汽車輪胎壓力檢測系統(tǒng)

1、計算機控制系統(tǒng)設(shè)計性實驗報告學(xué)生姓名:學(xué) 號：學(xué) 院:自動化工程學(xué)院班 級:題 目:汽車輪胎壓力檢測系統(tǒng)目 錄第1章 選題背景11.1 實際需求11.2 選題意義1第2章 方案論證32.1 設(shè)計要求32.2 總體設(shè)計32.3 軟件設(shè)計32.4 硬件設(shè)計4第3章 具體電路設(shè)計53.1 傳感器電路53.2 A/D轉(zhuǎn)換電路63.3 顯示電路63.4 聲光報警電路73.5 整體電路8第4章 結(jié)果分析與總結(jié)9第5章 設(shè)計心得體會10第1章 選題背景1.1 實際需求如今，隨著交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，高速公路網(wǎng)絡(luò)的日趨發(fā)達，車輛行駛速度的不斷攀升，交通隱患的防范問題迫在眉睫，如因車胎漏氣和爆炸等原因造成的交通事故，

2、很多是由輪胎的工作溫度過高或者不合理胎壓引起的。研究汽車輪胎胎壓檢測系統(tǒng)，就對現(xiàn)代汽車行駛時的經(jīng)濟性、安全性和操縱穩(wěn)定性具有尤為重要的現(xiàn)實意義。據(jù)美國汽車工程師學(xué)會調(diào)查，全美平均每年有26萬起交通事故是由于輪胎氣壓低或滲漏造成的；而在高速公路上發(fā)生的交通事故有70%是由于爆胎引起的；此外，每年75%的輪胎故障是由于輪胎滲漏或充氣不足引起的。統(tǒng)計表明：交通意外增加的主要原因是高速行駛中因輪胎故障引起的爆胎。另據(jù)統(tǒng)計，在中國，46%的高速公路交通事故是由于輪胎故障引起的，這其中僅爆胎一項就占事故總量的70%。所以，對于汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的研制以及普及迫在眉睫。1.2 選題意義生命是極其可貴的。汽車胎

3、壓監(jiān)測系統(tǒng)在輪胎一出現(xiàn)危險征兆時就能夠及時發(fā)現(xiàn)并同時報警，最大限度地將事故消滅在萌芽狀態(tài)，從而極大地提升了車輛高速行駛的安全性，這一優(yōu)勢在高速公路上表現(xiàn)更為明顯。隨著外國標(biāo)準(zhǔn)的制定以及技術(shù)的發(fā)展，我國對于汽車使用的汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)也開始制定標(biāo)準(zhǔn)。而今，隨著國家政策的投入和批準(zhǔn)，以及人民對生命安全的重視，這項產(chǎn)業(yè)也開始蓬勃發(fā)展。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會相關(guān)市場調(diào)查表明，國內(nèi)輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品有推出，但都是技術(shù)性能不甚完善簡易系統(tǒng)產(chǎn)品，存在以下缺點：系統(tǒng)工作壽命極短；系統(tǒng)在低溫或高溫環(huán)境下失效；工作可靠性較差。而性能可靠、功能完善、技術(shù)成熟的產(chǎn)品均是一些國外知名公司的品牌產(chǎn)品，但價格較為昂貴。因

4、此，研制性能可靠、功能完善并且價格能為當(dāng)前多數(shù)國內(nèi)消費者所接受的輪胎爆胎預(yù)警技術(shù)產(chǎn)品很有必要。國內(nèi)汽車行業(yè)正迫切需求成熟的輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)及產(chǎn)品的投放市場以解決因輪胎爆胎而引起的行駛安全性問題。同時，本課題更加貼近日常生活，可以將自己學(xué)習(xí)到的東西應(yīng)用到生活中去，對所學(xué)到的知識有更準(zhǔn)確的理解。第2章 方案論證2.1 設(shè)計要求本次設(shè)計主要功能為檢測輪胎胎壓，并且進行人機交互，將信息傳遞給駕駛?cè)藛T，并且能夠在胎壓越過上下限進行聲光報警。2.2 總體設(shè)計測量部分是利用傳感器檢測壓力信號，得到微弱的電信號，而后經(jīng)處理電路處理后，送A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，控制器接受來自A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)

5、字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運算，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為實際的大氣壓強，并將其送到顯示單元中，并且能夠判斷是否超越上下限。2.3 軟件設(shè)計程序設(shè)計流程框圖如下：開始定時中斷中斷子程序選擇輪胎讀壓力超限是否超限報警顯示2.4 硬件設(shè)計被監(jiān)測對象傳感器變送器A/D轉(zhuǎn)換器單片機聲光報警顯示設(shè)備第3章 具體電路設(shè)計3.1 傳感器電路在傳感器方面。本次設(shè)計使用MPX4115壓力傳感器，MPX4115系列壓電電阻傳感器是一個硅壓力傳感器。這個傳感器結(jié)合了高級的微電機技術(shù)，薄膜鍍金屬。還能為高水準(zhǔn)模擬輸出信號提供一個均衡壓力。在 0-85的溫度下誤差不超過1.5% 溫度補償是-40-125。傳感器電路如圖3-1所示，氣壓傳

6、感器MPX4115的管腳說明如下表3-1所示：圖3-1表3-13.2 A/D轉(zhuǎn)換電路因為本設(shè)計壓力傳感器MPX4115 輸出的是模擬電壓，因此，必須進行模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換才能交由單片處理。關(guān)于A/D轉(zhuǎn)換過程，本設(shè)計采用ADC0832轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)模擬電壓數(shù)字化的處理。ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI

7、數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3-2所示圖3-23.3 顯示電路液晶顯示屏（LCD）用于數(shù)字型鐘表和許多便攜式計算機的一種顯示器類型。LCD顯示使用了兩片極化材料，在它們之間是液體水晶溶液。電流通過該液體時會使水晶重新排列，以使光線無法透過它們。因此，每個水晶就像百葉窗，既能允許光線穿過又能擋住光線。選擇LCD1223作為顯示器，可以更加直觀的顯示輪胎壓信息。LCD顯示屏引腳功能為：VDD：邏輯電源正 GND(VSS)： 邏輯電源地 VO(VEE)：LCD驅(qū)動電源 RESET：復(fù)位端,對于68系列MPU:上升沿(L-H)復(fù)位，且復(fù)位后電平須保持為高電平對于80系列

8、MPU:下降沿(H-L)復(fù)位，且復(fù)位后電平須保持為低電平。 E1：讀寫使能。 R/W：讀寫選擇。 A0：數(shù)據(jù)/指令選擇 高電平：數(shù)據(jù)D0-D7將送入顯示RAM； 低電平：數(shù)據(jù)D0-D7將送入指令執(zhí)行器執(zhí)行。 D0-D7：數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。BL+/BL-：LED背光電源。顯示電路如圖3-3所示，圖3-33.4 聲光報警電路 報警電路如圖3-4所示，報警電路為聲光報警，當(dāng)胎壓值超過上下限的時候使用紅色LED燈在視覺上進行提醒，使用喇叭在聽覺上進行提醒，保證行車安全。這個地方?jīng)]使用蜂鳴器，因為為了更有實用性，喇叭可以進行語音播報當(dāng)前胎壓，使駕駛員了解車況。圖3-43.5 整體電路第4章 結(jié)果分析與總

9、結(jié)本次設(shè)計的汽車胎壓檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對汽車胎壓的實時監(jiān)測，并且能夠定時顯示汽車實時胎壓，當(dāng)汽車胎壓超過上下限時，可以進行聲光報警。選用的MPX4115壓力傳感器，這種傳感器能夠滿足設(shè)計要求，誤差小于0.1bar，適應(yīng)性好，能夠在胎內(nèi)穩(wěn)定運行。選用80C51單片機對A/D轉(zhuǎn)換器的輸入的信號進行處理判斷，進行報警以及顯示。顯示器選用LCD液晶顯示器，分時顯示不同輪胎的胎壓值?；緷M足了日常生活中使用要求。在進行模擬仿真的時候，使用滑動變阻器模擬傳感器以及A/D轉(zhuǎn)換器進行信號輸入，通過改變阻值，模擬出汽車胎壓的變化。聲光報警系統(tǒng)運行效果良好，滿足設(shè)計要求。當(dāng)然此設(shè)計還有很多不足，未來完善過程中將會更

10、加精確，功能更加完善，保護駕乘人員的行車安全。第5章 設(shè)計心得體會通過此次計算機設(shè)計性試驗，使我更加扎實的回顧掌握了有關(guān)數(shù)字電子，單片機硬件以及軟件，還有計算機控制等多門方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過思考和查閱資料終于找出了解決辦法，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。課堂學(xué)到的知識只有能夠用到，才算真正的掌握，不能夠眼高手低。這次試驗使我對抽象的理論有了具體的認識。掌握了常用元件的識別使用; 培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。這是日后最實用的，真的是受益匪淺。從理論到實踐，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。胎壓監(jiān)測系統(tǒng)