汽车轮胎检测系统的毕业论文.doc
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1、汽车轮胎检测系统的毕业论文 专科生毕业设计(论文)摘 要汽车在高速的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。高速公路上发生的事故中有很大一部分是由于爆胎所引起的,对于预防爆胎的最好方法就是提前预知轮胎压力不足并及时防范。轮胎压力监测系统TPMS(Tire Pressure Monitoring System)即是基于以上原因应运而生的。其主要功能是用于对汽车轮胎气压进行自动监测,当轮胎状态处于不安全时进行报警,提醒驾驶员及时采取措施,避免车辆行驶在不安全状态下,从而实现事前保护功能。论文介绍了TPMS系统的发展现状,分析了TPMS的技术要求和功能,
2、提出了一种可行的系统设计方案;轮胎模块采用集成化芯片以及低功耗技术,保证了轮胎模块对体积小、重量轻、能耗小的要求;在系统无线发射/接收电路设计上,给出了针对射频发射/接收芯片MC33493/MC33594的调试办法,实现系统轮胎模块与接收模块之间的无线数据传输;系统采用LCD实时显示各轮胎的状态,利用蜂鸣与LED进行声光报警来提醒司机及时的采取措施;在软件设计的时候充分利用器件的等待、休眠功能,最大程度上降低了轮胎模块功耗,并将模块化的设计思想贯穿于整个软件设计过程中;系统进行硬件与软件的综合抗干扰设计,保证系统运行的可靠性。论文对应用于汽车轮胎压力监测系统的小环天线进行了分析与设计,对于其阻
3、抗的匹配作了深入的理论分析,设计的小环天线体积小、重量轻且对电干扰信号有免疫特性,使信号得到了高效的传输。论文对设计的系统作了温度、压力测试实验以及路试实验,实验结果表明,论文设计的系统达到了预期指标。 关键词:轮胎压力;小环天线;FSK调制 I 专科生毕业设计(论文)AbstractTire malfunction while car traveling at high speed is what the drivers most worriy about and difficult to prevent as well as one of the major causes of sudde
4、ntraffic accidents.No matter domestic or abroad traffic accidents occurredespecially in highway due to puncture.Experts emphasize that the bestpreventive measure is to be aware of the insufficient tire pressure in advance andtake timely precaution.Tire Pressure Monitoring System(TPMS)is born of thea
5、bove reasons.It is mainly used to monitor tire pressure automatically and alarmto warn the driver to take measures in time when the tire is in unsafe state so thatto achieve pre-protection.This dissertation introduct the development of TPMS system,analysetechnical requirements and functional of TPMS
6、,propose a feasible system designprogram;Tire module adopt integrated chip and low-power technology to ensurethe requirement of Tire module such as small size,light weight,small energyconsumption;In wireless Tx/Rx circuit design,we give an answer to the debugof RF Tx/Rx chip MC33493/MC33594 and real
7、ize the wireless datatransmission between tire module and receiving module;System use LCD todisplay the tire status intime,use Beep and the LED to give sound and light alarmto remind drivers take timely measures;we make full use of the device waiting、sleep function in the software design to reduce t
8、he tire module powerconsumption to the maximum extent and take the modular thought throughout thewhole software design process;we carry out Hardware and softwarecomprehensive anti-interference design to ensure system reliability.This dissertation stresses in detail on the The working principle of RF
9、module and its hardware and software implementation,and gives separatesoftware flow charts of the launch and receiving ends.Then focuses onantenna,one of the most difficulties of the system and gets a suitable solution.The test results of and analysis of the system are shown in the latter,pressure t
10、esting and road test experiment results indicate that the system has reached thelevel of car practicality. Key words:tire pressure,small loop antenna,frequency-shift modulationII 专科生毕业设计(论文)目 录第1章 绪 论 . 11.1 TPMS研究的目的与意义 . 11.2 TPMS的分类和比较 . 21.2.1 TPMS分为间接式和直接式两种 . 21.2.2 TPMS的比较 . 31.3 课题研究的主要内容 .
11、3第2章 TPMS的系统组成设计及实现理论 . 42.1 TPMS的设计目标 . 42.2 TPMS的系统组成设计 . 42.2.1轮胎模块设计 . 42.2.2接收模块设计 . 52.3 关键部件的选择 . 52.3.1轮胎模块传感器的选择 . 52.3.2微控制器的选择 . 72.3.3发射芯片的选择 . 72.3.4接收芯片的选择 . 82.3.5轮胎模块供电电池的选择 . 8第3章 系统的硬件设计 . 93.1 轮胎模块的硬件设计 . 93.1.1 MPXY8020A的结构原理及特点 . 93.1.2 MCU+RF的结构和应用 . 123.1.3 电路设计 . 133.1.4 发射天线
12、的设计 . 163.2 接收模块的硬件设计 . 203.2.1 MC68HC908LJ12的特有属性 . 203.2.2 MC33594的原理和应用 . 213.2.3液晶显示器的设计 . 24第4章 系统的软件设计 . 254.1 轮胎模块的软件设计 . 254.1.1 轮胎模块的低功耗软件设计 . 25III 专科生毕业设计(论文)4.1.2 数据采集子程序及算法 . 274.1.3 数据无线发射模块的软件设计 . 284.2 接收模块软件设计 . 314.2.1 接收模块主程序设计 . 314.2.2 按键功能设置子程序 . 324.2.3 数据接收和处理程序 . 334.2.4 中断服
13、务程序 . 34第5章 结论 . 36参考文献 . 37致 谢 . 38附 录 . 39 IV 专科生毕业设计(论文)第1章 绪 论1.1 TPMS研究的目的与意义轮胎是汽车重要的组成部分之一,有实验表明,行驶在道路上的车辆,影响轮胎性能的主要因素是轮胎充气压力。可以说“气压是轮胎的生命”,充气压力过高或者过低,都会给轮胎的性能和使用寿命带来影响。轮胎气压过高,轮胎与路面接触面积小,轮胎胎面中部区域承受的压力增高,磨损加剧,花纹底部开裂。此时轮胎刚度增大,起不到应有的缓冲作用,汽车的平顺性较坏,轮胎的回正力矩减小,促使汽车的操作性能降低。途中若遇到障碍物的冲击,易发生轮胎破裂,导致轮胎的使用寿
14、命缩短。而轮胎与路面之间动载荷增大,也意味着轮胎与路面之间的最小正压力减小,从而降低车轮的地面附着力,影响汽车的行驶安全性。气压不足同样对轮胎有很大的影响,有资料表明,约有85%有缺陷的轮胎始于慢渗气(自然渗透),有25%的轮胎损坏是由于慢渗气造成的。气压不足对轮胎的危害主要表现在以下几个方面:1.降低轮胎使用寿命,轮胎气压不足使轮胎胎肩区和胎圈区弯曲变形明显加大,对轮胎磨耗和使用寿命产生致命影响;2.降低了燃油经济性,轮胎气压不足使轮胎下沉量明显增大,印痕长度增大,轮胎内应力加剧,行驶阻力增大,耗油量增大,从而降低了燃油经济性;3.加速轮胎的温升破坏,在高速行驶时,轮胎的破坏主要体现在热破坏
15、,轮胎急剧升温导致脱层,甚至发生高温爆破,造成重大交通事故。轮胎气压不足将使轮胎积热倍增。低气压的轮胎在滚动时将使轮胎橡胶产生较大的弹性变形,从而使轮胎的弹性滞后损失增加,发热加剧,导致轮胎早期的疲劳破坏;4.降低轮胎的载荷能力,轮胎的负荷是根据轮胎的结构、胎体帘线的强度以及使用时的速度等经过计算确定的。轮胎的载荷能力随着充气压力的降低而降低,对于轿车,其轮胎内压每下降0.05 MPa,其承载能力就减少100 N。综上所述,轮胎内部气压过低是致使行驶车辆轮胎发生问题近而造成交通事故的主要原因,而且由于自然渗透和其它外界破坏因素的存在,轮胎压力降低的趋势是时刻存在的。为了保障行车安全,降低事故隐
16、患,我们有必要研一种可以动态监测行驶车辆轮胎气压的系统。此系统能够在轮胎气压低于安全范围时通过视觉、听觉等直观信号提醒驾驶人员注意,令其及时采取补充轮胎气压和其它维护措施。1 专科生毕业设计(论文)TPMS系统正是在这种情况下应运而生的,而且TPMS特点如下:1.事前主动型安保,汽车现有安全措施,如ABS,EDS,EPS、安全气囊等,均是“事后被动”型安保,即在事故发生后才起到保护人身安全的作用。而TPMS属于“事前主动”型安保,即在轮胎出现危险征兆时及时报警,驾驶员可采取措施,将事故消灭在萌芽状态;2.延长轮胎使用寿命,统计表明:汽车在行驶时,车轮气压比正常值下降25%,轮胎寿命将减少30%
17、。如果轮胎气压过高,抓地力就会下降,轮胎磨损加快,一般认为提高气压25%,轮胎寿命将会降低15-20%。汽车轮胎温度越高,轮胎的强度越低,变形越大(一般温度不能超过80度,当温度达到95度时,轮胎的情况非常危险),每升高1度,轮胎磨损就增加2%;3.减少燃油消耗,利于环保。实验显示,轮胎气压低于标准气压值30%,油耗将上升10%。油耗上升不仅增加车辆运行费用,而且增加废气排放,对环境的污染加大。车辆安装了TPMS系统,就能及时发现车胎气压异常,有效避免上述现象的发生,不仅降低油耗,而且还可减轻对环境的污染;4.避免车辆部件不正常的磨损,若汽车在轮胎气压过高的状态下行驶,日积月累对发动机底盘、及
18、悬挂系统将造成很大的伤害;如果轮胎气压不均匀,则会造成刹车跑偏,从而增加悬挂系统的磨损。因而,我们可以认为对TPMS的研究是极具实际意义的。1.2 TPMS的分类和比较1.2.1 TPMS分为间接式和直接式两种间接式TPMS:间接式TPMS是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别,以达到监视胎压的目的。当轮胎压力降低时,车辆的重量会使轮胎直径变小,这反过来会导致车速发生变化。经过正确计算,这种车速变化可用于触发报警系统来向司机发出警告。间接系统相对便宜,使用间接系统,己经装备了4轮ABS(每个轮胎装备1个轮速传感器)的汽车只需对软件进行升级。但是,目前这类系统没有直接式系统准确
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