郭靖 遼寧錦州渤海大學工學院

汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)設計

郭靖 遼寧錦州渤海大學工學院

在汽車胎壓檢測系統(tǒng)設計中，加入報警裝置，能夠及時有效的提醒駕駛員，在汽車胎壓超出正常范圍時能夠及時發(fā)現(xiàn)，減少交通事故的發(fā)生。在監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)過程中，通過設置按鍵查詢記錄功能，可以更好地反映汽車輪胎安全問題，為駕駛員監(jiān)測胎壓提供參數(shù)依據(jù)。

汽車胎壓 單片機 胎壓監(jiān)測

1 引言

單片機是計算機技術的一個分支，應用于生活中的各個領域，帶動著傳統(tǒng)控制檢測的更新。對于應用系統(tǒng)中的實時檢測和自動控制，單片機通常是作為一個核心部件來使用，我們在使用單片機的過程中，通常會根據(jù)具體應用的對象，配以其他器件的完善單片機的功能。在胎壓檢測中引入單片機，更加方便了對汽車胎壓的檢測。單片機的應用能夠使各個模塊很好的配合，更好的實現(xiàn)設計需要的功能。

在汽車胎壓檢測報警設計中，加入報警裝置，能夠及時有效的提醒駕駛員，在汽車胎壓超出正常范圍時能夠及時發(fā)現(xiàn)，減少交通事故的發(fā)生。同時，還設置了按鍵查詢記錄功能，此功能可以更好的反映汽車輪胎安全問題，為駕駛員提供了檢測汽車輪胎安全的很好的參數(shù)。

2 設計方案

2.1 設計思路

本設計通過壓力傳感器采集輪胎內(nèi)壓力情況，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)化后發(fā)送到單片機內(nèi)，單片機隨后將數(shù)據(jù)進行分析后進行相應的處理，然后在顯示面板進行數(shù)據(jù)的顯示，如果輪胎壓力超出正常設定的范圍時，進行相應的報警處理。本設計設定歷史查詢的功能，就是通過按鍵可以查詢胎壓歷史記錄，并且能夠進行刪除、返回功能，由此，實現(xiàn)了輪胎壓力檢測和報警的功能。

2.2 設計方案

汽車胎壓檢測報警系統(tǒng)主要是實時檢測汽車胎檢測壓，對汽車胎壓及時的進行分析處理。本設計以STC89C51單片機為核心芯片，通過定時器中斷和外部中斷來循環(huán)檢測汽車四個輪胎的胎壓值，并將檢測到的胎壓值與已設定的正常胎壓值進行比較，以此來處理分析汽車胎壓值是否超出正常胎壓值得范圍。將數(shù)據(jù)處理分析后，來判斷液晶上的顯示內(nèi)容及是否報警，除此之外，設置的歷史查詢功能，是每50ms掃描一次按鍵，若無按鍵按下，液晶屏則顯示當前檢測到的胎壓值；若有按鍵按下，系統(tǒng)判斷是哪一個按鍵被按下，查詢記錄被按下，若之前有胎壓超出的歷史記錄，液晶屏上則顯示超出的輪胎胎壓值及超出的時間，若無記錄，則顯示無記錄。刪除記錄被按下，刪除之前胎壓檢測歷史記錄；返回檢測被按下，則返回到當前檢測胎壓的狀態(tài)。圖1為方案總體設計圖。

3 硬件系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)的硬件設計包括單片機、胎壓檢測單元設計、存儲單元設計、ADC0808轉(zhuǎn)換單元設計、LCD顯示單元設計、報警單元設計及按鍵單元設計。選用設備STC89C51單片機一片作為核心，選用設備ADC0808作為將檢測到的汽車胎壓的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給單片機。選用設備LCD016L液晶管作為顯示單元，選用設備MPXY4250作為提供汽車胎壓值模擬設備，選用器件LED-RED,SOUNDER來作為報警信號，更形象清晰的達到警示效果。選用按鍵作為查詢歷史記錄的按鈕。本設計選用單片機的型號是STC89C51，它的最高工作時鐘頻率為80MHz。本系統(tǒng)軟件設計中用到了89C51的定時/計數(shù)器、中斷等功能。

3.1 胎壓檢測單元

胎壓檢測電路顧名思義，就是利用傳感器和濾波電路為整個胎壓檢測系統(tǒng)提供汽車胎壓進行仿真模擬。在本設計仿真中放置了四個胎壓傳感器來分別模擬汽車的四個輪胎，其仿真電路圖及原理都是一樣的，因此就拿左前輪為例來詳細介紹胎壓檢測電路。系統(tǒng)選用MPX4250作為壓力傳感器，在系統(tǒng)仿真中，我們設置了四個壓力傳感器，用來模擬汽車四個輪胎產(chǎn)生的壓力。MPX4250引腳圖如圖2所示。

由MPX4250產(chǎn)生的信號，由于外界的各種原因是得到的信號收到干擾，為了得到清晰點的信號，我們采取π型濾波電路。

圖1 方案總體設計圖

3.2 ADC0808轉(zhuǎn)換單元

ADC0808是CMOS器件，采樣分辨率為8位，以逐次逼近原理進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。其內(nèi)部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0808是ADC0809的簡化版本，功能基本相同。利用它可直接輸入8個單端的模擬信號分時進行A/D轉(zhuǎn)換。此單元主要是用于數(shù)據(jù)采集，將采集到的胎壓傳感器的模擬信號進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并發(fā)送給單片機。

圖2 MPX4250引腳圖

3.3 顯示單元

本顯示單元采用的是LM016L,LM016l與LCD1602原理是一樣的，只不過PROTEUS中016沒顯示調(diào)亮度的那兩個端口，但并不影響。LM016l經(jīng)過HD44780控制器可以完成字符的移動，閃爍等功能，LM016L與單片機通信選用8位并行傳輸方式。

4 軟件設計

系統(tǒng)軟件的設計采用模塊化的結構。胎壓檢測系統(tǒng)程序主要由主程序、延時子程序、系統(tǒng)初始化子程序、存儲子程序、顯示子程序、鍵盤子程序、報警子程序構成。胎壓AD轉(zhuǎn)換子程序，定時器中斷子程序和外部中斷子程序構成。

4.1 程序設計流程

本設計的主程序是總控制程序，以STC89C51單片機為核心實現(xiàn)對胎壓檢測系統(tǒng)的檢測、顯示、報警、定位及查詢歷史。主程序首先完成系統(tǒng)初始化設置，然后順序檢測四個輪胎的胎壓值。系統(tǒng)正常運行時，首先讀取四個胎壓的胎壓值，然后顯示到液晶屏上，同時系統(tǒng)會根據(jù)接收到的胎壓值來判斷胎壓值是否超出正常胎壓值。當檢測到的胎壓值超出正常的胎壓值時，單片機中斷程序運行，定位到超出胎壓值得輪胎，在液晶上顯示超出的胎壓數(shù)值和哪一個輪胎出問題。知道胎壓值恢復正常，否則液晶屏就一直顯示超出胎壓值的輪胎。程序設定了存儲程序和按鍵程序，這樣可以通過這些程序來查詢輪胎胎壓超出正常值的范圍。

4.2 定義全局變量

定義全局變量，在整個程序中都可以調(diào)用此程序中的數(shù)據(jù)。經(jīng)查閱資料，我們知道汽車胎壓的正常值為210kpa～245kpa，在此程序中，我們設置了ALARM_H為245，ALARM_L為210，這樣在之后的數(shù)值比較中可以直接ALARM_H、ALARM_L判斷所測得的胎壓值是否超出正常的胎壓值。定義WORK代表胎壓正常工作；ALARM代表胎壓超出正常范圍；RECOND代表查詢記錄。

4.3 單片機主程序設計

本設計采用的單片機是STC89C51芯片，開始仿真時，程序初始化，按鍵查詢，顯示程序，流程圖如圖3所示。

圖3 主程序流程圖

在程序設計中我們用到了該芯片的定時器及中斷才采集和處理數(shù)據(jù)，因此我們應當了解該芯片的定時器及中斷的具體應用。

4.4 存儲器子程序

本設計的存儲器采用的是24C01C，在啟動時需在SCL為高電平時，SDA由高電平轉(zhuǎn)換為低電平而啟動該芯片；要停止該芯片時，同樣需要在SCL為高電平是，SDL由低電平轉(zhuǎn)換為高電平。

5 總結

本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)將胎壓檢測單元壓力傳感器模擬采集到的信號，經(jīng)濾波電路發(fā)送給A/D轉(zhuǎn)換單元，胎壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后再由ADC0808發(fā)送給單片機。此時單片機將采集到的數(shù)據(jù)與已設定的正常值進行比較判斷，若超出正常胎壓值，則系統(tǒng)處于報警狀態(tài)；若檢測到的胎壓值處于正常范圍，系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，液晶屏上顯示當前所檢測到的各個輪胎胎壓值，報警燈滅，報警器不響。

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