本科生毕业设计（论文）
摘 要
随着汽车的普及，汽车行驶安全愈来愈受到重视，而轮胎压力异常是危及汽车行驶安全的重要因素之一。因此，实时监测汽车轮胎压力有着重要的意义。论文以此为背景，设计了直接式汽车轮胎压力监测系统。轮胎的压力和温度通过传感器检测，并通过无线数据传输方式将压力信息传输至监视终端，实现了实时监测汽车轮胎压力的功能，对汽车行驶安全起到了重要的作用。
论文在需求分析的基础上提出了总体设计方案，并进行软硬件设计。硬件设计综合运用了检测技术、单片机技术及无线通信技术，其中发射模块能实时检测、处理轮胎的压力和温度参数，并运用无线方式将处理后的数据传输到接收模块。 能校验数据并显示结果，用以告知驾驶员各个轮胎的情况。系统硬件中央接收处理模块和胎压测量发射模块两部分组成。中央接收处理模块以MC68HC908KX8微控制器；胎压测量发射模块由MPXY8020A传感器及发射芯片MC68HC908RF2组成。软件设计包括中央处理模块和胎压测量发射模块。实现了无线数据发送和数据接收处理的功能。
关键词：胎压监视；MPXY8020A；MC33594；MC68HC908KX8； MC68HC908RF2；
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Abstract
With the popularization of cars, more attention is paid on cars’ security. The abnormal tire pressure is the main threaten of vehicle driving safety. Therefore, the real-time monitoring of tire pressure has a significant meaning. Based on the fact, a direct tire pressure monitoring system was designed. The tire pressure and temperature was measured by sensors, and transported to terminal through the wireless data transmission. The system performs a real-time monitoring of the tire pressure and plays an important role in car safety.
Software and hardware design was proposed after the demand analysis. Hardware circuit mainly uses sensor detection technology, single-chip technology and wireless communication technology, transmitter module can detect，deal with the tire pressure and temperature parameters real—time，and transmitted data processed to the receiver module use the way of wireless．Receiver module calibration data and display the result to inform the driver of the situation of all tires. The hardware was composed of central receiving module and tire pressure measurement transmitting module. MC68HC908KX8 microcontroller existed as the core of the central receiving and processing module. In addition, this module had an expansion of wireless receiver circuit. The tire pressure measuring transmitter module was constituted of MPXY8020A sensor and MC68HC908RF2. The software design include central receiving module and tire pressure measurement transmitting module. The software had the function of wireless date transmission and date reception.
Key words：TPMS; MPXY8020A; MC33594; MC68HC908KX8;
MC68HC908RF2;
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目 录
第1章 绪 论 .......................................................................................................... 1
1.1 课题研究背景及意义 ............................................................................... 1 1.2 TPMS发展情况 ......................................................................................... 1 1.3 论文主要工作 ........................................................................................... 2 1.4 论文组织结构 ........................................................................................... 3 第2章 胎压监视系统组成 .................................................................................... 4
2.1 胎压测量发射模块 ................................................................................... 4 2.2 中央接收处理模块设计 ........................................................................... 5 第3章 胎压监视系统的方案设计 ........................................................................ 6
3.1 设计需求分析 ........................................................................................... 6 3.2 系统的总体结构设计 ............................................................................... 6 3.3 核心器件的选型 ....................................................................................... 7
3.3.1 胎压传感器选择 ............................................................................ 7 3.3.2 发射芯片选择 ................................................................................ 7 3.3.3 无线接收收芯片选择 .................................................................... 7 3.3.4 中央接收处理模块芯片选择 ........................................................ 8 3.4 数据通信方式选择 ................................................................................... 8
3.4.1 曼彻斯特编码 ................................................................................ 8 3.4.2 FSK调制 ......................................................................................... 8 3.4.3 频率选择 ........................................................................................ 9 3.4.4 通信协议 ........................................................................................ 9 3.5 本章小结 ................................................................................................. 10 第4章 胎压监视系统硬件设计 .......................................................................... 11
4.1 胎压测量发射模块硬件设计 ................................................................. 11
4.1.1 MPXY8020A的工作方式 ............................................................ 11 4.1.2 压力和温度的数据采集 .............................................................. 12 4.1.3 压力和温度的数据的补偿转换 .................................................. 13 4.1.4 发射芯片及外围控制电路 .......................................................... 14 4.2 中央处理模块硬件设计 ......................................................................... 15
4.2.1 MC33594的工作模式选择 .......................................................... 15
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4.2.2 MC33594与KX8的通信接口 .................................................... 15 4.2.3 数据接收处理过程 ...................................................................... 15 4.2.4 显示报警单元电路设计 .............................................................. 16 4.3 本章小结 ................................................................................................. 17 第5章 胎压监视系统软件设计 .......................................................................... 18
5.1 胎压测量发射模块软件设计 ................................................................. 18 5.2 中央接收处理模块软件设计 ................................................................. 24 第6章 工作总结与展望 ...................................................................................... 29
6.1 工作总结 ................................................................................................. 29 6.2 展望 ......................................................................................................... 29 参考文献 ................................................................................................................ 31 致 谢 ...................................................................................................................... 33 附 录 ...................................................................................................................... 34
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第1章 绪 论
1.1 课题研究背景及意义
轮胎是汽车的重要组成部分，其性能直接影响到汽车的安全行驶和车内人员的人生安全。每年由于爆胎引起的交通事故在所有交通事故中占有很大比重。据统计，在我国高速公路上70%是由于爆胎引起的。而在美国，这一比例更高，达到了80%。美国汽车工程师协会统计调查表明，美国每年有26万起交通事故是由于轮胎气压低和渗漏引起的。
正是基于这一事实，美国运输部（DOT）国家公路交通安全管理委员会（NHTSA）出台了一项新法规。法规中规定2003年11月到2006年12月31日间，美国新出 厂的轻型汽车将逐步引入轮胎监视系统TPMS(Tire Pressure Monitor System)系统。可见TPMS系统的研究与投产势在必行。
汽车轮胎压力监测系统主要用于在汽车行驶过程中，实时监测轮胎内的压力和温度，对因轮胎漏气而导致的气压异常进行报警，以保障行驶安全。TPMS属于事前主动型安保范畴，不同于事后被动型安保的安全气囊和防抱死制动系统(ABS)，一旦轮胎出现故障的征兆，驾驶员就能根据警示采取相应的措施，避免事故的发生。TPMS不仅能保障驾驶员的安全，还能减少因轮胎气压异常而产生的燃油消耗，避免车辆部件与轮胎不正常的磨损，从而延长轮胎的使用寿命。汽车轮胎压力监测系统发展至今，已与汽车安全气囊、ABS成为汽车的三大安全系统，并被大众所重视。
本课题以此为背景，研究并设计一种直接式汽车轮胎压力监测系统，通过胎压测量发射模块测量和发送轮胎压力、温度等信息，利用中央接收处理模块接收数据信一号并进行相应的数据处理，最终对胎压低压高压警示，对保证驾驶员行
车过程中的安全起到重要作用。
1.2 TPMS发展情况
TPMS发展至今，主要分为两种类型:一种是间接式TPMS，这种系统通过汽车ABS的轮速传感器来比较轮胎之间的轮速差别，来达到监视的胎压的目的。另一种是直接式TPMS这种系统利用安装在轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上，监视器实时显示轮胎气
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