汽车轮胎内压自动监测及便携式补气装置设计[毕业论文+CAD图纸]

汽车毕业论文：汽车轮胎内压自动监测及便携式补气装置设计含论文，CAD图纸

汽车轮胎内压自动监测及便携式补气装置设计[毕业论文+CAD图纸]

摘 要

轮胎气压监测装置TPMS(Tire Pressure Monitoring System)又称为轮胎失压预警装置或轮胎欠压预警装置。它用于在汽车行驶时对轮胎气压进行实时监测，当轮胎充气压力低于某设定值时，会自动发出信号，通过声音、灯光等给驾车者提示或警告，以保障行车安全。

本文设计的轮胎气压自动监测和报警系统的主要功能为：①通过键盘设定汽车前后轮胎的标准气压，确定报警压力和报警缓冲时间；②自动采集4路轮胎的气压值，经运算处理后进行巡回显示；③在轮胎气压越限时，自动进行声光报警。

该系统是一个扩展的ATmega169系统。系统主要由ATmega169微控制器、GE NPX系列传感器 、射频识别系统、T5754、T5743和数码显示器件等组成。

输入电路由4个压力传感器采集气压信号，轮胎气压模拟信号经调理后，送T5754发射，控制单元以ATmega169单片机为核心，控制轮胎气压的采样、运算处理、比较判断和信号输出，协调系统工作，完成预定功能。

输出电路通过中央接收器控制LCD显示器来显示轮胎气压。电路中采用4个LED数码管显示出现异常状态的轮胎。

声光报警电路用AT89S51 P1口作为轮胎气压越限时声光报警信号的输出口。当轮胎气压越限时，蜂鸣器发声报警，与压力越限轮胎相应的发光二极管闪烁。确认后，蜂鸣器停鸣，发光二极管停止闪烁。
补气装置就采用设计的电动气泵。气泵用直流电机带动齿轮传动，使活塞做往复运动，达到充气的效果。

关键词：轮胎气压自动监测 ；自动识别技术 ；射频

ABSTRACT

The tire pressure monitoring system, which is also named the tire pressure alarm, can be used to monitor the pressure. It can alarm by sound and light when the pressure is under an enactment to make the car safe.

The main functions of the TPMS in the text are following

1. Enact a standard pressure limit to alarm and how long the alarm rings.

2. Pick the pressure number of four tires and show them one by one after operation.

3. Alarm by sound and light if the pressure is under the number enacted.

The system is expand by ATmega169.it make up with ATmega169,RFID system,T5754,T5743 , LCD and etc.

The pressure signals are collected by four pressure sensor. The analog signals are transmitted by T5754 after be mixed.

ATmega169 is the core of control unit. It controls the sampling of pressure, deals with the operation, compares the judgment, export the signals and assort with the system to complete the function.

The LCD display shows the numbers of the tires.

AT89S51 P1 is used as the output to alarm in the circuit of alarm system. When the pressure exceeds the limit, the annunciator alarms with the corresponding LED coruscating.

If the pressure is out of the way, an electric air pump which is schlepped convenience can be used. A electromotor, which is powered with a battery, makes the piston reciprocate by gears.

Keyords： TPMS; automatic identify technology; RF

目 录

1 绪论 1
1.1导言•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
1.2 TPMS的重要性•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
1.3 TPMS研究现状••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2
1.4 毕业设计任务••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 6
2 射频技术••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 8
2.1 射频技术的基本概念•••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 8
2.2 自动识别技术的种类和特征••••••••••••••••••••••••••••••• 10
2.3 射频识别技术（RFID）•••••••••••••••••••••••••••••••••••• 11
2.4 射频识别技术原理分析••••••••••••••••••••••••••••••••••• 11
2.5 系统组成和工作原理••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 12
2.6 射频卡的标准及分类••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 13
2.7 RFID技术与汽车•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 15
2.8 小结••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 17
3 压力信号处理与发射 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••18
3.1 TPMS传感器•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 18
3.2传感器的工作原理••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 20
3.3 GE TPMS解决方案 － NPX系列传感器•••••••••••••••••••••• 21
3.4 NPX传感器特性••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 22
3.5 NPX传感器的独特优势••••••••••••••••••••••••••••••••••• 24
3.6 ATmega 169微处理器的特性•••••••••••••••••••••••••••••• 26
3.7 TPMS发射器•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 29
3.8 小结••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 37
4 TPMS接收和显示系统••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 38
4.1接收系统框图••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 38
4.2 LED数码显示系统和报警系统••••••••••••••••••••••••••••• 44
4.3 LCD数码显示系统••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 52
4.4 报警装置••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 56
4.5 小结••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 58
5 TPMS系统方案•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 59
5.1 TPMS的安装方式••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 59
5.2 TPMS的安装••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 59
5.3 省电与唤醒••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 60
5.4 小结••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 63
6 自动补气装置的设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 64
6.1 设计要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 64
6.2 使用方法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 64
6.3 注意事项••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 64
6.4 小结••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 65
结论•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 66
参考文献 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••67
致 谢•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 69
英文原文•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 70
译 文•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••80

1 绪论

1.1导言

未来数年内，安全性一直是推动轮胎压力监控系统(TPMS)发展的主要动力，因为许多交通事故的发生都与轮胎的缺陷有关，因此，TPMS有望成为发展最快的汽车电子应用。

TPMS是汽车轮胎压力监视系统主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。

TPMS的由来及市场 TPMS 是汽车轮胎压力监视系统 “Tire Pressure Monitoring System”的英文缩写，主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。

1.2 TPMS的重要性

在汽车的高速行驶过程中，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。据统计，在高速公路上发生的交通事故有70%-80%是由于爆胎引起的。怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。据有关专家的分析，保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。而TPMS-汽车胎压监视系统毫无疑问将是理想的工具。凡世通（Firestone）轮胎的质量问题，造成了超过千人的伤亡，此事引起了业界和美国政府的高度关注，普利斯通/凡世通公司曾被迫一次收回650万只轮胎。据美国汽车工程师学会最近的调查，美国每年有26万交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的，另外，每年75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的。由于每年造成的经济损失巨大，美国政府要求汽车制造商加速发展TPMS系统，以求减少轮胎事故的发生。因此，在2000年美国国会通过了TREAD法案。TREAD法案的要求之一是到2007年，所有在美国销售的汽车都必须安装轮胎压力监视系统。2000年11月1日美国总统克林顿签署批准了国会关于修改联邦运输法的提案，要求2003年后所有的新车都需把这种系统作为标准配置。回应TREAD法案，美国公路交通安全局（NTHTSA）要求到2007年，所有在美国销售的汽车都必须安装轮胎压力监视系统，并提出了汽车生产商的执行时间表：美国市场出售的汽车，2004年占10%，2005年占35%， 2006年占65%，2007年 将达100%。美国每年的汽车销量约为1500万辆（轿车/卡车）。全球每年约5000万辆，平均每辆车需要4.2个轮胎（不包括备用胎）。 中国正在成为全球最大的新兴汽车市场，中国汽车需求量和保有量出现了加速增长的趋势，汽车保有量已突破2600万辆，年销售汽车将突破600万辆，未来5年将成为仅次于美国的全球第二大汽车销售国。汽车安全产品将成为中国生机勃勃的新兴市场热点，今后每年的增长速度可达50%。其中，仅TPMS技术产品2005年底的市场容量就将达20万套，近7亿元人民币；2006将达到50万套，近17亿元。根据2003－2010年汽车需求预测：汽车年增长16%－20%；轿车年增长19.2%－24%。综合以上分析，预计，2005－2010年，中国汽车保有量将以16% 以上的速度增长。 美国、欧洲已先后立法，要求在今后几年内实现汽车全部安装TPMS，因此，对TPMS的需要量与日俱增，美国的人工每小时起码7.5元美金，差不多是中国工人的日工资，面对量大的产品需要降低生产成本，TPMS的生产正在转向中国。今后几年内中国必将成为TPMS的生产大国。 人的生命是最可贵的，因此，为与世界先进国家同步，我国关于汽车安装TPMS这样的生命安全保障预警系统法规迟早也会出台。因此，目前我们国内已有数百家设计公司、生产厂家开始开发、设计、生产TPMS。