汽车轮胎胎压监测电路设计

李延廷

摘 要：本文介绍了汽车轮胎胎压异常的危害，设计汽车轮胎胎压监测电路的结构框图，详细分析了胎压监测电路的组成、工作原理、电路控制程序的功能模块及程序执行流程，最后指出整个电路的工作稳定性和性能指标。

关键词：胎压；监测；电路设计

中图分类号：TP271+.5 文献标识码：A

0.引言

汽车轮胎胎压异常将导致轮胎不均匀磨损、行驶舒适性差及安全性降低。若胎压过高，则胎面与路面摩擦力与附着力降低，影响制动效果；轮胎胎面中部磨损加速，轮胎寿命缩短；方向盘震动、跑偏，行驶舒适性差；轮胎帘布线过度伸长，胎体弹性降低，轮胎所受负荷加大；胎面耐轧性降低。若胎压过低，则轮胎触地面积增大，胎肩磨损加快；胎面与路面的摩擦系数增大，油耗增加；方向盘沉重，不易控制；可造成帘布线折断、轮胎脱层、胎圈异常磨损和损伤；轮胎与路面摩擦加大，胎温升高，轮胎变软，强度降低，高速时可能爆胎；胎体变形增大，胎侧易裂口，橡胶老化快。因此我们设计、安装胎压监测电路是很必要的。

1.汽车轮胎胎压监测电路设计

1.1 汽车轮胎胎压监测电路组成

汽车轮胎胎压监测电路主要由单片机控制电路、胎压检测电路、A/D转换电路、胎压警示显示电路及直流电源电路等组成，其电路框图如图1所示。

1.2 具体功能电路分析

1.2.1 单片机控制电路

单片机控制电路主要单片机最小系统（含AT89S51单片机、晶振和复位电路）、P0～P3端口接插件及电源开关SW等组成。该电路用于控制A/D转换电路胎压数据采集、胎压数据处理、显示胎压值及在胎压异常时发出警示信号。

1.2.2 胎压检测电路

胎压检测电路主要由气压传感器PSG、集成运算放大器AD620及其外围电阻元件等组成，如图2所示。

气压传感器PSG内部有4个应变片形成测量全桥。根据全桥测量原理，PSG可以检测出轮胎胎压，并且其输出电压与胎压成正比。AD620对PSG送来的胎压信号进行放大，RP1为AD620放大倍数微调电阻。气压传感器PSG量程为700kPa，对应输出电压为100mV，经放大50倍后输出5V。

1.2.3 A/D转换电路

A/D转换电路主要由单电源低功耗的8位CMOS数据采集器件组成，用于将AD620送来的胎压模拟信号转换为数字信号。PCF8591的AIN0端接AD620的6脚送来的模拟信号；A0～A2全接地；SDA连接单片机的P2.0，用于将A/D转换的数字胎压信号传送到单片机；SCL连接单片机的P2.1，用于给PCF8591传送时钟信号。

1.2.4 胎压警示显示电路

胎压警示显示电路主要由四位数码管、排电阻R4、三极管T2、发光二极管、报警器等组成，如图3所示。胎压数据信号经单片机P0端口送至数码管，P2.4～P2.7端口控制四位数码管循环动态显示。在胎压高于或低于设定胎压值时，P1.3端口输出低电平，T2导通，发光二极管发红光，报警器发出警报声。

2.汽车轮胎胎压监测电路控制程序设计

该电路控制程序用单片机C语言编写而成，包括主程序、胎压数据读取与储存子程序、数据处理子程序、显示子程序及报警子程序。该控制程序工作流程如下：系统上电后，单片机系统初始化；单片机读取、存储胎压数据；显示实测胎压胎压值；将检测胎压数据与设定胎压值进行比较，若高于或低于设定胎压值，则警示电路报警。

结论

目前，汽车轮胎胎压监测电路经过长期连续工作，整个系统运行正常。经测试，实测胎压值与高精度胎压表测量值之间的绝对误差小于0.01kPa。实际上，若采用12位A/D转换器，则实测胎压值的精度可以进一步提高。但鉴于实际应用中不需要太高的胎压精度，故在设计本电路时没有采用12位及以上位数的A/D转换器。

参考文献

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