汽車輪胎胎壓監測電路設計

李延廷

（北京信息職業技術學院，北京 100070）

汽車輪胎胎壓監測電路設計

李延廷

（北京信息職業技術學院，北京 100070）

本文介紹了汽車輪胎胎壓異常的危害，設計汽車輪胎胎壓監測電路的結構框圖，詳細分析了胎壓監測電路的組成、工作原理、電路控制程序的功能模塊及程序執行流程，最后指出整個電路的工作穩定性和性能指標。

胎壓；監測；電路設計

0.引言

汽車輪胎胎壓異常將導致輪胎不均勻磨損、行駛舒適性差及安全性降低。若胎壓過高，則胎面與路面摩擦力與附著力降低，影響制動效果；輪胎胎面中部磨損加速，輪胎壽命縮短；方向盤震動、跑偏，行駛舒適性差；輪胎簾布線過度伸長，胎體彈性降低，輪胎所受負荷加大；胎面耐軋性降低。若胎壓過低，則輪胎觸地面積增大，胎肩磨損加快；胎面與路面的摩擦系數增大，油耗增加；方向盤沉重，不易控制；可造成簾布線折斷、輪胎脫層、胎圈異常磨損和損傷；輪胎與路面摩擦加大，胎溫升高，輪胎變軟，強度降低，高速時可能爆胎；胎體變形增大，胎側易裂口，橡膠老化快。因此我們設計、安裝胎壓監測電路是很必要的。

1.汽車輪胎胎壓監測電路設計

1.1汽車輪胎胎壓監測電路組成

汽車輪胎胎壓監測電路主要由單片機控制電路、胎壓檢測電路、A/D轉換電路、胎壓警示顯示電路及直流電源電路等組成，其電路框圖如圖1所示。

1.2具體功能電路分析

1.2.1單片機控制電路

單片機控制電路主要單片機最小系統（含AT89S51單片機、晶振和復位電路）、P0～P3端口接插件及電源開關SW等組成。該電路用于控制A/D轉換電路胎壓數據采集、胎壓數據處理、顯示胎壓值及在胎壓異常時發出警示信號。

1.2.2胎壓檢測電路

圖1　汽車胎壓監測電路框圖

圖2　胎壓檢測電路

圖3　胎壓警示顯示電路

胎壓檢測電路主要由氣壓傳感器PSG、集成運算放大器AD620及其外圍電阻元件等組成，如圖2所示。

氣壓傳感器PSG內部有4個應變片形成測量全橋。根據全橋測量原理，PSG可以檢測出輪胎胎壓，并且其輸出電壓與胎壓成正比。AD620對PSG送來的胎壓信號進行放大，RP1為AD620放大倍數微調電阻。氣壓傳感器PSG量程為700kPa，對應輸出電壓為100mV，經放大50倍后輸出5V。

1.2.3A/D轉換電路

A/D轉換電路主要由單電源低功耗的8位CMOS數據采集器件組成，用于將AD620送來的胎壓模擬信號轉換為數字信號。PCF8591的AIN0端接AD620的6腳送來的模擬信號；A0～A2全接地；SDA連接單片機的P2.0，用于將A/D轉換的數字胎壓信號傳送到單片機；SCL連接單片機的P2.1，用于給PCF8591傳送時鐘信號。

1.2.4胎壓警示顯示電路

胎壓警示顯示電路主要由四位數碼管、排電阻R4、三極管T2、發光二極管、報警器等組成，如圖3所示。胎壓數據信號經單片機P0端口送至數碼管，P2.4～P2.7端口控制四位數碼管循環動態顯示。在胎壓高于或低于設定胎壓值時，P1.3端口輸出低電平，T2導通，發光二極管發紅光，報警器發出警報聲。

2.汽車輪胎胎壓監測電路控制程序設計

該電路控制程序用單片機C語言編寫而成，包括主程序、胎壓數據讀取與儲存子程序、數據處理子程序、顯示子程序及報警子程序。該控制程序工作流程如下：系統上電后，單片機系統初始化；單片機讀取、存儲胎壓數據；顯示實測胎壓胎壓值；將檢測胎壓數據與設定胎壓值進行比較，若高于或低于設定胎壓值，則警示電路報警。

結論

目前，汽車輪胎胎壓監測電路經過長期連續工作，整個系統運行正常。經測試，實測胎壓值與高精度胎壓表測量值之間的絕對誤差小于0.01kPa。實際上，若采用12位A/D轉換器，則實測胎壓值的精度可以進一步提高。但鑒于實際應用中不需要太高的胎壓精度，故在設計本電路時沒有采用12位及以上位數的A/D轉換器。

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[2]劉正榮等．汽車輪胎壓力監測系統應用設計[J]．單片機與嵌入式系統應用，2008（4）：51-54．

[3]吳光永，等．基于PIC單片機的通用胎壓監測系統設計[J]．計算機測量與控制，2007（15）：1434-1436．

TP271+.5

A

北京信息職業技術學院科研項目（編號：XY-YN-09-201512）。