輪胎氣壓檢測報警系統設計

楊 濤

(黑龍江八一農墾大學，黑龍江 大慶 163319)

1 研究背景及意義

隨著電子技術和通信技術的不斷發展，這2種技術已經廣泛應用在汽車行業中，汽車產品也沿著高性能化和智能化的方向發展?；趩纹瑱C的輪胎氣壓檢測報警系統主要作用是在汽車行駛的過程中，不斷對輪胎內的氣壓進行實時檢測，當輪胎出現漏氣或者氣壓過高的情況時，可以及時報警，可以有效地保證行車安全。

2 主要研究內容

本次設計以C語言為編程語言，采用STC89C52單片機為核心控制器。整個系統由顯示部分和汽車輪胎檢測兩部分組成，胎壓檢測部分主要由是胎壓檢測傳感器組成，顯示部分主要是LCD1602液晶屏。單片機將胎壓傳感器檢測的信號傳輸給單片機，單片機并將數據發送給顯示終端，當檢測的胎壓達到報警極限時，蜂鳴器會進行報警。同時通過按鍵調整報警的上限值和下限值。系統可保證汽車在正常的輪胎氣壓狀態下行駛，提高了行車的安全性。

3 胎壓檢測傳感器設計

傳感器作為數據采集系統的最底層，其采集的數據準確程度直接影響著系統的整體性能，系統采用BMP085型氣壓傳感器采集輪胎內部的氣壓變化值，該傳感器有四種工作模式，其工作參數特性如下：

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接口傳輸數據，當起始信號啟動時，SCL為高電平，SDL會出現一個下降沿，然后發送地址，7個地址位過后，開始進行讀和寫操作。

4 通信電路設計

常用的數據傳輸方式有有線傳輸和無線傳輸，有線傳輸布線復雜，還影響汽車的美觀，因此本次設計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器芯片，其輸出功率、頻道選擇和協議的設置可以通過SPI接口進行設置。該模塊電流功耗極低，掉電和待機模式下消耗電流更低。

5 報警電路設計

系統檢測到輪胎氣壓高于或者低于上下限時，應該提示胎壓不正常，本次設計采用蜂鳴器作為報警發聲裝置。電磁式蜂鳴器使用廣泛，因此，本次設計采用電磁式有源蜂鳴器。當單片機上電后，單片機的IO口輸出高電平，三極管為截止狀態，蜂鳴器不通；當系統檢測到故障時，單片機置與蜂鳴器連接的IO口為低電平，此時三極管飽和導通，蜂鳴器上電發出報警聲，提示駕駛員檢查故障。

6 胎壓檢測系統軟件設計

整個系統工作時，BMP085傳感器會讀取輪胎的當前氣壓值，與單片機之間采用I2C協議進場數據交換，并不斷將處理后的數據通過NRF24L01無線模塊上傳給顯示報警終端。其主要包括無線模塊初始化配置子程序、傳感器數據采集子程序。

7 顯示報警終端程序設計

顯示報警終端系統主要實現不斷接收來自胎壓檢測系統采集的數據，進行解析處理，對輪胎內氣壓變化情況的實時顯示、出現故障時及時啟動報警的功能。程序設計包括獨立按鍵子程序設計、液晶顯示屏驅動程序設計、報警判斷子程序設計。

8 獨立按鍵子程序設計

系統共設置了4個獨立按鍵，主要用于報警參數極限值的設定，采用按鍵掃描的方法進行按鍵檢測，在主函數的循環中會不斷執行按鍵檢測子函數，判斷是否有按鍵被按下，并進行軟件消抖處理(延時10ms)，如果有按鍵被按下，再次判斷，如果確定按鍵按下，則返回給單片機相應的鍵值，單片機執行相應的子函數。

9 結論

基于單片機的輪胎壓力監測系統的設計，輪胎監測系統主要分2個模塊：一個是發射模塊，一個是接收模塊。發射模塊采用的是太陽能供電(僅為供電方式而已)，后需經過穩壓模塊處理，還有個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報警。由于時代發展迅速，現在已經出現了新型的輪胎監測系統：導線橡膠技術，而且其他的TPMS系統性能也強過直接式TPMS系統。