基于單片機的無線輪胎檢測系統設計

唐輝湖 肖明霞 白玉

摘 要：隨著時代的發展和科學技術的進步，汽車已成為一種共同的、不可分割的交通工具。隨著汽車數量的增加，交通事故的發生越來越多，從而保持汽車輪胎的正常壓力成為一個重要因素。根據汽車工程師協會的數據統計，美國每年大約有26萬的交通事故因輪胎的負壓和泄漏而產生。在中國，則是高達70%左右。因此，汽車輪胎爆裂的監測和解決方法已成為汽車安全駕駛的重要發展方向，保證輪胎具有正常和合適的輪胎壓力是解決這一問題的關鍵。目前成熟車輛輪胎壓力保護系統有直接和間接兩種方式。由于直接測量方法可靠、方便，本文選擇了這種方法。 我選用NRF24L01射頻芯片進行傳輸信息，用氣壓傳感器SP12T來模擬檢測汽車輪胎的氣壓和溫度。

關鍵詞：胎壓監測；SP12T；NRF24L01；

Absrtact： With the development of the times and the progress of science and technology， automobile has become a common and indivisible vehicle. With the increase of the number of cars， traffic accidents occur more and more， so it becomes an important factor to maintain the normal pressure of the automobile tires. According to the Association of Automotive Engineers， about 260000 of traffic accidents in the United States occur every year due to negative pressure and leakage of tyres. In China， it is as high as 70%. Therefore， the monitoring and solving method of automobile tire burst has become an important development direction of automobile safe driving. The key to solve this problem is to ensure the tire with normal and suitable tire pressure. Object Pre-mature vehicle tire pressure protection system has two ways： direct and indirect. Because the direct measurement method is reliable and convenient， this method is chosen in this paper. I use NRF24L01 RF chip to transmit information， and use pressure sensor SP12T to simulate the air pressure and temperature of automobile tire.

Keywords： Tire pressure monitoring；SP12T；NRF24L01；

引言：汽車交通運輸發展速度不斷的加快，汽車行駛過程中車速也越來越高。而伴隨著的是對汽車胎壓安全嚴重考驗。而爆胎和疲勞駕駛以及超速已經成為了交通事故三大殺手。其中難預測和不確定性的汽車爆胎則成為了司機頭疼不已的事情。因此，如何預防汽車輪胎爆胎的原因已成為一個重要的課題。據國家輪胎質量監督中心專家研究發現，汽車輪胎氣壓正常與否是一項重要因素。因此汽車輪胎壓力監測系統則變成了最理想的工具。無線汽車輪胎壓強監測系統順應需求就應運而生了。

1 基于單片機的無線輪胎檢測系統設計的概況

無線通信接收與發送芯片nRF2401和抗干擾能力強的壓力測量芯片SP12T設計一種用于檢測汽車輪胎氣體壓強、溫度的無線傳感監測系統。我們將接收系統與發送系統組成完整功能無線通信汽車輪胎壓強監測系統。發射系統通過NRF2401完成輪壓壓強和輪胎內部溫度的采集并發送數據，接收系統將發射端的數據接收然后在微處理器MSP430進行處理并通過液晶顯示器顯示出來，如果出現欠壓或壓強過大，就會出現燈光與語音報警。

2 基于單片機的無線輪胎檢測系統設計的硬件設計

2.1 電源模塊

由于美術品MSP430芯片、NRF2401供電需要3.3V，LCD等傳感器需要5V電源，故硬件硬件電路設計時做了兩路電源。傳感器使用的 電源要求紋波電路要盡可能的少，本方案中采用了效率較低但紋波較小的芯片ASM117（效率40%左右），而設計沒有采用了效率較答的開關電源（效率高達90%），下圖為系統的電源部分。

2.2 LCD屏模塊

顯示模塊LCD是系統的輪胎壓強實數顯示出來，可以根據顯示的數據來調節系統的欠壓、過壓警告模式。它使系統更加直觀，人性化，更簡單，更實用。

2.3無線傳輸模塊

nRF24L01是一種單片射頻收發器件，它正常工作于工業開放的頻段。內置頻率合成器模塊、功率放大器模塊，并采用了增強型Shock Burst技術，輸出功率和通信頻道是可通過程序進行配置。另外nRF24L01功耗低可以適用于輪胎內部對于功耗的要求。

2.4傳感器模塊

SP12T是德國英飛凌公司面向TPMS研發的重要元件。它是一種壓電電阻式傳感器適用范圍可達100-400kpa，自帶有一個數字串行通訊口，可以方便的應用在單片機系統中以適應多種復雜的任務要求。

因為本文中使用的是LCD1602液晶屏所以會顯示兩行數據，在程序設計時要注意兩行的切換。同時需要注意的是每行只能顯示16個字符。在使用射頻芯片時要嚴格參照時序圖，因為此芯片使用的是SPI線的規則。首先拉低CE，經過數據處理最后再次拉低CE，最后清除緩沖區。在開機時先對器件進行初始化，在主機接收到數據后會對數據進行處理以及顯示和報警等操作。

總結 ：

綜上所述，本文只要研究了基于單片機的無線輪胎檢測系統，該系統具有較高高性能、低少的成本與低功耗等特點，相信，無線通信汽車輪胎壓強檢測系統發展的智能化、模塊化與集成特點將越來越顯著。

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