基于單片機(jī)的汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)開(kāi)題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目 : 基于單片機(jī)的汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 院 系 名 稱 : 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) : 車(chē)輛工程 07-8 學(xué) 生 姓 名 : 導(dǎo) 師 姓 名 : 開(kāi) 題 時(shí) 間 : 指導(dǎo)委員會(huì) 審查意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日 開(kāi)題報(bào)告撰寫(xiě)要求 一、“開(kāi)題報(bào)告”參考提綱 1. 課題研究目的 和意義 ； 2. 文獻(xiàn)綜述（ 課題研究 現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內(nèi)容 、 擬解決的主要問(wèn)題 ； 4. 技術(shù)路線或研究方法； 5. 進(jìn)度安排； 6. 主要參考文獻(xiàn)。 二、“開(kāi)題報(bào)告”撰寫(xiě)規(guī)范 請(qǐng)參照黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及畢業(yè)論文撰寫(xiě)規(guī)范要求 。 字?jǐn)?shù)應(yīng)在 4000 字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 系部 汽車(chē)工程系 專業(yè)、班級(jí) 車(chē)輛 07-8 指導(dǎo)教師姓名 職稱 副教授 從事 專業(yè) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 是否外聘 是否 題目名稱 基于單片機(jī)的汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 一、 課題研究 現(xiàn)狀、 選題 目的 和意義 （一 )、研究現(xiàn)狀 近年來(lái)汽車(chē)電子產(chǎn)品得到了飛速發(fā)展，并已經(jīng)形成了獨(dú)立的汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)。汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)（ Tire Pressure Monitoring System， TPMS）是一項(xiàng)集先進(jìn)傳感器技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)、信息處理實(shí)時(shí)測(cè)控技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技 術(shù)等于一體的高新技術(shù)汽車(chē)電子產(chǎn)品。 TPMS實(shí)時(shí)的對(duì)汽車(chē)輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)輪胎漏氣，低氣壓，氣壓過(guò)高及溫度過(guò)高等輪胎狀況進(jìn)行預(yù)警，以保障汽車(chē)行駛安全。 目前 TPMS主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式：直接 TPMS和間接 TPMS。間接 TPMS是與車(chē)輛的防抱死系統(tǒng) (ABS)一起使用的。 ABS采用車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量每個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)一個(gè)輪胎的氣壓減小時(shí)，滾動(dòng)半徑就減小，而車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)速度就相應(yīng)地加快。指示燈會(huì)提示司機(jī)，有一個(gè)輪胎處于低壓狀態(tài)。但是，間接 TPMS有一定的局限性。第一是指示燈無(wú)法指出是哪個(gè)輪胎處于低壓狀態(tài)。第二，當(dāng) 同一車(chē)軸或同一側(cè)的兩個(gè)輪胎都處于低壓狀態(tài)時(shí)，它無(wú) 法檢測(cè)出究竟是哪個(gè)輪胎充氣不足。第三，如果所有四個(gè)輪胎都處于低壓狀態(tài)，該系統(tǒng)不會(huì)發(fā)現(xiàn)這一故障。另外，氣壓不足時(shí)輪胎直徑的減少和氣壓的降低非常微小。對(duì) 于薄胎來(lái)說(shuō)， 69kPa(10psi)的壓降只會(huì)使輪胎直徑減小 1 m m 。這種壓降不符合美國(guó)的最終判定規(guī)則 ( F i n a lRuling)所規(guī)定的 25%原則，采用間接方法進(jìn)行檢測(cè)在很大程度上依賴于輪胎和負(fù)載因子。直接 TPMS采用固定在每個(gè)車(chē)輪中的壓力傳感器直接測(cè)量每個(gè)輪胎的氣壓。然后，這些傳感器會(huì)通過(guò)發(fā)送 器將胎壓數(shù)據(jù)發(fā)送到中央接收器進(jìn)行分析，分析結(jié)果將被傳送至安裝在車(chē)內(nèi)的顯示器上。顯示器的類(lèi)型和當(dāng)今大多數(shù)車(chē)輛上裝配的簡(jiǎn)單的胎壓指示器不同，它可以顯示每個(gè)輪胎的實(shí)際氣壓，甚至還包括備用輪胎的氣壓。因此，直接 TPMS可以連接至顯示器，告訴司機(jī)哪個(gè)輪胎充氣不足。由于直接 TPMS可直接測(cè)量每個(gè)輪胎的氣壓，因此當(dāng)任何一個(gè)或幾個(gè)輪胎處于低壓狀態(tài)時(shí)，它們都會(huì)被檢測(cè)出來(lái)，當(dāng)車(chē)輛的所有四個(gè)輪胎都處于低壓狀態(tài)時(shí)也可以檢測(cè)到。直接 TPMS也可檢測(cè)到較小的壓降。有些系統(tǒng)甚至可以檢測(cè)到 7 kPa(1.0psi)的壓降。 國(guó)外對(duì)于 TPMS 系統(tǒng)的研究起步較早， 20 世紀(jì) 70 年代末歐洲的一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始對(duì)輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行研究。英國(guó) Lucas 公司早在 1981 年就推出了駕駛室設(shè)置接受器和每個(gè)車(chē)輪均有傳感器的裝置模型。隨后， C RK 公司和 Marketing 公司也相繼開(kāi)發(fā)出了自己的產(chǎn)品，基本結(jié)構(gòu)是由傳感器、信號(hào)發(fā)生器和接收器三部分組成，傳感器安裝在輪輞上，直接檢測(cè)輪胎的內(nèi)壓。德國(guó) Doduco 公司研制的 Primac 系統(tǒng)，可以同時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎的壓力和溫度。德國(guó) Wabeo 公司和 Bosch 公司在 1989 年推出了利用 ABS(制動(dòng)防抱死系統(tǒng) )傳感器監(jiān)測(cè)輪胎壓力 的新裝置。 wabCO 系統(tǒng)由一個(gè) 3 2 通道的控制閥和一個(gè)與輪胎氣門(mén)嘴相接的氣缸組成，當(dāng)輪胎氣壓變化時(shí)，氣缸活塞使 ABS 傳感器信號(hào)發(fā)生變化，與 ABS 共用一個(gè)電子控制單元。 Bosch 公司的汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由裝在輪輞上的壓力傳感器、帶有顯示器的電子部件和高頻收發(fā)機(jī)三部分組成，與 ABS 一起工作，已經(jīng)開(kāi) 始成批量的裝載汽車(chē)上。英國(guó) S P 公司研制的 DWS 系統(tǒng) (漏氣報(bào)警系統(tǒng) )，可以把輪胎壓力降低的信號(hào)通知駕駛員，系統(tǒng)利用 ABS 傳感器測(cè)量輪胎的滾動(dòng)半徑，通過(guò)計(jì)算程序監(jiān)測(cè)輪胎氣壓。 國(guó)外因立法較早，其開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的 TPMS已經(jīng)相 當(dāng)成熟，能夠經(jīng)受 5 7萬(wàn)公里的使用測(cè)試。主要生產(chǎn)商有加拿大斯馬輪胎設(shè)備 (SmarTire Systems)公司，固特異輪胎橡膠公司，米其林集團(tuán)公司，諾基亞輪胎公司，日本橫濱公司等?，F(xiàn)在國(guó)外的 TPMS的研發(fā)重點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)無(wú)源的 TPMS，如采用 SAW這類(lèi)無(wú)源器件的頻率變化來(lái)監(jiān)測(cè)輪胎壓力的變化。日本阿爾卑斯電氣公司開(kāi)發(fā)的不需電池的汽車(chē)輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最近通過(guò)有關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，符合歐洲及美國(guó)的電磁波相關(guān)法律規(guī)定，今后將以行駛條件及輪胎種類(lèi)等因素的影響為中心進(jìn)行評(píng)測(cè)，計(jì)劃在歐美、日本等地進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)， 2004年 8月開(kāi)始提供 樣品， 2006年投入批量生產(chǎn)。 國(guó)內(nèi)對(duì)于 TPMS 的研究起步較晚，只是近幾年才開(kāi)始進(jìn)行研究。最新的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件”中的安全防護(hù)裝置條款中規(guī)定：“車(chē)長(zhǎng)大于 6m的長(zhǎng)途客車(chē)和旅游客車(chē)、最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量大于 12000kg 的載貨汽車(chē)和載貨牽引車(chē)應(yīng)安裝輪胎壓力報(bào)警裝置；有關(guān)部分機(jī)動(dòng)車(chē)應(yīng)安裝輪胎壓力報(bào)警裝置的要求，自本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之日起第 25 個(gè)月開(kāi)始對(duì)新注冊(cè)車(chē)實(shí)施”?？梢?jiàn)我國(guó)政府已經(jīng)開(kāi)始重視汽車(chē)輪胎氣壓監(jiān)測(cè)設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有許多汽車(chē)配件商開(kāi)始代理銷(xiāo)售國(guó)外的 TPMS系統(tǒng)。在上海和重慶及廣 東等地有幾家公司開(kāi)始投入生產(chǎn)并銷(xiāo)售 TPMS，典型產(chǎn)品如：上海泰好電子科技有限公司的“泰好”牌 TPMS-204型汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)器，重慶三信電子有限公司的 TPMS S1R4A輪胎壓力監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)，福州東球金口哨輪胎防爆有限公司的“金口哨汽車(chē)輪胎漏氣報(bào)警哨”，上海保隆工貿(mào)有限公司的“迪吉泰”輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，佛山市安力信科技有限公司“泰杰”牌 TPM系列輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。 吉林大學(xué)、北京理工大學(xué)、鄭州大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校都有學(xué)者對(duì)直接型 TPMS相關(guān)技術(shù)進(jìn)行理論研究，設(shè)計(jì)出了一系列 方案，也有一些監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置申報(bào)了專利。但是，國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的 TPMS基本是靠引進(jìn)國(guó)外公司輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)及生產(chǎn)線，核心技術(shù)都掌握在國(guó)外廠家手中，基本沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)可言。目前國(guó)內(nèi)的 TPMS系統(tǒng)問(wèn)題不少：安裝繁瑣、影響美觀、整車(chē)廠難以配裝；不能設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)胎壓，無(wú)法保障輪胎合理使用：射頻效率、編碼糾錯(cuò)性能差、在惡劣環(huán)境下漏報(bào)嚴(yán)重；能耗較高，不能達(dá)到 TPMS系統(tǒng)應(yīng)有的使用壽命要求；成本高昂，檢測(cè)范圍小，產(chǎn)品通用性不高。 TPMS在中國(guó)的研究剛剛開(kāi)始起步。高校及科研院所方面，吉林大學(xué)孫宏偉對(duì)現(xiàn)有 F費(fèi) scale方案 進(jìn)行了研究，提出了針對(duì) Ftcaale傳感器 MPXY8020A的溫度補(bǔ)償算法；合肥工業(yè)大學(xué)沈俊峰提出了以 SPl2傳感器， PICl6F683處理器，以及 T5754射頻發(fā)射器構(gòu)成的輪胎壓力檢測(cè)方案 12j；燕山大學(xué)張啟中通過(guò)分析輪速傳感器脈沖數(shù)相對(duì)差值的影響因素和影響規(guī)律，提出了基于脈沖數(shù)互比法氣壓異常報(bào)警系糾”；浙江大學(xué)，屯子科技大學(xué)，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所等也有學(xué)者對(duì) TPMS進(jìn)行了類(lèi)似的理論研列”。 （二）、選題的 目的、 意義 目的：隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)投資的不斷加大，以及公路設(shè)施的改善 和高速公路里程的迅速增加，公路交通的平均車(chē)速有了很大提高。但同時(shí)交通事故尤其是爆胎事故、追尾事故也相應(yīng)增加，給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。交通安全已成為國(guó)家和個(gè)人越來(lái)越關(guān)注的重點(diǎn)。 在汽車(chē)的高速行駛中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的，也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。在高速公路上行駛時(shí)一旦爆胎，駕駛員思想準(zhǔn)備不充分極易 造成車(chē)輛側(cè)滑和不規(guī)則翻滾，輕則撞護(hù)欄，重則與其他行使車(chē)輛發(fā)生碰撞甚至車(chē)毀人亡，后果不堪設(shè)想。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，輪胎爆胎的原因有： (1)輪胎壓力過(guò)高； (2)輪胎漏氣； (3)輪胎溫度異常升 高； (4)輪胎松動(dòng)、掉胎。 而追尾事故的主要原因有： (1)前方車(chē)輛爆胎失控； (2)視線不好，看不清前方車(chē)輛的剎車(chē)信號(hào)； (3)不能提前獲知前方有事故車(chē)輛。 因此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎氣壓和溫度的變化，保持汽車(chē)在標(biāo)準(zhǔn)的輪胎氣壓下行駛是防止爆胎的關(guān)鍵。汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系 (TPMS)的主要作用就是在汽車(chē)行駛時(shí)，對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，是駕車(chē)者、乘車(chē)人的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)。安裝輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能有效地防止輪胎在非正常氣壓下長(zhǎng)時(shí)間行駛，提高汽車(chē)的主動(dòng)安全性。 意義：保持正常的輪胎氣壓，不 僅可以延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，減小滾動(dòng)阻力，還可減少油耗，提高車(chē)輛的使用經(jīng)濟(jì)性，而且可以大大提高汽車(chē)的行駛安全性。汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是駕車(chē)者、乘車(chē)人的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)，將是一個(gè)永恒的主題，必將成為未來(lái)汽車(chē)必備的主動(dòng)安全保障系統(tǒng)之一。汽車(chē)電子技術(shù)的不斷發(fā)展使汽車(chē)上安裝了越來(lái)越多的傳感器，這將促進(jìn) TPMS的發(fā)展，使其技術(shù)更加成熟，性能更加穩(wěn)定，并且它的模塊將向高度集成化、單一化、無(wú)線無(wú)源化方面發(fā)展。 二、設(shè)計(jì)（論文） 的基本內(nèi)容 、 擬解決的主要問(wèn)題 基本內(nèi)容： 設(shè)計(jì)一個(gè)小型 汽車(chē)輪胎胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ,該系統(tǒng)采用直接式胎 壓監(jiān)測(cè)的方法， 硬件主要包括以下四大模塊 :單片機(jī)主控模塊 、 傳感器模塊 、 報(bào)警模塊和顯示模塊 。其中 單片機(jī) 主要完成外圍硬件的控制以及一些運(yùn)算功能 ； 傳感器完成信號(hào)的采樣功能 ；報(bào)警模塊主要負(fù)責(zé)聲音報(bào)警和燈光報(bào)警 ；顯示模塊完成字符 、 數(shù)字的顯示功能 。 系統(tǒng)軟件主要由主程序 、 報(bào)警子程序 、 顯示子程序等模塊組成 。 系統(tǒng)接通電源后進(jìn)行初始化，然后胎壓監(jiān)測(cè)程序啟動(dòng)，連續(xù)監(jiān)測(cè)輪胎的壓力及其溫度，當(dāng)輪胎壓力或溫度超出設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，在 LED 顯示器上顯示 。 當(dāng)數(shù)值大于報(bào)警值，報(bào)警燈閃爍 、 喇叭鳴響，同時(shí)顯示器顯示當(dāng)前的壓力及其溫度，提醒司機(jī)進(jìn) 行相應(yīng)處理 。 擬解決的主要問(wèn)題 ： （ 1）：傳感器、單片機(jī)及顯示元件、報(bào)警元件的選取并連接電路。 （ 2）：進(jìn)行監(jiān)測(cè)模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊及其主模塊的程序編寫(xiě)。 （ 3）：將軟件和硬件組裝并測(cè)試。 三、技術(shù)路線（研究方法） 四、進(jìn)度安排 2011.3.1 2011.3.11 查閱文獻(xiàn)、撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 2011.3.12 2011.3.27 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2011.3.28 2011.4.13 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2011.4.14 2011.5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 2011.5.2 2011.5.10 系統(tǒng)測(cè)試 2011.5.11 2011.5.31 撰寫(xiě)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 收集國(guó)內(nèi)國(guó)外有關(guān) TPMS 系統(tǒng)研究的資料 傳感器的選取和設(shè)定 單片機(jī)的選取 顯示電路的設(shè)計(jì) 報(bào)警模塊的設(shè)計(jì) 胎壓監(jiān)測(cè)模塊程序編寫(xiě) 顯示模塊程序編寫(xiě) 報(bào)警模塊程序編寫(xiě) 主模塊程序編寫(xiě) 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 五、 參考文獻(xiàn) 1 曾星星 ,鐘海 ,楊朝陽(yáng) . LM2068R液晶顯示模塊在汽車(chē)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用 J. 湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) ,2010,24(1): 70-72 2 肖文 ,凌玉華 ,廖力清 . 基于智能傳感器 MPXY8320A 的 TPMS