基于單片機(jī)的直接式汽車輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李佳怡

摘要：本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的直接式輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將壓力、溫度傳感器放進(jìn)輪胎氣閥處直接監(jiān)測(cè)輪胎內(nèi)部壓力及溫度，通過(guò)無(wú)線發(fā)送到控制器處理，并在監(jiān)視機(jī)構(gòu)顯示及實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警。設(shè)計(jì)的硬件主要由單片機(jī)STM32F103ZET6、溫壓傳感器SP12、無(wú)線通訊傳感器LC12S、液晶顯示器ATK-4342 RGBLCD V1.4等模塊構(gòu)成。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；壓力監(jiān)測(cè)；溫度；報(bào)警

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）06-0019-02

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，越來(lái)越多的人們選擇汽車作為日常出行的代步工具，汽車安全也成為保障人身和財(cái)產(chǎn)安全的重要部分。而汽車輪胎是影響汽車安全的關(guān)鍵因素，不標(biāo)準(zhǔn)的輪胎氣壓將嚴(yán)重影響汽車安全行駛。汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)輪胎內(nèi)部的氣壓和溫度等參數(shù)，當(dāng)輪胎發(fā)生漏氣或者別的原因?qū)е螺喬?nèi)部氣壓不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警提示駕駛員做出相應(yīng)措施。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)分為輪胎壓力溫度檢測(cè)模塊和車載胎壓監(jiān)測(cè)模塊。輪胎壓力溫度檢測(cè)模塊通過(guò)傳感器采集輪胎內(nèi)部數(shù)據(jù)，通過(guò)單片機(jī)處理并由無(wú)線發(fā)送。車載胎壓監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)無(wú)線接收數(shù)據(jù)，傳送到單片機(jī)處進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并在LCD液晶顯示屏上顯示，如果超出設(shè)定范圍會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)STM32F103ZET6

核心元件控制器采用ARM公司的Cortex-M3內(nèi)核的32位單片機(jī)STM32F103ZET6。STM32F103ZET6引腳圖如圖2所示。

2.2 輪胎壓力、溫度檢測(cè)傳感器SP12

輪胎壓力、溫度檢測(cè)傳感器是TPMS的核心部分。SP12芯片是德國(guó)英飛凌公司面向汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的芯片，該芯片整合了壓力、溫度、加速度、電量監(jiān)測(cè)四種功能，集成到了一片芯片上，使得集成度更高，數(shù)據(jù)采集更加合理，整體設(shè)計(jì)的體積減小。SP12采用SPI串行通訊接口連接單片機(jī)或其他控制器，連接電路簡(jiǎn)單，只需4根線即可實(shí)現(xiàn)雙全工通訊，節(jié)約芯片的管腳，同時(shí)為PCB設(shè)計(jì)布局節(jié)約了空間。SP12接口電路圖如圖3所示。

2.3 液晶顯示器ATK-4342 RGBLCD V1.4模塊

ATK-4342 RGBLCD V1.4模塊是一塊4.3寸的LCD模塊。該模塊屏幕分辨率為480×272，最高支持24位真彩顯示，該模塊不帶控制器，所以只能用自帶顯示控制器的MCU或CPU進(jìn)行控制。而本設(shè)計(jì)采用的MCU帶有FSMC總線接口，可以直接連接顯示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。ATK-4342 RGBLCD V1.4工作電路如圖4所示。

2.4 無(wú)線通訊模塊LC12S

無(wú)線通訊系統(tǒng)包括發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、無(wú)線通道組成，數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后利用電磁波實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。LC12S是一款2.4GHz的串口透?jìng)髂K，可雙向通訊，采用最新2.4G SOC技術(shù)的特點(diǎn)是免開(kāi)發(fā)，視距120米，收發(fā)一體，無(wú)需切換。用戶不需了解復(fù)雜的無(wú)線通訊知識(shí)，可直接使用，數(shù)據(jù)包沒(méi)有限制，直接根據(jù)串口速率使用。該模塊電路簡(jiǎn)單，只需連接VCC、GND、RXD和TXD四根線路即可使用。LC12S工作電路如圖5所示。

2.5 報(bào)警電路

報(bào)警電路由NPN三極管、蜂鳴器BUZZER及發(fā)光二極管組成。當(dāng)傳感器采集到的數(shù)據(jù)高于設(shè)定的上限或者低于下限時(shí)，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。蜂鳴器報(bào)警電路如圖6所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試

測(cè)試中，四個(gè)輪胎內(nèi)部壓力數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線發(fā)送到車載監(jiān)測(cè)模塊并顯示，駕駛室內(nèi)的車載模塊可通過(guò)按鍵設(shè)置溫度和壓力的安全范圍，當(dāng)選中時(shí)字體變藍(lán)，可方便確認(rèn)設(shè)置量。系統(tǒng)測(cè)試運(yùn)行效果如圖7所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了以單片機(jī)為核心對(duì)汽車輪胎內(nèi)部壓力及溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)、顯示及超限報(bào)警的功能。當(dāng)測(cè)得的溫度或壓力超出設(shè)定的安全范圍時(shí)啟動(dòng)報(bào)警，此時(shí)屏幕會(huì)有閃爍效果，使得報(bào)警更加明顯。綜上，本設(shè)計(jì)成本廉價(jià)，性能穩(wěn)定，且數(shù)據(jù)顯示更加直觀。

參考文獻(xiàn)

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Abstract：This design is a direct type tire monitoring system based on single chip microcomputer. The pressure and temperature sensors are put into the tire valve to monitor the internal pressure and temperature of the tire directly. The signals are sent to the controller by wireless transmission and can be displayed by the monitoring authority. In the end， the overrun alarm can be realized. The hardware of the design is mainly composed of single chip STM32F103ZET6， temperature and pressure sensor SP12， wireless communication sensor LC12S， LCD ATK-4342 RGBLCD V1.4 and so on.

Key words：single chip microcomputer；pressure monitoring；temperature；alarm