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。基于單片機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。