汽車胎壓監測系統的開發設計

郭靖 遼寧錦州渤海大學工學院

汽車胎壓監測系統的開發設計

郭靖 遼寧錦州渤海大學工學院

在汽車胎壓檢測系統設計中，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現，減少交通事故的發生。在監測系統開發過程中，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，為駕駛員監測胎壓提供參數依據。

汽車胎壓 單片機 胎壓監測

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，帶動著傳統控制檢測的更新。對于應用系統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現，減少交通事故的發生。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。

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壓力情況，經模數轉化后發送到單片機內，單片機隨后將數據進行分析后進行相應的處理，然后在顯示面板進行數據的顯示，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。將數據處理分析后，來判斷液晶上的顯示內容及是否報警，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。圖1為方案總體設計圖。

3 硬件系統設計

本系統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換成數字信號發送給單片機。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。本系統軟件設計中用到了89C51的定時/計數器、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。系統選用MPX4250作為壓力傳感器，在系統仿真中，我們設置了四個壓力傳感器，用來模擬汽車四個輪胎產生的壓力。MPX4250引腳圖如圖2所示。

由MPX4250產生的信號，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/數轉換。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據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轉換。此單元主要是用于數據采集，將采集到的胎壓傳感器的模擬信號進行數據轉化成數字信號，并發送給單片機。

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沒顯示調亮度的那兩個端口，但并不影響。LM016l經過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

系統軟件的設計采用模塊化的結構。胎壓檢測系統程序主要由主程序、延時子程序、系統初始化子程序、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單片機為核心實現對胎壓檢測系統的檢測、顯示、報警、定位及查詢歷史。主程序首先完成系統初始化設置，然后順序檢測四個輪胎的胎壓值。系統正常運行時，首先讀取四個胎壓的胎壓值，然后顯示到液晶屏上，同時系統會根據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用此程序中的數據。經查閱資料，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據，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由低電平轉換為高電平。

5 總結

本系統能夠實現將胎壓檢測單元壓力傳感器模擬采集到的信號，經濾波電路發送給A/D轉換單元，胎壓信號經A/D轉換后再由ADC0808發送給單片機。此時單片機將采集到的數據與已設定的正常值進行比較判斷，若超出正常胎壓值，則系統處于報警狀態；若檢測到的胎壓值處于正常范圍，系統處于工作狀態，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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