无线轮胎压力监测系统的硬件设计..docVIP

目 录 摘要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 课题的目的和意义 1 1.2 国内外发展现状及发展趋势 3 1.2.1 国内外发展现状 3 1.2.2 发展趋势 4 1.3 TPMS的分类及结构 5 1.4 本文主要研究内容 6 第2章 影响轮胎性能的主要因素 8 2.1 轮胎的分类 8 2.2 爆胎的原因 9 2.3 温度对轮胎性能的影响 10 2.4 压力对轮胎性能的影响 11 2.5 本章小结 12 第3章 TPMS总体设计 13 3.1 设计要求 13 3.2 方案设计的主要问题 15 3.2.1 TPMS的工作环境 15 3.2.2 方案设计的主要问题 15 3.3 TPMS的方案的总体设计 18 3.3.1 硬件的总体设计 18 3.3.2 轮胎模块软件的总体设计 19 3.4 轮胎定位技术研究 19 3.4.1 轮胎定位和重定位问题 19 3.4.2 TPMS轮胎定位技术研究 20 3.5 TPMS方案主要芯片的选型 22 3.5.1 传感器的比较与选择 22 3.5.2 无线收发芯片的选择 26 3.5.3 微控制器的选择 27 3.5.4 电池的选择 27 3.6 本章小结 28 第4章 轮胎压力监测系统硬件设计 29 4.1 轮胎模块硬件设计 29 4.1.1 传感器SP12电路设计 29 4.1.2 MAX1479射频发射电路设计 33 4.1.3 PIC16F636微控制器电路设计 36 4.2 轮胎压力接收模块硬件设计 38 4.2.1 MAX1471射频接收电路设计 38 4.2.2 显示报警和按键电路设计 39 4.2.3 LPC2119微控制器电路的设计 41 4.3 天线的设计 42 4.4 本章小结 46 第5章 轮胎模块软件的设计 47 5.1 低功耗软件设计的考虑 47 5.2 轮胎模块软件的设计 48 5.2.1 数据采集程序设计 48 5.2.2 数据处理程序设计 50 5.2.3 数据发射程序设计 51 5.2.4 轮胎模块主程序设计 57 5.3 本章小结 59 结论 60 参考文献 62 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 65 致谢 66 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行绪论 课题的目的和意义 随着汽车工业的不断发展，交通越来越便利，而随之引发的交通事故也在不断增多，其中由于轮胎的引起的比例非常高，这就使得人们需要对行驶中的轮胎压进行关注。轮胎影响着汽车的使用性能和轮胎的寿命。当前，轮胎爆胎，疲劳驾驶，超速行驶已经成为高速公路事故的三大杀手。其中，轮胎爆胎由于其不可预测性和无法控制而成为首要因素。有人曾经用一句话来概括轮胎的重要性：当一个人坐到汽车里面以后，这个人实际上就交给了汽车；一旦汽车行驶起来，这个人实际上就全部交给了汽车。在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因[1]。 据统计，在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的，而在美国这一比例则高达80%。怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。据国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析，保持标准的汽车轮胎气压正常与稳定和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。而汽车轮胎压力系统（Tire Pressure Monitoring ystem，简称TPMS）毫无疑问将是理想的工具。在客车和轻型卡车上必须安装轮胎监测系统以便在轮胎低于规定值时发出警报。于是，汽车轮胎监测技术应运而生[2]。轮胎压力监测系统主要用于在汽车行驶时实时对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警；是驾驶员和乘客的生命财产安全保障预警系统[3]。在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是所有驾驶员最为担心和最难预防的，是造成突发性交通事故发生的重要原因之一，由此产生了对TPMS系统应用研究。 TPMS系统主要作用如下： 可有效预防轮胎爆胎事故。除特殊机械故障外，汽车行驶安全最重要的两大因素就是刹车装置和轮胎。因为轮胎气压形成轮胎强度，轮胎低压行驶时，变形下沉，将加大对轮胎胎肩的磨损。同时，各部件胶于帘布层，帘布层之间剪切力增大，生热加剧，使胶层与帘线的物理性能下降，轮胎使用寿命缩短。若胎压长期低于正常气压的80%，在高速行使时，轮胎会急剧升温而脱层，最后导致爆胎。轮胎超压行驶时，轮胎与地面接触的面积减少，单位压力增高，轮胎胎面的中部磨损增加。室内试验证明：气压超出25%，轮胎寿命降低1520%；降低气压25%，寿命降低约30%。汽车轮胎温度越高，轮胎的强度越低，变形越大，轮胎磨损增加。TPMS可于行驶时实时对轮胎气压、温度进行自动监测报警，可有效防止轮胎爆