汽车轮胎胎压监测电路设计
2016-12-08李延廷
李延廷
(北京信息职业技术学院,北京 100070)
汽车轮胎胎压监测电路设计
李延廷
(北京信息职业技术学院,北京 100070)
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。
胎压;监测;电路设计
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
图1 汽车胎压监测电路框图
图2 胎压检测电路
图3 胎压警示显示电路
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。
1.2.3A/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。
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北京信息职业技术学院科研项目(编号:XY-YN-09-201512)。