輪胎氣壓檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊 濤

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319)

1 研究背景及意義

隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，這2種技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車行業(yè)中，汽車產(chǎn)品也沿著高性能化和智能化的方向發(fā)展?；趩纹瑱C(jī)的輪胎氣壓檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要作用是在汽車行駛的過程中，不斷對(duì)輪胎內(nèi)的氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)輪胎出現(xiàn)漏氣或者氣壓過高的情況時(shí)，可以及時(shí)報(bào)警，可以有效地保證行車安全。

2 主要研究?jī)?nèi)容

本次設(shè)計(jì)以C語(yǔ)言為編程語(yǔ)言，采用STC89C52單片機(jī)為核心控制器。整個(gè)系統(tǒng)由顯示部分和汽車輪胎檢測(cè)兩部分組成，胎壓檢測(cè)部分主要由是胎壓檢測(cè)傳感器組成，顯示部分主要是LCD1602液晶屏。單片機(jī)將胎壓傳感器檢測(cè)的信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示終端，當(dāng)檢測(cè)的胎壓達(dá)到報(bào)警極限時(shí)，蜂鳴器會(huì)進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)通過按鍵調(diào)整報(bào)警的上限值和下限值。系統(tǒng)可保證汽車在正常的輪胎氣壓狀態(tài)下行駛，提高了行車的安全性。

3 胎壓檢測(cè)傳感器設(shè)計(jì)

傳感器作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的最底層，其采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確程度直接影響著系統(tǒng)的整體性能，系統(tǒng)采用BMP085型氣壓傳感器采集輪胎內(nèi)部的氣壓變化值，該傳感器有四種工作模式，其工作參數(shù)特性如下：

溫度-40～+85℃；電壓1.8～3.6V；電流3～2μA；峰值電流1000μA；壓力范圍≤10000hPa。

該傳感器采用I2C接口傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)起始信號(hào)啟動(dòng)時(shí)，SCL為高電平，SDL會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下降沿，然后發(fā)送地址，7個(gè)地址位過后，開始進(jìn)行讀和寫操作。

4 通信電路設(shè)計(jì)

常用的數(shù)據(jù)傳輸方式有有線傳輸和無線傳輸，有線傳輸布線復(fù)雜，還影響汽車的美觀，因此本次設(shè)計(jì)選用無線通信傳輸方式。選擇NRF24L01無線模塊，該模塊工作在2.4～2.5GHz頻段的單片無線收發(fā)器芯片，其輸出功率、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置。該模塊電流功耗極低，掉電和待機(jī)模式下消耗電流更低。

5 報(bào)警電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)檢測(cè)到輪胎氣壓高于或者低于上下限時(shí)，應(yīng)該提示胎壓不正常，本次設(shè)計(jì)采用蜂鳴器作為報(bào)警發(fā)聲裝置。電磁式蜂鳴器使用廣泛，因此，本次設(shè)計(jì)采用電磁式有源蜂鳴器。當(dāng)單片機(jī)上電后，單片機(jī)的IO口輸出高電平，三極管為截止?fàn)顟B(tài)，蜂鳴器不通；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到故障時(shí)，單片機(jī)置與蜂鳴器連接的IO口為低電平，此時(shí)三極管飽和導(dǎo)通，蜂鳴器上電發(fā)出報(bào)警聲，提示駕駛員檢查故障。

6 胎壓檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，BMP085傳感器會(huì)讀取輪胎的當(dāng)前氣壓值，與單片機(jī)之間采用I2C協(xié)議進(jìn)場(chǎng)數(shù)據(jù)交換，并不斷將處理后的數(shù)據(jù)通過NRF24L01無線模塊上傳給顯示報(bào)警終端。其主要包括無線模塊初始化配置子程序、傳感器數(shù)據(jù)采集子程序。

7 顯示報(bào)警終端程序設(shè)計(jì)

顯示報(bào)警終端系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)不斷接收來自胎壓檢測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解析處理，對(duì)輪胎內(nèi)氣壓變化情況的實(shí)時(shí)顯示、出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警的功能。程序設(shè)計(jì)包括獨(dú)立按鍵子程序設(shè)計(jì)、液晶顯示屏驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、報(bào)警判斷子程序設(shè)計(jì)。

8 獨(dú)立按鍵子程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)共設(shè)置了4個(gè)獨(dú)立按鍵，主要用于報(bào)警參數(shù)極限值的設(shè)定，采用按鍵掃描的方法進(jìn)行按鍵檢測(cè)，在主函數(shù)的循環(huán)中會(huì)不斷執(zhí)行按鍵檢測(cè)子函數(shù)，判斷是否有按鍵被按下，并進(jìn)行軟件消抖處理(延時(shí)10ms)，如果有按鍵被按下，再次判斷，如果確定按鍵按下，則返回給單片機(jī)相應(yīng)的鍵值，單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的子函數(shù)。

9 結(jié)論

基于單片機(jī)的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要分2個(gè)模塊：一個(gè)是發(fā)射模塊，一個(gè)是接收模塊。發(fā)射模塊采用的是太陽(yáng)能供電(僅為供電方式而已)，后需經(jīng)過穩(wěn)壓模塊處理，還有個(gè)重要的無線傳送模塊，接收模塊接收到信息后在LCD顯示器上顯示出來，如有異常蜂鳴器將會(huì)報(bào)警。由于時(shí)代發(fā)展迅速，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了新型的輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：導(dǎo)線橡膠技術(shù)，而且其他的TPMS系統(tǒng)性能也強(qiáng)過直接式TPMS系統(tǒng)。