汽车轮胎压力监测系统的研究与设计
摘要
随着汽车的普及,汽车行驶安全愈来愈受到重视,而轮胎压力异常是危及汽车行驶安全的重要因素之一。因此,实时监测汽车轮胎压力有着重要的意义。
本文以此为背景,设计了直接式汽车轮胎压力监测系统。系统采用压力传感器检测轮胎压力,并通过无线数据传输方式将压力信息传输至监视终端,实现了实时监测汽车轮胎压力的功能,对汽车行驶安全起到了重要的作用。
论文在需求分析的基础上提出了总体设计方案,并进行软硬件设计。系统硬件由中央接收处理模块和胎压测量发射模块两部分组成。中央接收处理模块以ARM7微控制器LPC2103为核心,外扩无线接收电路,LCD显示屏和RS-232通信接口；胎压测量发射模块由MPXY8300传感器及PCB天线构成。软件设计了串口驱动、SPI驱动、定时器驱动和LCD驱动,实现了无线数据发送和数据接收的功能。
在完成软、硬件设计的基础上,分别对微控制器模块、串口模块、显示模块和无线收发模块调试后,进行系统调试。结果表明系统运行正常,实现了预定设计目标。
With the popularization of cars, more attention is paid on motor cars'security. The abnormal tire pressure is a main threaten of vehicle driving safety. Therefore, the real-time monitoring of tire pressure has a significant meaning.
Based on the fact, a direct tire pressure monitoring system was designed. The tire pressure was measured by sensors, and transported to monitoring terminal through the wireless data transmission. The system performs a real-time monitoring of tire pressure and plays an important role in car safety.
Software and hardware design was proposed after the demand analysis. The hardware was composed of central receiving module and tire pressure measurement transmitting module. ARM7 LPC2103 microcontroller existed as the core of this central receiving and processing module. In addition, this module had an expansion of wireless receiver circuit, LCD display and RS-232 communication interface. The tire pressure measuring transmitter module was constituted of MPXY8300 sensor and PCB antennas. The software had function blocks as UART driver, SPI driver, timer driver, LCD driver, wireless data transmission and data reception.
On completion of software and hardware design, the microprocessor module, wireless transceiver modules, display modules and serial modules were debugged. The results showed that the system worked well and achieved the intended goals.
本文以此为背景,设计了直接式汽车轮胎压力监测系统。系统采用压力传感器检测轮胎压力,并通过无线数据传输方式将压力信息传输至监视终端,实现了实时监测汽车轮胎压力的功能,对汽车行驶安全起到了重要的作用。
论文在需求分析的基础上提出了总体设计方案,并进行软硬件设计。系统硬件由中央接收处理模块和胎压测量发射模块两部分组成。中央接收处理模块以ARM7微控制器LPC2103为核心,外扩无线接收电路,LCD显示屏和RS-232通信接口；胎压测量发射模块由MPXY8300传感器及PCB天线构成。软件设计了串口驱动、SPI驱动、定时器驱动和LCD驱动,实现了无线数据发送和数据接收的功能。
在完成软、硬件设计的基础上,分别对微控制器模块、串口模块、显示模块和无线收发模块调试后,进行系统调试。结果表明系统运行正常,实现了预定设计目标。
With the popularization of cars, more attention is paid on motor cars'security. The abnormal tire pressure is a main threaten of vehicle driving safety. Therefore, the real-time monitoring of tire pressure has a significant meaning.
Based on the fact, a direct tire pressure monitoring system was designed. The tire pressure was measured by sensors, and transported to monitoring terminal through the wireless data transmission. The system performs a real-time monitoring of tire pressure and plays an important role in car safety.
Software and hardware design was proposed after the demand analysis. The hardware was composed of central receiving module and tire pressure measurement transmitting module. ARM7 LPC2103 microcontroller existed as the core of this central receiving and processing module. In addition, this module had an expansion of wireless receiver circuit, LCD display and RS-232 communication interface. The tire pressure measuring transmitter module was constituted of MPXY8300 sensor and PCB antennas. The software had function blocks as UART driver, SPI driver, timer driver, LCD driver, wireless data transmission and data reception.
On completion of software and hardware design, the microprocessor module, wireless transceiver modules, display modules and serial modules were debugged. The results showed that the system worked well and achieved the intended goals.
引文
[1]秦拯,胡建国,刘志贤.汽车胎压智能监测系统研究与实现.2008,24(3)：230-232
[2]魏彦军.浅析汽车轮胎压力监视系统TPMS.汽车电器,2006,(2)：50～52
[3]耿福玲.无线轮胎压力监测系统中央接收模块的软件设计.哈尔滨：哈尔滨理工大学,2009
[4]刘福海,孙春玲.TPMS发展现状及发展趋势分析.科技信息(学术版),2008,(24)：137
[5]刘元宾.汽车轮胎压力监视系统(TPMS)的研究.天津：天津大学,2007
[6]高先进,王国林,应世洲.轮胎气压监测系统的发展趋势.轮胎工业,2007,27(8)：455～458
[7]孙春玲.基于轮胎模型的轮胎压力监测系统研究.山东：山东理工大学,2007
[8]鲁照权,沈俊峰.汽车轮胎压力监测系统.合肥工业大学学报(自然科学版),2007,30(3)：312-315
[9]张海峰,汪至中.MPXY8020型传感器在轮胎压力检测系统中的应用.国外电子元器件,2005,(8)：66～67
[10]刘元宾,靳世久,陈世利.压力传感器SP12在胎压监视系统中的应用.电子测量技术,2008,31(2)：170～176
[11]蔡述庭,衰从贵,张新政.基于NPX的新型轮胎压力监测系统.电子技术应用,2005,(5)：63～65
[12]颜重光.TPMS技术与发展趋势.2005
[13]Freescale Semiconductor, Inc. MPXY8300 data sheet.2008
[14]飞思卡尔推出高集成度TPMS系统MPXY8300. http://www.ed-china.com/ART_8800022563_400009_500001_HP_99708755.HTM
[15]Freescale Semiconductor, Inc. MC33696 data sheet.2009
[16]广州周立功单片机发展有限公司.PHILIPS单片16/32位微控制器-LPC2101/2102/2103
[17]苗金枝.汽车轮胎压力监测系统设计研究.南京：南京理工大学,2008
[18]肖国镇,卿斯汉.编码理论.北京：国防工业出版社,1993
[19]崔炳哲,张岩,何希才.数字调制解调基础.北京：科学出版社，2002
[20]钟顺时.微带天线理论与应用.西安：西安电子科技大学出版社，1991
[21]周立功单片机发展有限公司.ADS集成开发环境及EasyJTAG仿真器应用.2004
[22]Freescale Semiconductor, Inc. Designing with MC33696,2007
[23]周原野.低噪声放大器在低频中的应用研究.湖北工业大学学报,2006,21(5)：42～44
[24]徐兴福.ADS2008射频电路设计与仿真实例.北京：电子工业出版社,2009
[25]龚剑,张祖荫,郭伟.射频功率放大器模块的设计与实现.计算机与数字工程,2006,34(1])：181～184
[26]深圳市三元晶液晶显示科技有限公司.液晶模块使用手册
[27]华为技术有限公司.硬件工程师手册
[28]王进.汽车轮胎压力与温度检测预警系统的研究.长沙：中南大学,2009
[29]周立功.深入浅出ARM7——LPC213x/214x.北京：北京航空航天大学出版社,2005
[30]Kent Smith. ANTENNAS FOR LOW POWER APPLICATIONS
[31]Freescale Semiconductor, Inc. Compact Integrated Antennas.2006
[32]柳猛,王大志.射频无线技术在TPMS中的应用.电子技术,2007,(7)：128～130
[33]方加宝,张树坤,尹祥杰,刘欣,郭正刚.基于无线射频的轮胎安全监测系统的研制.工业控制计算机,2005,18(12)：29～30
[34]陈庆樟,赵连生,焦洪宇.汽车轮胎智能监测技术研究综述.常熟理工学院学报(自然科学),2009,23(8)：111～115
[35]王安琦.汽车安全新技术的应用及发展趋势.交通科技与经济,2008,4：66～67
[36]金爱武.直接式TPMS轮胎压力监测系统设计.单片机与嵌入式系统应用,2005,(8)：61～63
[37]陶桂宝,庞丽.直接式汽车轮胎压力监测系统设计.重庆大学学报,2008,31(1)：8-12
[38]赵政宁,孙航,曹呈荣.TPMS解决方案中的几个关键问题.应用天地,2006,(11)：52～54
[39]张兆华,岳瑞峰,谭智敏,刘理天.汽车轮胎压力监控传感器研究.中国机械工程,2005,(16)：191～192
[40]李凯.轮胎压力传感器优缺点比较分析与选择.国外电子元器件,2007,(1)：69～72
[41]吴义保,周海清,TPMS产品结构设计研究.机械研究与应用,2007,20(1)：43～45
[42]颜重光.TPMS设计方案的思考.电子设计应用,2004，(12)：18-24
[43]李兵强,林辉.轮胎压力监测系统中小环天线的设计.汽车工程,2007,29(3)：254～256
[44]Jeff Burgess. Tire Pressure Monitoring: An Industry Under Pressure. Sensors (Peterborough,NH), July,2003:29～33
[45]臧怀泉,田超,赵保军.嵌入式汽车轮胎气压监测系统设计.北京理工大学学报， 2008,28(10):870-874
[46]P&E Microcomputer Systems, Inc. MON08 MULTILINK User Manual.2003
[47]张茹,孙松林,于晓刚.嵌入式系统技术基础.北京：北京邮电大学出版社,2006
[48]工聚波,陈国鹰,康志龙,许敏.低噪声放大器的ADS设计与仿真.河北工业大学学报,2007,36(5)：34-38
[49]Petr Gargulak. Software Drivers for MC33696. Freescale Semiconductor, Inc.2007
[50]Freescale Semiconductor, Inc. Application Module for the Freescale MPXY8300.2008
[51]Freescale Semiconductor, Inc. MPXY8300A固件用户手册.2008
[52]王宜怀.嵌入式应用在线编程开发系统的研制.计算机工控,2002,28(12)：22～24
[53]吴建辉,茅洁.射频电路PCB设计.电子工艺技术,2003,24(1)：19-21
[2]魏彦军.浅析汽车轮胎压力监视系统TPMS.汽车电器,2006,(2)：50～52
[3]耿福玲.无线轮胎压力监测系统中央接收模块的软件设计.哈尔滨：哈尔滨理工大学,2009
[4]刘福海,孙春玲.TPMS发展现状及发展趋势分析.科技信息(学术版),2008,(24)：137
[5]刘元宾.汽车轮胎压力监视系统(TPMS)的研究.天津：天津大学,2007
[6]高先进,王国林,应世洲.轮胎气压监测系统的发展趋势.轮胎工业,2007,27(8)：455～458
[7]孙春玲.基于轮胎模型的轮胎压力监测系统研究.山东：山东理工大学,2007
[8]鲁照权,沈俊峰.汽车轮胎压力监测系统.合肥工业大学学报(自然科学版),2007,30(3)：312-315
[9]张海峰,汪至中.MPXY8020型传感器在轮胎压力检测系统中的应用.国外电子元器件,2005,(8)：66～67
[10]刘元宾,靳世久,陈世利.压力传感器SP12在胎压监视系统中的应用.电子测量技术,2008,31(2)：170～176
[11]蔡述庭,衰从贵,张新政.基于NPX的新型轮胎压力监测系统.电子技术应用,2005,(5)：63～65
[12]颜重光.TPMS技术与发展趋势.2005
[13]Freescale Semiconductor, Inc. MPXY8300 data sheet.2008
[14]飞思卡尔推出高集成度TPMS系统MPXY8300. http://www.ed-china.com/ART_8800022563_400009_500001_HP_99708755.HTM
[15]Freescale Semiconductor, Inc. MC33696 data sheet.2009
[16]广州周立功单片机发展有限公司.PHILIPS单片16/32位微控制器-LPC2101/2102/2103
[17]苗金枝.汽车轮胎压力监测系统设计研究.南京：南京理工大学,2008
[18]肖国镇,卿斯汉.编码理论.北京：国防工业出版社,1993
[19]崔炳哲,张岩,何希才.数字调制解调基础.北京：科学出版社，2002
[20]钟顺时.微带天线理论与应用.西安：西安电子科技大学出版社，1991
[21]周立功单片机发展有限公司.ADS集成开发环境及EasyJTAG仿真器应用.2004
[22]Freescale Semiconductor, Inc. Designing with MC33696,2007
[23]周原野.低噪声放大器在低频中的应用研究.湖北工业大学学报,2006,21(5)：42～44
[24]徐兴福.ADS2008射频电路设计与仿真实例.北京：电子工业出版社,2009
[25]龚剑,张祖荫,郭伟.射频功率放大器模块的设计与实现.计算机与数字工程,2006,34(1])：181～184
[26]深圳市三元晶液晶显示科技有限公司.液晶模块使用手册
[27]华为技术有限公司.硬件工程师手册
[28]王进.汽车轮胎压力与温度检测预警系统的研究.长沙：中南大学,2009
[29]周立功.深入浅出ARM7——LPC213x/214x.北京：北京航空航天大学出版社,2005
[30]Kent Smith. ANTENNAS FOR LOW POWER APPLICATIONS
[31]Freescale Semiconductor, Inc. Compact Integrated Antennas.2006
[32]柳猛,王大志.射频无线技术在TPMS中的应用.电子技术,2007,(7)：128～130
[33]方加宝,张树坤,尹祥杰,刘欣,郭正刚.基于无线射频的轮胎安全监测系统的研制.工业控制计算机,2005,18(12)：29～30
[34]陈庆樟,赵连生,焦洪宇.汽车轮胎智能监测技术研究综述.常熟理工学院学报(自然科学),2009,23(8)：111～115
[35]王安琦.汽车安全新技术的应用及发展趋势.交通科技与经济,2008,4：66～67
[36]金爱武.直接式TPMS轮胎压力监测系统设计.单片机与嵌入式系统应用,2005,(8)：61～63
[37]陶桂宝,庞丽.直接式汽车轮胎压力监测系统设计.重庆大学学报,2008,31(1)：8-12
[38]赵政宁,孙航,曹呈荣.TPMS解决方案中的几个关键问题.应用天地,2006,(11)：52～54
[39]张兆华,岳瑞峰,谭智敏,刘理天.汽车轮胎压力监控传感器研究.中国机械工程,2005,(16)：191～192
[40]李凯.轮胎压力传感器优缺点比较分析与选择.国外电子元器件,2007,(1)：69～72
[41]吴义保,周海清,TPMS产品结构设计研究.机械研究与应用,2007,20(1)：43～45
[42]颜重光.TPMS设计方案的思考.电子设计应用,2004，(12)：18-24
[43]李兵强,林辉.轮胎压力监测系统中小环天线的设计.汽车工程,2007,29(3)：254～256
[44]Jeff Burgess. Tire Pressure Monitoring: An Industry Under Pressure. Sensors (Peterborough,NH), July,2003:29～33
[45]臧怀泉,田超,赵保军.嵌入式汽车轮胎气压监测系统设计.北京理工大学学报， 2008,28(10):870-874
[46]P&E Microcomputer Systems, Inc. MON08 MULTILINK User Manual.2003
[47]张茹,孙松林,于晓刚.嵌入式系统技术基础.北京：北京邮电大学出版社,2006
[48]工聚波,陈国鹰,康志龙,许敏.低噪声放大器的ADS设计与仿真.河北工业大学学报,2007,36(5)：34-38
[49]Petr Gargulak. Software Drivers for MC33696. Freescale Semiconductor, Inc.2007
[50]Freescale Semiconductor, Inc. Application Module for the Freescale MPXY8300.2008
[51]Freescale Semiconductor, Inc. MPXY8300A固件用户手册.2008
[52]王宜怀.嵌入式应用在线编程开发系统的研制.计算机工控,2002,28(12)：22～24
[53]吴建辉,茅洁.射频电路PCB设计.电子工艺技术,2003,24(1)：19-21