最佳狀態(tài)下電壓：5.0V字符尺寸大?。?.95*4.35mm4.8結(jié)論綜上所述本文采用以英飛凌公司的SP12為壓力傳感器，從機(jī)使用PIC16F627A單片機(jī)，并采用NRF24L01為射頻發(fā)射接收器，主機(jī)采用的是PIC16F877單片機(jī)為核心，并使用LCD1602顯示具體數(shù)值。另外使用三種顏色的LED發(fā)光二極管顯示目前狀態(tài)。5系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題的解決5.1功耗問(wèn)題由于傳感部分深埋在輪胎內(nèi)更換極不方便，因此降低功耗延長(zhǎng)工作時(shí)間成為一個(gè)重要問(wèn)題。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)。目前實(shí)現(xiàn)忙時(shí)喚醒，閑時(shí)待機(jī)方案主要有：1.加速度喚醒這種方法是在檢測(cè)電路中加入一個(gè)可以檢測(cè)加速度的傳感器當(dāng)汽車啟動(dòng)到一定加速度時(shí)出現(xiàn)喚醒信號(hào)，是系統(tǒng)啟動(dòng)。好處是減少了主電路部分的結(jié)構(gòu)，降低了成本。但壞處是不能做到完全可控，即當(dāng)汽車剛啟動(dòng)時(shí)無(wú)法獲知胎壓信息，進(jìn)而無(wú)法立即作出判斷和動(dòng)作2.低頻喚醒方式這種方式是在車胎內(nèi)的采樣端主機(jī)復(fù)位端配合低頻信號(hào)接收裝置，在主電路上安裝低頻信號(hào)發(fā)射裝置。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。這種方法好處是可以實(shí)時(shí)可控在汽車未啟動(dòng)時(shí)得知?dú)鈮憾扇〈胧?。而缺點(diǎn)則是需要安裝更多的器件增加了成本，電路也更加復(fù)雜。本文中采用的是第二種方案。5.2輪胎定位問(wèn)題TPMS中另一個(gè)重要問(wèn)題就是定位問(wèn)題。在數(shù)據(jù)傳回主電路后需要說(shuō)明的是四個(gè)輪胎中的哪個(gè)，否則司機(jī)無(wú)法對(duì)應(yīng)的采取措施。想要解決這個(gè)問(wèn)題我們首先要了解NRF24L01的通道頻率。所謂的RF通道頻率指的就是nRF24L01使用的中心頻率，該頻率范圍是從2.400GHz到2.525GHz，以1MHz區(qū)分一個(gè)頻點(diǎn)，所以有125個(gè)頻點(diǎn)可使用。中心頻率是主要由參數(shù)RF_CH確定，公式為：F0=2400+RF_CH（MHz）。同樣的當(dāng)NRF24L01作為接收電路時(shí)其接收頻率必須與發(fā)射頻率保持一致才能接收到相應(yīng)的信息。所以我們可以在將采樣端埋入輪胎之前將四個(gè)輪胎的中心頻率設(shè)置為四個(gè)不同的頻率，而主電路在接收的時(shí)候采取巡回檢測(cè)方法，這樣既可以保證每個(gè)輪胎都被檢測(cè)到，又能保證成功定位。5.3NRF24L01跳頻接收上面我們提到為了解決定位問(wèn)題我們?cè)O(shè)置了不同頻率發(fā)射和接收的調(diào)頻技術(shù)。目前因?yàn)镮SM2.4GHZ頻率范圍內(nèi)的沒(méi)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。但需要注意的是ISM頻段對(duì)于功率是有著嚴(yán)格的限制的。6硬件設(shè)計(jì)6.1傳感器部分電路設(shè)計(jì) 圖6-1檢測(cè)部分電路如圖6-1所示MCU采用的是20引腳的PIC16F627A單片機(jī)，將NCS連到RA2，SDO引腳與RA3相連，而RA4是漏極開路管腳，RA5是復(fù)位引腳所以與低頻信號(hào)接收電路相連。SP12的SCLK引腳與RA0相連提供時(shí)鐘信號(hào)，SDI與RA1引腳相連。使用的是4MHZ的晶振配合兩片15PF的瓷片電容。6.2采樣端RF發(fā)射部分電路設(shè)計(jì)圖6-2RF發(fā)射電路RF發(fā)射電路如圖6-2所示首先要指出的是E1天線在實(shí)際中是特殊的氣門芯，專門設(shè)計(jì)用來(lái)當(dāng)做發(fā)射天線。其中使能端CE與單片機(jī)的RB0相連，CSN引腳與RB1連接，SCK與RB2，MOSI與RB3相連，IRQ與RB4，MISO與RB5相連。其中ANT1和ANT2連接的是天線電路，XC1和XC2連接的是外接晶振電路。6.3低頻信號(hào)接收電路圖6-3LC低頻信號(hào)接收電路低頻信號(hào)接收電路如圖6-3所示。為了節(jié)省空間和成本，本文中使用的是簡(jiǎn)單的LC并聯(lián)電路。而本文低頻信號(hào)只需用來(lái)作為開關(guān)信號(hào)所以無(wú)需太過(guò)精確所以采用這種方法非常合適。圖中LC并聯(lián)電路，當(dāng)接收到125KHZ的信號(hào)時(shí)會(huì)發(fā)生諧振從而使MCLR端口由低電平上升到高電平喚醒電路。其頻率算法為f0=6.4顯示電路圖6-4LCD顯示電路顯示電路如圖6-4所示。本文中采用的是LCD1602液晶屏顯示，其中DB0，DB1，……與P0.0，P0.1……相連。Vee管腳接上一個(gè)10K電位器，RS與P2.7，R/W與P2.6，使能管腳E與P2.5相連。Vee所接的是對(duì)比度調(diào)節(jié)調(diào)整電位器，可以調(diào)節(jié)液晶屏亮度和文字之間的對(duì)比度。6.5低頻信號(hào)發(fā)射電路圖6-5MC33690低頻信號(hào)發(fā)射電路圖6-5中MC33690是飛思卡爾專門用于發(fā)射低頻信號(hào)的芯片，TD1和TD2管腳接的是專門的125KHZ天線再配合電容的和電阻[15]。AM與單片機(jī)RC1相連，為中斷觸發(fā)管腳。MODE2管腳為低電平時(shí)芯片會(huì)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，在此狀態(tài)下芯片振蕩器和輔助電路是不工作的，從而進(jìn)一步降低功耗。當(dāng)MC33690與MCU相連時(shí)如果沒(méi)有MOSFET管則可以空出不連。6.6主機(jī)電路圖6-6MCU主機(jī)電路7軟件設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果7.1總體設(shè)計(jì)開始開始初始化初始化對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較大小接收壓力信號(hào)發(fā)出低頻信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較大小接收壓力信號(hào)發(fā)出低頻信號(hào)屏幕顯示及報(bào)警屏幕顯示及報(bào)警否停止否停止是是結(jié)束結(jié)束 圖7-1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7-1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)。在主機(jī)接收到數(shù)據(jù)后會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及顯示和報(bào)警等操作。7.2運(yùn)行LCD顯示子程序到00H是否取表TAB3開始LCD初始化設(shè)置為第一行顯示取表調(diào)用寫入子程序取表指針加1取TAB2調(diào)用寫入子程序返回將40H中高位BCD碼作為偏移量將41H中低位BCD碼作為偏移量調(diào)用寫入子程序圖7-2數(shù)據(jù)顯示程序到00H是否取表TAB3開始LCD初始化設(shè)置為第一行顯示取表調(diào)用寫入子程序取表指針加1取TAB2調(diào)用寫入子程序返回將40H中高位BCD碼作為偏移量將41H中低位BCD碼作為偏移量調(diào)用寫入子程序如圖7-3所示為L(zhǎng)CD顯示子程序的操作流程圖。因?yàn)楸疚闹惺褂玫氖荓CD1602液晶屏所以會(huì)顯示兩行數(shù)據(jù)，在程序設(shè)計(jì)時(shí)要注意兩行的切換。同時(shí)需要注意的是每行只能顯示16個(gè)字符。7.3射頻發(fā)射子程序開始開始拉低CE進(jìn)入待機(jī)模式配置00H進(jìn)入待機(jī)模式配置各個(gè)寄存器拉低CSN寫入所有數(shù)據(jù)拉高CSN拉高CE啟動(dòng)發(fā)射等待1ms拉低CE清除發(fā)射緩沖區(qū)數(shù)據(jù)返回圖7-3射頻發(fā)射程序如圖7-4所示的是射頻發(fā)射子程序設(shè)計(jì)流程圖。在使用射頻芯片時(shí)要嚴(yán)格參照時(shí)序圖，因?yàn)榇诵酒褂玫氖荢PI線的規(guī)則。首先拉低CE，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理最后再次拉低CE，最后清除緩沖區(qū)。7.4射頻接收子程序開始開始拉低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7-4射頻接收子程序7.7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。之后使用PROTUES仿真軟件將前面生成的HEX文件加入到單片機(jī)中去進(jìn)行電路仿真，下面是最終形成的結(jié)果。如圖7-7所示，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)首先會(huì)初始化顯示“WELCOME”，以說(shuō)明系統(tǒng)正常啟動(dòng)。隨后可以進(jìn)入使用環(huán)節(jié)。圖7-5初始化結(jié)果圖如圖7-8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(guò)高，“l(fā)ow”為過(guò)低。圖7-6行駛時(shí)效果圖如圖7-9所示，當(dāng)按下按鍵后會(huì)顯示各個(gè)輪胎氣壓狀態(tài)。其中“LF”表示左前輪，“RF”表示右前輪“RB”表示右后輪“LB”表示左后輪。圖7-7車胎壓力顯示圖總結(jié)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn)了汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本方法，其功能也基本符合設(shè)計(jì)期望，在我們的日常生活中也非常的使用，在之前我總覺得學(xué)這些東西用不到覺得沒(méi)什么用，但當(dāng)真正做這個(gè)論文的時(shí)候我才發(fā)現(xiàn)我很多的東西要用到，比如WORD軟件的基本操作，即對(duì)文字和頁(yè)面的基本操作。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)。另外為了更好地更準(zhǔn)確地畫出流程圖我學(xué)會(huì)了使用Visio軟件，不僅如此我還學(xué)會(huì)了使用數(shù)學(xué)編輯器。通過(guò)本次設(shè)計(jì)將大部分功能得以實(shí)現(xiàn)，采樣端可以正常獲取壓力值并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。同時(shí)采樣端可以接受來(lái)自主機(jī)的低頻喚醒信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了低功耗要求和節(jié)能要求。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。當(dāng)采樣端MCU將數(shù)據(jù)打包通過(guò)射頻信號(hào)發(fā)射出去，而駕駛室內(nèi)主機(jī)也通過(guò)天線接收該信號(hào)通過(guò)射頻芯片轉(zhuǎn)換為了數(shù)字信號(hào)。然后該數(shù)據(jù)通過(guò)BCD碼轉(zhuǎn)換以及比較最終通過(guò)LCD顯示車胎狀態(tài)，以及各個(gè)車胎壓力值。通過(guò)反復(fù)的比較和研究確定本文的特色：使用了MC33690低頻信號(hào)發(fā)射芯片，使得采樣端主機(jī)可以低頻喚醒，最終得以降低功耗延長(zhǎng)工作壽命。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。致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)之所以能夠順利完成，最主要?dú)w功于我們的指導(dǎo)老師陳老師，在這里我要特別感謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我們這個(gè)鍛煉的機(jī)會(huì)，不論是從理論還是實(shí)際操作上對(duì)于我都有很大的進(jìn)步，其次我要感謝我們的指導(dǎo)老師陳傳虎老師，在陳老師的細(xì)心指導(dǎo)下我完成了整個(gè)設(shè)計(jì)，無(wú)論是從選題還是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，陳老師都給予我很多指導(dǎo)，也讓我從單純的理論知識(shí)上到實(shí)際的操作中都有了很大的提高，不僅我懂得了很多東西，也培養(yǎng)了自己的獨(dú)立工作的能力，樹立了今后對(duì)工作生活的信心，雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。完成本次設(shè)計(jì)內(nèi)心充滿了喜悅，但同時(shí)也讓自己看到了自己的不足之處，所以本此設(shè)計(jì)是極有意義的。通過(guò)它我樹立了在今后學(xué)習(xí)中的信心和目標(biāo)，我也明白了只有通過(guò)不斷地付出才會(huì)有回報(bào)。參考文獻(xiàn)[1]陳勇.直接式輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D].學(xué)位論文,2009[2]盧敏汽.車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].學(xué)位論文,2010[3]李珊.基于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.2008(03)[4]胡亞?wèn)|.基于MSP430的直接式胎壓檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].學(xué)位論文，2006[5]魏檸檸.壓力傳感器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,2008[6]李天利,李澤湘.汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)源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,2010[7]C.Campbell,J.C.Burgess.SurfaceAcousticWaveDevicesandTheirSignalProcessingApplications[J].TheJournalofTheAcousticalSocietyofAmerica,1991[8]陳勇.直接式輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D].江蘇大學(xué)學(xué)位論文,2009[9]陳勇,李伯全,李淵.

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