基于STC89C52单片机的车胎监测系统设计
摘 要：
由于人类的科学技术迅猛进步，汽车作为便携的交通工具，深受人们的喜爱。但是由快速增多的汽车，汽车引起的交通事故占的比例也越来越高。引起事故的重要原因之一便是车胎内部的压力异常。对于这个问题，本篇文章提出了一种基于单片机的汽车轮胎压力监视并测量的系统。实现了测量汽车胎压力功能，并由三个不同的测量单元通过LCD屏幕显示给司机，假如出现异常，就会提醒给司机。
该设计主要包括两部分： 硬件设计和软件设计。硬件主要有压力传感器BMP180，STC89C52单片机和1602LCD。通过压力传感器BMP180得到对应车胎压力的模拟电压值，并在V / F转换后将其输入stc89c52进行处理。然后在LCD显示相对应的气压值。软件使用C语言作为开发工具软件，在Keil C环境下，设置MCU各个端口的设置，定时器的工作模式和串口的工作模式。初始化定时器和串口，实现单片机与各功能模块芯片之间的通信和通信设置。并将地址的空间分配给程序里的每个变量的编码及其设计。
通过软件仿真和物理操作和调试，系统已经过可靠性和稳定性测试。完成了预想的功能，给下一步的应用和研究提供了一些参考的数据。
关键词：stc89c52单片机；气压传感器；胎压；温度
ABSTRACT：
Due to the rapid advancement of human science and technology, cars are popular among people as portable vehicles. However, the proportion of traffic accidents caused by rapidly increasing numbers of cars and cars is also increasing. One of the important reasons for the accident is the abnormal pressure inside the tire. For this problem, this article proposes a system based on single-chip computer tire pressure monitoring and measurement. The function of measuring the tire pressure of the car is realized, and is displayed to the driver through the LCD screen by three different measuring units, and if an abnormality occurs, the driver is reminde
The design consists of two main parts: hardware design and software design. The main hardware is pressure sensor BMP180, STC89C52 microcontroller and 1602LCD. The analog voltage value corresponding to the tire pressure is obtained by the pressure sensor BMP180, and is input to the stc89c52 for processing after the V/F conversion. Then the corresponding barometric pressure value is displayed on the LCD. The software uses C language as the development tool software. In the Keil C environment, the settings of each port of the MCU, the working mode of the timer and the working mode of the serial port are set. Initialize the timer and serial port to realize the communication and communication settings between the MCU and each function module chip. The space of the address is assigned to the encoding of each variable in the program and its design.
Through software simulation and physical operation and debugging, the system has passed reliability and stability tests. Completed the intended function and provided some reference data for the next application and research.
Keywords: pressure sensor;tire pressure;MCU
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
伴着交通工具的快速发展，汽车的数量越来越多，车辆的速度也越来越快。 相应而来的则是对司机人身安全的严重考验。车胎毁坏，疲惫驾驶和超速驾驶已成三大马路事故的侩子手。其中，小轿车轮胎毁坏的不好预测已变成了司机郁闷的难题。据相关数据显示，中国轮胎穿刺事故的比例为69％，而在灯塔国则高达79％[1]。 于是，出现了一个重要的问题，那就是如何避免汽车爆胎。随后有相关专家发现了汽车爆胎一个重要原因，那就是车胎内部压力的不正常。于是，一个可以让人们避免这一情况的系统应运而生，那就是车胎监测系（TPMS）。
因此，需要检测轮胎压力，因为肉眼无法观察到轮胎内部的气压量，并且在高速行驶下也不实用。车胎监测系统可以帮助人们不停的监测气压量[2]。 从经济的角度来看，跟据实验和统计，每1/10的气压轮胎寿命将缩短1/4。 不仅这样，从燃料消耗的角度来看，当车胎压力下降时，地面和车胎摩擦力将减小，并且车胎抓地力也不会增加，因此导致燃料消耗。有研究报告，当气体量下降1/10时。于同样情况的汽油数量下，将会下降2%的汽车速度。同时，在车胎气压不足的情况下，底盘也会靠近地面，这也会影响到汽车的悬挂系统，这将汽车的保养难以保持。 不仅如此，这些损坏也有可能导致交通事故并造成人身安全隐患[3]。
1.2国内外研究和发展的概况
在2002年，美国就已经通过“传统法”，要求2008年在美国出售的全部新车都将车胎监测系统作为基本配置。在2002年颁布的国家马路安全管理局（NHTHA）规定要求监测员在轮胎压力低于制造商建议值的25％到30％的时候提醒用户。至2004年起，建议新车应该配备车胎监测系统[4]。于美国的后面，欧洲颁布了要求欧洲的各个国家的汽车制造商在新出厂的汽车上装上TPMS的法规。
在21世纪的某个博览会上，加拿大的车胎制造商发布了全世界第二套摩托车的车胎监测系统，它能够实时显示车胎内部测量得到的温度和气压。假如出现异常，就会警示司机。
其他国家的车胎监测系统产品非常成熟，可以承受50，000-70，000公里的行驶测试。
车胎监测系统的制造与研究在中国就像刚破壳的小鸟。现在中国制造商的重点不是怎样打开市场，而是怎么样提高产品质量和性能。 现在中国的TPMS系统问题还是很多： 国内需要有专门的显示屏和主机;需要在汽车内接线及其固定，安装过于繁杂，效果及美观太差，不能设定标准轮胎压力，不能够保证合理的使用车胎;没有清晰的语音提示报警功能，无法抗干扰，这些问题会导致驾驶员的视线移位;由于辐射，代码校正功能差以及恶劣环境下的报告不正确。直接式TPMS产品在无线信号传输，电池寿命问题，传感器寿命和耐久性问题方面缺乏稳定性和可靠性。在这之外，TPMS系统的部件主要是国外进口的，缺少拥有有自主知识产权的器件。
1.3本设计内容
1.3.1设计计内容研究
硬件设计部分：本次的设计，硬件采用STC89C52单片机，BMP180气压传感器及其1602字符的LCD显示屏 [6]。通过使用压力传感器获得与车胎压力对应的电压值，并用V / F转换输至到stc89c52然后处理，再在显示屏上显示气压数值。 测试是电位器来实现这个功能。可以选择3个不一样的测量单位，并通过功能选择按钮规定阈值。系统使用的是集成的单片机，压力信号通过压力传感器发送到STC89C52 MCU进行A / D转换。经过相关的模拟分立元件进行其他数据处理与A/D转换，再把处理结果发送到显示器展示。
软件设计部分：系统选择单片机的每个端口并进行设置，选择定时器的工作模式和串口的工作模式，定时器和串口初始化，实现MCU与各功能模块芯片之间的通信和通信。于主程序中，关键是初始化微控制器，并将空间地址分配给程序里的变量。在这之中紧要的是连接各个子程序对应的各种功能模块。
1.3.2将采取的选用技术及研究方法
车胎监测系统大体部分有： 1.车胎里的远程轮胎压力测量模块，就是SP12和nrf2401地集合体以及装在操作台上的检测模块和视察器（LCD屏幕）。测量的压力信号被由安装在每个轮胎内部的压力传感器通过nrf2401调制之后由RF传输。车内的视察器接收nrf240返回的内容，然后在显示频上表达数据给司机参考。如果在车胎中出现不正常，接收模块就会根据不同的情况给予告警信息。
车胎监测系统大致分为两个类型： 间接式，它利用各个车胎间的速度差异来监视车胎的情况，他的缺点就是不能精准的决断出几个车胎间的不正常，并且在车辆高速行驶无法做出准确判断。直接式，使用气压传感器并且测量压力以得到车胎里的数据，而且能高频率传输信号。 接收模块能够动态的展出温度，压力，而且在出现异常状况时能警告驾驶员它处于异常[8]。研究指出，直接型比间接型更加的精准且方便。 现在的汽车制造商采用了直接式tpms。如今中国汽车制造商家也开始适应，并在自己的汽车上安装直接型tpms，但大多数都是进口，其发展潜力相对较差。
本回设计方案选择的是直接式。它基于STC89C52单片机，包含2.4 GHz全双工无线通信收发器模块nRF2401和3合1集成传感器芯片 SP12[9]。单片机控制着SP12检测压力并且传输气压数据。并且把数据以数字量的形式发送，然后由nRF2401以高频的实行把mcu封装好的数据发送出去。 这个时候，也能使用24l01输发信号[10]。接收器接收到信号后，数据进行调整后，再通过屏幕展示。
目 录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
1.2国内外研究和发展的概况
1.3本设计内容
1.3.1设计计内容研究
1.3.2将采取的选用技术及研究方法
第二章 系统总体设计
2.1总体设计思路
2.2软硬件设计方案
2.2.1硬件部分
2.2.2软件部分
第三章 系统的硬件设计
3.1硬件设计思路
3.2单片机最小系统
3.2.1晶振电路
3.2.2供电电路
3.2.3复位电路
3.3信号采集电路
3.3.1无线模块
3.3.2传感器电路
3.4显示电路
3.5按键输入电路
3.6报警电路
第四章 系统的软件设计
4.1软件设计思路
4.1.1如何由频率计算出气压值
4.1.2软件设计功能及重要的说明
4.2程序流程图
4.2.1测量温度和压力子程序设计
4.2.2 无线通讯程序设计
4.3程序实现及调试
4.4系统仿真及调试
第五章 系统的制作与调试
5.1系统的制作
5.2系统的调试
第六章 结论
参考文献
致谢
附录A 系统设计原理图
附录B 仿真图
附录C 程序清单
附录D 元件清单
参考文献
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