基于單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)輪胎檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

唐輝湖 肖明霞 白玉

摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車(chē)已成為一種共同的、不可分割的交通工具。隨著汽車(chē)數(shù)量的增加，交通事故的發(fā)生越來(lái)越多，從而保持汽車(chē)輪胎的正常壓力成為一個(gè)重要因素。根據(jù)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每年大約有26萬(wàn)的交通事故因輪胎的負(fù)壓和泄漏而產(chǎn)生。在中國(guó)，則是高達(dá)70%左右。因此，汽車(chē)輪胎爆裂的監(jiān)測(cè)和解決方法已成為汽車(chē)安全駕駛的重要發(fā)展方向，保證輪胎具有正常和合適的輪胎壓力是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。目前成熟車(chē)輛輪胎壓力保護(hù)系統(tǒng)有直接和間接兩種方式。由于直接測(cè)量方法可靠、方便，本文選擇了這種方法。 我選用NRF24L01射頻芯片進(jìn)行傳輸信息，用氣壓傳感器SP12T來(lái)模擬檢測(cè)汽車(chē)輪胎的氣壓和溫度。

關(guān)鍵詞：胎壓監(jiān)測(cè)；SP12T；NRF24L01；

Absrtact： With the development of the times and the progress of science and technology， automobile has become a common and indivisible vehicle. With the increase of the number of cars， traffic accidents occur more and more， so it becomes an important factor to maintain the normal pressure of the automobile tires. According to the Association of Automotive Engineers， about 260000 of traffic accidents in the United States occur every year due to negative pressure and leakage of tyres. In China， it is as high as 70%. Therefore， the monitoring and solving method of automobile tire burst has become an important development direction of automobile safe driving. The key to solve this problem is to ensure the tire with normal and suitable tire pressure. Object Pre-mature vehicle tire pressure protection system has two ways： direct and indirect. Because the direct measurement method is reliable and convenient， this method is chosen in this paper. I use NRF24L01 RF chip to transmit information， and use pressure sensor SP12T to simulate the air pressure and temperature of automobile tire.

Keywords： Tire pressure monitoring；SP12T；NRF24L01；

引言：汽車(chē)交通運(yùn)輸發(fā)展速度不斷的加快，汽車(chē)行駛過(guò)程中車(chē)速也越來(lái)越高。而伴隨著的是對(duì)汽車(chē)胎壓安全嚴(yán)重考驗(yàn)。而爆胎和疲勞駕駛以及超速已經(jīng)成為了交通事故三大殺手。其中難預(yù)測(cè)和不確定性的汽車(chē)爆胎則成為了司機(jī)頭疼不已的事情。因此，如何預(yù)防汽車(chē)輪胎爆胎的原因已成為一個(gè)重要的課題。據(jù)國(guó)家輪胎質(zhì)量監(jiān)督中心專(zhuān)家研究發(fā)現(xiàn)，汽車(chē)輪胎氣壓正常與否是一項(xiàng)重要因素。因此汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則變成了最理想的工具。無(wú)線(xiàn)汽車(chē)輪胎壓強(qiáng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)順應(yīng)需求就應(yīng)運(yùn)而生了。

1 基于單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)輪胎檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概況

無(wú)線(xiàn)通信接收與發(fā)送芯片nRF2401和抗干擾能力強(qiáng)的壓力測(cè)量芯片SP12T設(shè)計(jì)一種用于檢測(cè)汽車(chē)輪胎氣體壓強(qiáng)、溫度的無(wú)線(xiàn)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。我們將接收系統(tǒng)與發(fā)送系統(tǒng)組成完整功能無(wú)線(xiàn)通信汽車(chē)輪胎壓強(qiáng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。發(fā)射系統(tǒng)通過(guò)NRF2401完成輪壓壓強(qiáng)和輪胎內(nèi)部溫度的采集并發(fā)送數(shù)據(jù)，接收系統(tǒng)將發(fā)射端的數(shù)據(jù)接收然后在微處理器MSP430進(jìn)行處理并通過(guò)液晶顯示器顯示出來(lái)，如果出現(xiàn)欠壓或壓強(qiáng)過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)燈光與語(yǔ)音報(bào)警。

2 基于單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)輪胎檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源模塊

由于美術(shù)品MSP430芯片、NRF2401供電需要3.3V，LCD等傳感器需要5V電源，故硬件硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)做了兩路電源。傳感器使用的 電源要求紋波電路要盡可能的少，本方案中采用了效率較低但紋波較小的芯片ASM117（效率40%左右），而設(shè)計(jì)沒(méi)有采用了效率較答的開(kāi)關(guān)電源（效率高達(dá)90%），下圖為系統(tǒng)的電源部分。

2.2 LCD屏模塊

顯示模塊LCD是系統(tǒng)的輪胎壓強(qiáng)實(shí)數(shù)顯示出來(lái)，可以根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的欠壓、過(guò)壓警告模式。它使系統(tǒng)更加直觀(guān)，人性化，更簡(jiǎn)單，更實(shí)用。

2.3無(wú)線(xiàn)傳輸模塊

nRF24L01是一種單片射頻收發(fā)器件，它正常工作于工業(yè)開(kāi)放的頻段。內(nèi)置頻率合成器模塊、功率放大器模塊，并采用了增強(qiáng)型Shock Burst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。

2.4傳感器模塊

SP12T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。

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。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(xiàn)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)。在開(kāi)機(jī)時(shí)先對(duì)器件進(jìn)行初始化，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。

總結(jié) ：

綜上所述，本文只要研究了基于單片機(jī)的無(wú)線(xiàn)輪胎檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較高高性能、低少的成本與低功耗等特點(diǎn)，相信，無(wú)線(xiàn)通信汽車(chē)輪胎壓強(qiáng)檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的智能化、模塊化與集成特點(diǎn)將越來(lái)越顯著。

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