基于STC89C52系列單片機(jī)的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要輪胎氣壓異常將嚴(yán)重影響汽車(chē)的安全行駛，通常我們會(huì)嘗試使用輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)以保護(hù)司乘人員的安全?？梢詫?shí)現(xiàn)功能的輪胎壓力監(jiān)測(cè)模塊由兩塊獨(dú)立的電路板組成：應(yīng)該放在車(chē)胎內(nèi)的發(fā)射板和應(yīng)該放在駕駛席上的接收板。本論文主要研究的是基于STC89C52系列單片機(jī)的胎壓檢測(cè)功能，包括單片機(jī)、傳感器、射頻收發(fā)器、液晶屏、蜂鳴器等部件構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)相隔一段距離可以觀測(cè)密閉空間中的氣壓的功能，具有低功耗，低成本，高靈敏度的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：壓力；輪胎；監(jiān)測(cè)；無(wú)線(xiàn)傳輸目錄TOC\o"1-3"\h\u第一章緒論 第一章緒論1.1課題研究的背景及意義輪胎壓力對(duì)汽車(chē)安全的重要性是眾所周知的，輪胎的性能將直接影響汽車(chē)的駕駛，通行性，穩(wěn)定性，安全性和乘坐舒適性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在眾多交通事故的又因中，輪胎問(wèn)題居第三位。當(dāng)汽車(chē)胎壓不足以支撐起轉(zhuǎn)向時(shí)的側(cè)向彎曲變形時(shí)，這易于在遞送過(guò)程中對(duì)輪胎內(nèi)壁造成過(guò)度損壞。同時(shí)由于車(chē)輪的剛性相對(duì)增加，遭遇顛簸時(shí)車(chē)內(nèi)的加速度會(huì)更高，因此乘客的乘坐舒適性降低。同時(shí)過(guò)高的的胎壓還會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)的回正力矩造成影響，致使駕駛員相比往常更難精準(zhǔn)控制方向。高速行駛過(guò)程中遭遇硬物沖撞輪胎的特殊工況時(shí)，很容易爆胎。當(dāng)胎壓超過(guò)了出廠設(shè)定的安全值，必將致使輪胎的使用壽命減少。在另一方面，車(chē)輪的動(dòng)載荷增加必然會(huì)導(dǎo)致輪胎與路面的壓強(qiáng)這一局部數(shù)據(jù)的飆升，從而減少車(chē)輛的動(dòng)摩擦力，在一般工況下更易打滑。由于接觸面升高，摩擦力增大，車(chē)輪會(huì)急劇升溫甚至出現(xiàn)內(nèi)壁分離，使車(chē)輪失去應(yīng)有的剛性和摩擦力，最終會(huì)導(dǎo)致爆胎或脫離輪轂，造成惡性事故。另外遇到統(tǒng)一水平線(xiàn)上的兩個(gè)車(chē)輪氣壓不同，勢(shì)必會(huì)打破車(chē)輛的動(dòng)平衡，可能會(huì)造成行駛方向的隨機(jī)性；如果后輪兩輪氣壓不同，在差速器接入不足時(shí)會(huì)有一方的摩擦力更大而造成磨損不均，容易引發(fā)事故。當(dāng)兩個(gè)氣壓不同的輪胎安裝同一垂直線(xiàn)上時(shí)，同樣由于差速器的作用會(huì)導(dǎo)致氣壓高的那一側(cè)輪胎過(guò)載，導(dǎo)致磨損不均，往往導(dǎo)致急剎車(chē)時(shí)車(chē)輛偏向司機(jī)意料外的方向。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)輪胎胎壓低于出場(chǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)定值的0.03兆帕?xí)r，輪胎的安全使用預(yù)期壽命將減少23%；當(dāng)輪胎壓力高于校準(zhǔn)值的12.5％時(shí)，其預(yù)期壽命將減少10％至15％;對(duì)于乘用汽車(chē)，每當(dāng)輪胎的內(nèi)部壓力降低0.05MPa，負(fù)載能力將減少100牛頓[1]。根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦局的車(chē)輛事務(wù)有關(guān)報(bào)導(dǎo)，大約60％的輪胎泄漏是由輪胎壓力引起的。因此，為了提高汽車(chē)行駛的安全性和輪胎的使用壽命；同時(shí)節(jié)約資源避免浪費(fèi)。在行駛過(guò)程中，駕駛員應(yīng)該時(shí)刻留心檢測(cè)出的氣壓值，如果檢測(cè)結(jié)果偏離預(yù)期值，應(yīng)及時(shí)停車(chē)維修，在適當(dāng)時(shí)期可以輔以動(dòng)平衡矯正以確保不會(huì)過(guò)度磨損輪胎，在保證行駛安全的同時(shí)也減少了橡膠制品的浪費(fèi)。達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。美國(guó)汽車(chē)工業(yè)專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的一項(xiàng)早期調(diào)查，過(guò)度膨脹不知情引起爆胎[2]。此外，每年35%的輪胎故障維修記錄報(bào)告是胎面破損或輪胎缺氣所導(dǎo)致的。因?yàn)槊磕暌驗(yàn)橄嗨频碾[患釀成了眾多交通事故而且導(dǎo)致巨大經(jīng)濟(jì)損失以及環(huán)境破壞，美國(guó)國(guó)會(huì)決定減少由于輪胎壓力問(wèn)題所引起的單方面事故。因此，在21世紀(jì)初，美國(guó)國(guó)會(huì)聯(lián)合多家有關(guān)企業(yè)制定了《輪胎法案》。輪胎法的重要要求是，截止到2017年，在美國(guó)本土制造和銷(xiāo)售的所有民用汽車(chē)都必須要可以自主測(cè)量胎壓。2001年11月1日，美國(guó)總統(tǒng)比爾·克林頓(BillClinton)在多家企業(yè)的提案下簽署文件，批準(zhǔn)國(guó)會(huì)對(duì)修改《聯(lián)邦交通法》(FederalTransportationLaw)的提案，要求2013年以后出場(chǎng)的所有乘用車(chē)都列為標(biāo)準(zhǔn)使用。作為對(duì)《輪胎法案》的回應(yīng)，主管汽車(chē)安全性功能的美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTAS）規(guī)定，2017年在美國(guó)本土制造和銷(xiāo)售的所有民用汽車(chē)都必須要可以自主測(cè)量胎壓[4]。并確立了指導(dǎo)法規(guī)規(guī)范汽車(chē)制造商的實(shí)施時(shí)間表:2014年占8%，2015年占35%，2016年占65%，2017年占100%。美國(guó)每年公布的汽車(chē)銷(xiāo)量約為1500萬(wàn)輛。全球每年約有5000萬(wàn)輛汽車(chē)，每輛車(chē)平均需要4.2個(gè)輪胎(不包括備胎)。在日益開(kāi)放且越來(lái)越重視科技發(fā)展的中國(guó)，汽車(chē)行業(yè)也是所有資本都不可能忽視的一塊蛋糕。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人均收入的提高，中國(guó)市場(chǎng)汽車(chē)的增量以及存量都在不停上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)人保有的汽車(chē)數(shù)量已經(jīng)超過(guò)2620萬(wàn)輛，汽車(chē)年銷(xiāo)量將超過(guò)600萬(wàn)輛。在過(guò)去的五年里，中國(guó)已經(jīng)成為僅次于美國(guó)的世界第二大汽車(chē)銷(xiāo)售國(guó)[5]。汽車(chē)安全的相關(guān)產(chǎn)品將會(huì)獲得藍(lán)海市場(chǎng)，未來(lái)新興市場(chǎng)的銷(xiāo)售額將以每年50%的速度增長(zhǎng)。其中，TPMS技術(shù)產(chǎn)品的市場(chǎng)能力將達(dá)到20萬(wàn)臺(tái)，其商品價(jià)值已經(jīng)超過(guò)7億元。2016年已達(dá)到50萬(wàn)臺(tái)，交易金額達(dá)18億元。根據(jù)根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局預(yù)測(cè)，在2013-2020年，汽車(chē)需求量增長(zhǎng)大約是16％-20％；汽車(chē)年增長(zhǎng)率為19.7%-21%?；谝陨戏治?，預(yù)計(jì)2025年至2030年中國(guó)汽車(chē)保有量將增長(zhǎng)17%以上。包括美國(guó)和歐洲的眾多發(fā)達(dá)國(guó)家都對(duì)胎壓檢測(cè)系統(tǒng)立法，并在未來(lái)幾年內(nèi)強(qiáng)制要求執(zhí)行。因此，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)TPMS的需求都會(huì)增加。一套兼顧了安全、可靠、簡(jiǎn)易、低成本的TPMS系統(tǒng)將會(huì)有廣闊的市場(chǎng)前景。汽車(chē)輪胎壓力檢測(cè)的方法一般有兩種，直接法和間接法。直接法是使用專(zhuān)用氣壓傳感器檢測(cè)輪胎壓力。這種方法比較準(zhǔn)確，但是成本高，需要很多錢(qián)安裝傳感器，而且因?yàn)閭鞲衅饕旁谳喬サ妮嗇炆希砸泊嬖诎惭b不方便的問(wèn)題。再次，介紹了本課題的備選:間接測(cè)量法。間接測(cè)量法是利用ABS防抱死系統(tǒng)和車(chē)輪速度傳感器輸出的速度信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，確定車(chē)輪胎壓是否異常。間接測(cè)量方法設(shè)計(jì)成本低，易于實(shí)現(xiàn)，不需要增加額外的硬件電路設(shè)備。間接有兩種方式，一個(gè)是半徑方法，另一個(gè)是光譜估計(jì)方法。本文將對(duì)直接法進(jìn)行詳細(xì)研究。一般來(lái)說(shuō)，所設(shè)計(jì)的裝置可以監(jiān)測(cè)胎壁下內(nèi)的輪胎壓力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)輪胎問(wèn)題并發(fā)出告警信號(hào)，以達(dá)到保護(hù)的目的。1.2國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題目前，TPMS主要是直接型。直接型的TPMS普遍都是采用兩部分的設(shè)計(jì)：在車(chē)輪里面的溫壓傳感器加上射頻發(fā)射結(jié)構(gòu)，在駕駛員中控臺(tái)上的LCD顯示器以及射頻接收結(jié)構(gòu)。一般家用汽車(chē)所安裝的TPMS系統(tǒng)有4或5個(gè)發(fā)射模塊(包括備用輪胎)。在車(chē)內(nèi)的接收模塊接收并分析射頻信號(hào)，然后直觀的表現(xiàn)每個(gè)輪胎現(xiàn)在的具體工況，以便駕駛員更快確認(rèn)情況。一旦某一輪胎溫壓數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，經(jīng)過(guò)接收模塊處理分析后由顯示器做出報(bào)警處理，并提醒駕駛員采取措施，必要時(shí)刻聯(lián)動(dòng)其他電控系統(tǒng)，強(qiáng)迫汽車(chē)做出減速、限速行為。對(duì)于車(chē)企而言，研究間接式TPMS勢(shì)在必行，只需要對(duì)車(chē)輛原有的ABS防抱死系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)就可以滿(mǎn)足法規(guī)，不用增加其他的任何硬件[7]。目前中國(guó)許多互聯(lián)網(wǎng)造車(chē)新勢(shì)力已經(jīng)開(kāi)展了新型TPMS的研究，聯(lián)合傳統(tǒng)車(chē)企對(duì)新技術(shù)做可行性的研究。我相信國(guó)內(nèi)的技術(shù)很快會(huì)領(lǐng)先于國(guó)際。人的生命是最寶貴的，在參考學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家頒布的安全性法規(guī)后，中國(guó)已經(jīng)開(kāi)始在汽車(chē)上安裝了TPMS而且已經(jīng)頒布了強(qiáng)制安裝TPMS的法律法規(guī)。如今，已有數(shù)百家造車(chē)品牌以及行業(yè)內(nèi)的供應(yīng)商根據(jù)國(guó)家規(guī)范開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)TPMS。此外，一些發(fā)達(dá)國(guó)家也開(kāi)始了智能輪胎的研究[8]。所謂的智能輪胎就是在輪胎制造裝配的過(guò)程中，溫壓傳感器以及射頻發(fā)射裝置一起做到輪胎內(nèi)壁里面，甚至可以通過(guò)輪胎的形變做工來(lái)供電，這樣的新型輪胎可以在整個(gè)生命周期內(nèi)發(fā)揮作用；作為信號(hào)接收設(shè)備，當(dāng)駕駛員關(guān)閉時(shí)，它使插入汽車(chē)很容易并在下車(chē)后帶走。在射頻識(shí)別技術(shù)方面，它基本上是一個(gè)智能輪胎。上海交通大學(xué)還開(kāi)始基于聲波技術(shù)開(kāi)發(fā)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。不同于以往放在車(chē)內(nèi)的溫壓傳感器，新型的聲波傳感器在測(cè)量輪胎的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以計(jì)算碳排放數(shù)據(jù)，這種有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的的新技術(shù)也能為2035中國(guó)達(dá)成碳中和提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和改進(jìn)方法。1.3本課題主要研究任務(wù)及內(nèi)容在設(shè)計(jì)之初也要想好電源模塊的使用，但這不是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。然后我們需要設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)模塊，最好是來(lái)自同一家公司的產(chǎn)品，避免出現(xiàn)兼容性問(wèn)題，由于工作環(huán)境的特殊性，可以為了穩(wěn)定而放棄一點(diǎn)性能。1.4本章小結(jié)本章確認(rèn)了研究方向，并描述主要設(shè)計(jì)研究任務(wù)和內(nèi)容。介紹了本主題的背景和意義。

第二章TPMS分類(lèi)及總體方案設(shè)計(jì)2.1TPMS的分類(lèi)現(xiàn)在市面上的TPMS形態(tài)各異，但是都能分為三種大類(lèi)：第一種是基于輪速計(jì)算的間接型TPMS，其特點(diǎn)是與車(chē)輛的ABS系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)在一起；另一種是直接TPMS檢測(cè)裝置，其特點(diǎn)是通過(guò)輪胎內(nèi)部的溫壓傳感器測(cè)量并無(wú)線(xiàn)發(fā)送到駕駛室內(nèi)，往往可以通過(guò)后期加裝以實(shí)現(xiàn)功能。第三種是混合式，其特點(diǎn)是有更多的傳感器以及信號(hào)處理單元。1、間接式：其特點(diǎn)是與車(chē)輛的ABS系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)在一起。優(yōu)點(diǎn)：低成本，安裝簡(jiǎn)單，安裝后可以立即常規(guī)升級(jí)軟件。缺點(diǎn)：進(jìn)行測(cè)量的工況占比低，在停車(chē)和高速行駛時(shí)，氣壓數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)先前測(cè)量值估算。2直接式：其特點(diǎn)是通過(guò)輪胎內(nèi)部的溫壓傳感器測(cè)量并無(wú)線(xiàn)發(fā)送到駕駛室內(nèi)，往往可以通過(guò)后期加裝以實(shí)現(xiàn)功能。優(yōu)點(diǎn)：精確度很高，瞬時(shí)壓力值精確，對(duì)駕駛員的輔助效果更好。缺點(diǎn)：成本比較高，設(shè)計(jì)較復(fù)雜。3混合式：其特點(diǎn)是有更多的傳感器以及信號(hào)處理單元。優(yōu)點(diǎn)：比間接式精度高，比直接式成本低。缺點(diǎn)：不能瞬時(shí)測(cè)量胎壓。在該設(shè)計(jì)方案中，選擇了基于壓力傳感器的直接TPMS。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)參考了先前眾多的成熟案例。綜合考慮成本與性能問(wèn)題，本設(shè)計(jì)采用直接型TPMS，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸鏈接兩個(gè)獨(dú)立的部分。發(fā)送方主要元器件有BMP180壓力傳感器、52單片機(jī)以及NRF24L01射頻發(fā)送裝置；接收方的主要元器件有NRF24L01射頻接收器、52單片機(jī)、LCD顯示器以及報(bào)警裝置。組合和的方案圖如下圖2-1所示。圖2-1整體方框圖直接式TPMS的功能決定了它的特點(diǎn)，傳感器全部位于車(chē)胎內(nèi)部，因此可以在任何時(shí)候測(cè)量胎內(nèi)壓力。如果安裝不規(guī)范不牢固的話(huà)就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)脫離。這樣不僅導(dǎo)致測(cè)量不出數(shù)據(jù)，還有可能在行駛過(guò)程中撞擊輪胎而導(dǎo)致出現(xiàn)危險(xiǎn)。所以安裝部位的選擇非常重要，不能直接接觸輪胎，以防在顛簸路面的形變影響設(shè)備。現(xiàn)在主流的直接式TPMS會(huì)通過(guò)氣門(mén)芯安裝。TPMS安裝如圖2-2所示：圖2-2直接式TPMS安裝圖2.3系統(tǒng)的需求分析直接式TPMS的工作環(huán)境位于極其狹小的輪胎內(nèi)部，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)與原材料選擇時(shí)都要控制體積要盡可能小。另外汽車(chē)行駛時(shí)工況很復(fù)雜，在高速行駛時(shí)角速度會(huì)很大，所以安裝固定時(shí)要綜合考慮。再有TPMS分成了沒(méi)有連接的兩部分，接收與發(fā)送設(shè)備的可靠性也需要很高，車(chē)輛經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)復(fù)雜的區(qū)域時(shí)也要有足夠的抗干擾能力。在低緯度地區(qū)以及夏天車(chē)輛行駛時(shí)，與高溫路面快速摩擦的車(chē)輛溫度會(huì)極高，因此對(duì)TPMS里面的傳感器和單片機(jī)的耐高溫性也提出了要求。所有的傳感器以及相關(guān)器件都要封裝在在相對(duì)復(fù)雜的車(chē)輪內(nèi)部，一旦安裝固定，取出將會(huì)極其不便[6]，這樣的特性要求硬件設(shè)計(jì)必須要微功耗。車(chē)輛在低緯度地區(qū)國(guó)家以及中國(guó)大部的夏季行駛時(shí)，沒(méi)有主動(dòng)散熱手段的車(chē)胎在高溫路面的摩擦下溫度也會(huì)急劇升高，因此對(duì)TPMS里面的傳感器和單片機(jī)的耐高溫性也必須要好。駕駛員在駕駛區(qū)域能夠接觸到的就只有LCD模塊，所以L(fǎng)CD的顯示效果以及內(nèi)容的易讀性的要求也很高，駕駛室內(nèi)不用考慮功耗限制，所以L(fǎng)CD顯示器必須要有足夠好的性能。2.4技術(shù)分析1.必須可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示每個(gè)輪胎的壓力；2.當(dāng)測(cè)得的胎壓數(shù)據(jù)在廠家推薦的安全范圍以外時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)警示駕駛員；3.氣壓的驟然降低可能是由于撞擊尖銳物體爆胎所致，這樣的情況很少見(jiàn)但是很危險(xiǎn)，必須及時(shí)提醒；4.在信號(hào)弱的情況下，能夠收到信息。輪胎的壓力降低也有可能時(shí)長(zhǎng)時(shí)間缺少保養(yǎng)而導(dǎo)致緩慢的泄氣，輪胎內(nèi)部的氣體總量下降。在宏觀上，汽車(chē)與地面的接觸面積會(huì)變多，增大摩擦力。甚至在一些轉(zhuǎn)彎的工況下，車(chē)輪側(cè)面沒(méi)有花紋的光滑區(qū)域有可能直接摩擦路面，將會(huì)造成嚴(yán)重的交通事故。檢測(cè)模塊的功能是收集輪胎內(nèi)部的壓力信息，通過(guò)數(shù)字信號(hào)的形式傳遞給52單片機(jī)處理，最終通過(guò)射頻發(fā)射模塊發(fā)送出去。2.5本章小結(jié)本章確定了相比起間接式，直接式TPMS更契合我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的時(shí)間在圖書(shū)館查閱到的相關(guān)資料，對(duì)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案以及完成論文的大方向有了具體的理解。我搞懂了TPMS具體是如何起作用的，也明白了怎樣進(jìn)行整體分析。TPMS正在逐漸被重視起來(lái)，已有的技術(shù)相對(duì)成熟，而且發(fā)展前景良好。本章說(shuō)明了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作模式，接下來(lái)是硬件部分的選擇。

第三章硬件設(shè)計(jì)3.1MCU（單片機(jī)）STC89C52結(jié)合前兩章的研究，放入輪胎內(nèi)部的單片機(jī)必須要滿(mǎn)足低功耗、體積小、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。另外可能需要考慮斷電模式。52系列單片機(jī)單從原理上來(lái)看是一個(gè)集成電路芯片，由CPU、存儲(chǔ)器、程序寄存器、I/O接口、數(shù)字信號(hào)處理器、解調(diào)調(diào)制器等組成。隨著技術(shù)的進(jìn)步，一些公司在52單片機(jī)上能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、錄像等的高度集成化。STC89C52系列單片機(jī)主打的賣(mài)點(diǎn)是低功耗和高穩(wěn)定性。最大儲(chǔ)容量為8kb，這是支持用戶(hù)更改的閃存大小。80C51在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。由于STC89C52具有8位的CPU和閃存空間給與用戶(hù)自定義。結(jié)合企業(yè)官方網(wǎng)站說(shuō)明書(shū)圖3-1，STC89C52單片機(jī)具體結(jié)構(gòu)框圖如下所示：圖3-1STC89C52結(jié)構(gòu)在互聯(lián)網(wǎng)上的資料3.2傳感器電子產(chǎn)品發(fā)展遵循摩爾定律的表現(xiàn)，其特點(diǎn)是集成度越來(lái)越高，實(shí)現(xiàn)的功能也越來(lái)越完善體積與價(jià)格卻在降低。低成本和高可靠性是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，雖然進(jìn)口的傳感器質(zhì)量更好，但是我們選擇國(guó)產(chǎn)的BWP108作為選擇。該傳感器的系統(tǒng)硬件尺寸圖3-2所示：圖3-2GY68-BMP180尺寸圖本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選的GY68-BMP180系列壓力傳感器。GY68-BMP180傳感器如圖3-3，在仿真軟件的形象如下所示：圖3-3GY68-BMP180在仿真軟件中的形象GY68-BMP180的基本原理圖3-4，如下圖所示：圖3-4GY68-BMP180基本原理圖3.3RF無(wú)線(xiàn)傳輸電子產(chǎn)品發(fā)展遵循摩爾定律的表現(xiàn)，其特點(diǎn)是集成度越來(lái)越高，實(shí)現(xiàn)的功能也越來(lái)越完善體積與價(jià)格卻在降低。低成本和高可靠性是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，雖然進(jìn)口的傳感器質(zhì)量更好，但是我們選擇國(guó)產(chǎn)的NRF24L01作為硬件。在互聯(lián)網(wǎng)上，NRF24L一般參考參數(shù)表3-1如下表所詳示：表3-1NRF24L01系列硬件參數(shù)表NRF24L01在互聯(lián)網(wǎng)上的引腳及其具體的引腳功能表3-2，如下表詳示：表3-2NRF24L01在互聯(lián)網(wǎng)上的硬件引腳功能表無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)起就在不斷進(jìn)步，許多應(yīng)用已經(jīng)造福了我們很久。例如家用門(mén)禁系統(tǒng)以及遙控設(shè)備都廣泛應(yīng)用這一技術(shù)。在前兩章的討論后?？梢院苋菀椎馁?gòu)買(mǎi)一組作為收發(fā)器件。NRF24L系列無(wú)線(xiàn)收發(fā)器圖3-5，原理圖如下圖所示：圖3-5NRF24l仿真原理圖3.4LCD液晶顯示屏LCD1602LCD在我們的生活中非常常見(jiàn)，工業(yè)設(shè)計(jì)的佼佼者LCD1602具有明顯優(yōu)勢(shì)。相比起更符合我們直覺(jué)的點(diǎn)陣型LCD，LCD1602可以顯示漢字。這樣的特性幫助他更能在中國(guó)市場(chǎng)推廣，而且價(jià)格更為低廉。在仿真軟件中LCD1602與52單片機(jī)應(yīng)該以圖3-6的形式連接：圖3-6LCD與單片機(jī)在軟件中的標(biāo)準(zhǔn)連接圖因此必須先確認(rèn)D7的電平狀態(tài)才能正常使用LCD1602。而對(duì)于LCD1602液晶顯示器，它的命令字符形式與常見(jiàn)的并不相同。所以在控制、讀取、寫(xiě)入等工況時(shí)[13]，控制線(xiàn)的狀態(tài)也會(huì)不一樣。3.5三極管與三極管的結(jié)構(gòu)和功能相似，三級(jí)的封裝也有多種方式。其造型有方形、圓形等多種樣式，封裝也有金屬封裝和塑料封裝等。綜合考慮可行性和易用性，選擇最合理的三極管，在降低成本的同時(shí)還可以提高空間利用率[14]。3.7本章小結(jié)本節(jié)主要說(shuō)明了硬件選型，也就是使用什么來(lái)組成該系統(tǒng)。胎壓檢測(cè)分為沒(méi)有實(shí)體連接的兩個(gè)部分。收端采用相同的NRF24L01射頻工具、NRF24L01處理信息最后通過(guò)LCD1602做出結(jié)果展示。發(fā)端相反。第四章軟件設(shè)計(jì)4.1軟件4.1.1KEILuvison4KEILuvison4是針對(duì)單片機(jī)等硬件語(yǔ)言的編譯軟件，對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人士也能夠上手。其本身是基于windows系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)軟件，是在校學(xué)生接觸硬件語(yǔ)言時(shí)最為常見(jiàn)的編譯器，由于學(xué)習(xí)周期短，功能全面，定制化功能多，很容易實(shí)現(xiàn)使用者的目標(biāo)。4.1.2Protel系列仿真軟件Protel99SE這一版本的Protel工具軟件類(lèi)似于畫(huà)圖軟件的使用方式，與matlab下的simulink工具類(lèi)似。簡(jiǎn)單而直觀，只需要把用到的元器件連接起來(lái)就可進(jìn)行仿真。Protel99SE系列軟件在我的仿真過(guò)程中操作界面如圖4-1所示：圖4-1Protel系列仿真軟件用戶(hù)使用時(shí)界面圖4.2畢設(shè)的總體軟件設(shè)計(jì)本論文主要研究的是基于STC89C52系列單片機(jī)的胎壓檢測(cè)功能，包括單片機(jī)、傳感器、射頻收發(fā)器、液晶屏、蜂鳴器等部件構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)相隔一段距離可以觀測(cè)密閉空間中的氣壓的功能，具有低功耗，低成本，高靈敏度的特點(diǎn)。根據(jù)前幾章的描述，決定通過(guò)如下流程將設(shè)計(jì)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)，軟件仿真的總流程圖如下圖4-2所示：圖4-2準(zhǔn)備仿真的總流程圖4.3單片機(jī)控制接口單片機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)用到串行外設(shè)接口的時(shí)序圖。讀寫(xiě)時(shí)序如下圖4-3、4-4所示。圖4-3串行外設(shè)接口讀時(shí)序圖4-4串行外設(shè)接口寫(xiě)時(shí)序4.3.1設(shè)計(jì)LCD1602顯示器部分此次仿真的LCD模塊可以實(shí)現(xiàn)讀表、運(yùn)行等功能，如圖4-5。流程圖如下：圖4-5LCD實(shí)現(xiàn)顯示流程圖4.3.2發(fā)射系統(tǒng)子模塊程序設(shè)計(jì)購(gòu)入硬件時(shí)基本確認(rèn)實(shí)現(xiàn)方法。一個(gè)是輪胎里面的胎壓檢測(cè)模塊包括傳感器、射頻發(fā)射等裝置；另一部分就在駕駛室中，包括射頻接收和LCD顯示的設(shè)計(jì)。在接入電源后。經(jīng)過(guò)二次處理過(guò)后的數(shù)據(jù)送到LCD顯示器上。要實(shí)現(xiàn)信息發(fā)射功能其設(shè)計(jì)的流程圖4-6如下圖所示：圖4-6本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)發(fā)射功能的流程4.3.3接收系統(tǒng)子模塊程序設(shè)計(jì)將收到的機(jī)器碼轉(zhuǎn)變成人類(lèi)易懂的字母數(shù)字信息，以便駕駛員知曉壓力值。要實(shí)現(xiàn)對(duì)一直頻率的信號(hào)進(jìn)行接收，其實(shí)現(xiàn)的流程圖4-7如下所示：圖4-7本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接收的流程4.4軟件仿真確定設(shè)計(jì)可靠性本設(shè)計(jì)在軟件中銜接功能模塊后仿真圖4-8如下所示：圖4-8基礎(chǔ)連接仿真圖在寫(xiě)入程序后，可以設(shè)置壓力的上下限，在超出時(shí)報(bào)警。完成程序?qū)懭牒蟮淖罱K仿真圖4-9如下所示：圖4-9完成設(shè)計(jì)的最終仿真圖4.5本章小結(jié)結(jié)合上一章的硬件選型，本章節(jié)進(jìn)行了軟件的模擬仿真。在確定流程的情況下，將傳感器、單片機(jī)、LCD顯示器等連接運(yùn)行。軟件上的程序設(shè)計(jì)其實(shí)是硬件的先行測(cè)試，需要提前完成以便于指導(dǎo)后續(xù)的硬件制造和組合。第五章系統(tǒng)調(diào)試5.1設(shè)計(jì)的實(shí)物圖完成TPMS的實(shí)物其實(shí)花費(fèi)了很大的精力，圖中的上半部分是接收板，下半部分是發(fā)射板。系統(tǒng)實(shí)物圖5-1如下：圖5-1系統(tǒng)實(shí)物圖5.2調(diào)試在完成組裝后要進(jìn)行測(cè)試，首先對(duì)發(fā)射板上電并放入密封袋中，此時(shí)通過(guò)接收板上的LCD屏幕讀取現(xiàn)在的氣壓值，然后將發(fā)射板和電源密封。調(diào)節(jié)接收板上的按鍵使設(shè)定值區(qū)間略高于現(xiàn)在的氣壓，此時(shí)接收板應(yīng)該出現(xiàn)蜂鳴報(bào)警。然后用手?jǐn)D壓密封袋，在超過(guò)設(shè)定的最低限度后蜂鳴器應(yīng)該停止報(bào)警；此時(shí)繼續(xù)用力擠壓，當(dāng)現(xiàn)實(shí)的氣壓值高于設(shè)定的最高氣壓時(shí)蜂鳴器將會(huì)再次報(bào)警。這樣就說(shuō)明完成了基礎(chǔ)目標(biāo)。5.3本章小結(jié)本章節(jié)介紹了硬件的連接與組裝，經(jīng)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)其可以讀取氣壓并在出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)報(bào)警，基本完成了設(shè)計(jì)目標(biāo)。第六章總結(jié)本課題是輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)際上看是有兩個(gè)大小不一的發(fā)射板和接收板組成。與我所學(xué)專(zhuān)業(yè)通信工程關(guān)系最密切的是無(wú)線(xiàn)發(fā)送和無(wú)線(xiàn)接收模塊。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)參