汽车胎压监测系统的开发设计

郭靖 辽宁锦州渤海大学工学院

汽车胎压监测系统的开发设计

郭靖 辽宁锦州渤海大学工学院

在汽车胎压检测系统设计中，加入报警装置，能够及时有效的提醒驾驶员，在汽车胎压超出正常范围时能够及时发现，减少交通事故的发生。在监测系统开发过程中，通过设置按键查询记录功能，可以更好地反映汽车轮胎安全问题，为驾驶员监测胎压提供参数依据。

汽车胎压 单片机 胎压监测

1 引言

单片机是计算机技术的一个分支，应用于生活中的各个领域，带动着传统控制检测的更新。对于应用系统中的实时检测和自动控制，单片机通常是作为一个核心部件来使用，我们在使用单片机的过程中，通常会根据具体应用的对象，配以其他器件的完善单片机的功能。在胎压检测中引入单片机，更加方便了对汽车胎压的检测。单片机的应用能够使各个模块很好的配合，更好的实现设计需要的功能。

在汽车胎压检测报警设计中，加入报警装置，能够及时有效的提醒驾驶员，在汽车胎压超出正常范围时能够及时发现，减少交通事故的发生。同时，还设置了按键查询记录功能，此功能可以更好的反映汽车轮胎安全问题，为驾驶员提供了检测汽车轮胎安全的很好的参数。

2 设计方案

2.1 设计思路

本设计通过压力传感器采集轮胎内压力情况，经模数转化后发送到单片机内，单片机随后将数据进行分析后进行相应的处理，然后在显示面板进行数据的显示，如果轮胎压力超出正常设定的范围时，进行相应的报警处理。本设计设定历史查询的功能，就是通过按键可以查询胎压历史记录，并且能够进行删除、返回功能，由此，实现了轮胎压力检测和报警的功能。

2.2 设计方案

汽车胎压检测报警系统主要是实时检测汽车胎检测压，对汽车胎压及时的进行分析处理。本设计以STC89C51单片机为核心芯片，通过定时器中断和外部中断来循环检测汽车四个轮胎的胎压值，并将检测到的胎压值与已设定的正常胎压值进行比较，以此来处理分析汽车胎压值是否超出正常胎压值得范围。将数据处理分析后，来判断液晶上的显示内容及是否报警，除此之外，设置的历史查询功能，是每50ms扫描一次按键，若无按键按下，液晶屏则显示当前检测到的胎压值；若有按键按下，系统判断是哪一个按键被按下，查询记录被按下，若之前有胎压超出的历史记录，液晶屏上则显示超出的轮胎胎压值及超出的时间，若无记录，则显示无记录。删除记录被按下，删除之前胎压检测历史记录；返回检测被按下，则返回到当前检测胎压的状态。图1为方案总体设计图。

3 硬件系统设计

本系统的硬件设计包括单片机、胎压检测单元设计、存储单元设计、ADC0808转换单元设计、LCD显示单元设计、报警单元设计及按键单元设计。选用设备STC89C51单片机一片作为核心，选用设备ADC0808作为将检测到的汽车胎压的模拟信号转换成数字信号发送给单片机。选用设备LCD016L液晶管作为显示单元，选用设备MPXY4250作为提供汽车胎压值模拟设备，选用器件LED-RED,SOUNDER来作为报警信号，更形象清晰的达到警示效果。选用按键作为查询历史记录的按钮。本设计选用单片机的型号是STC89C51，它的最高工作时钟频率为80MHz。本系统软件设计中用到了89C51的定时/计数器、中断等功能。

3.1 胎压检测单元

胎压检测电路顾名思义，就是利用传感器和滤波电路为整个胎压检测系统提供汽车胎压进行仿真模拟。在本设计仿真中放置了四个胎压传感器来分别模拟汽车的四个轮胎，其仿真电路图及原理都是一样的，因此就拿左前轮为例来详细介绍胎压检测电路。系统选用MPX4250作为压力传感器，在系统仿真中，我们设置了四个压力传感器，用来模拟汽车四个轮胎产生的压力。MPX4250引脚图如图2所示。

由MPX4250产生的信号，由于外界的各种原因是得到的信号收到干扰，为了得到清晰点的信号，我们采取π型滤波电路。

图1 方案总体设计图

3.2 ADC0808转换单元

ADC0808是CMOS器件，采样分辨率为8位，以逐次逼近原理进行模/数转换。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换。此单元主要是用于数据采集，将采集到的胎压传感器的模拟信号进行数据转化成数字信号，并发送给单片机。

图2 MPX4250引脚图

3.3 显示单元

本显示单元采用的是LM016L,LM016l与LCD1602原理是一样的，只不过PROTEUS中016没显示调亮度的那两个端口，但并不影响。LM016l经过HD44780控制器可以完成字符的移动，闪烁等功能，LM016L与单片机通信选用8位并行传输方式。

4 软件设计

系统软件的设计采用模块化的结构。胎压检测系统程序主要由主程序、延时子程序、系统初始化子程序、存储子程序、显示子程序、键盘子程序、报警子程序构成。胎压AD转换子程序，定时器中断子程序和外部中断子程序构成。

4.1 程序设计流程

本设计的主程序是总控制程序，以STC89C51单片机为核心实现对胎压检测系统的检测、显示、报警、定位及查询历史。主程序首先完成系统初始化设置，然后顺序检测四个轮胎的胎压值。系统正常运行时，首先读取四个胎压的胎压值，然后显示到液晶屏上，同时系统会根据接收到的胎压值来判断胎压值是否超出正常胎压值。当检测到的胎压值超出正常的胎压值时，单片机中断程序运行，定位到超出胎压值得轮胎，在液晶上显示超出的胎压数值和哪一个轮胎出问题。知道胎压值恢复正常，否则液晶屏就一直显示超出胎压值的轮胎。程序设定了存储程序和按键程序，这样可以通过这些程序来查询轮胎胎压超出正常值的范围。

4.2 定义全局变量

定义全局变量，在整个程序中都可以调用此程序中的数据。经查阅资料，我们知道汽车胎压的正常值为210kpa～245kpa，在此程序中，我们设置了ALARM_H为245，ALARM_L为210，这样在之后的数值比较中可以直接ALARM_H、ALARM_L判断所测得的胎压值是否超出正常的胎压值。定义WORK代表胎压正常工作；ALARM代表胎压超出正常范围；RECOND代表查询记录。

4.3 单片机主程序设计

本设计采用的单片机是STC89C51芯片，开始仿真时，程序初始化，按键查询，显示程序，流程图如图3所示。

图3 主程序流程图

在程序设计中我们用到了该芯片的定时器及中断才采集和处理数据，因此我们应当了解该芯片的定时器及中断的具体应用。

4.4 存储器子程序

本设计的存储器采用的是24C01C，在启动时需在SCL为高电平时，SDA由高电平转换为低电平而启动该芯片；要停止该芯片时，同样需要在SCL为高电平是，SDL由低电平转换为高电平。

5 总结

本系统能够实现将胎压检测单元压力传感器模拟采集到的信号，经滤波电路发送给A/D转换单元，胎压信号经A/D转换后再由ADC0808发送给单片机。此时单片机将采集到的数据与已设定的正常值进行比较判断，若超出正常胎压值，则系统处于报警状态；若检测到的胎压值处于正常范围，系统处于工作状态，液晶屏上显示当前所检测到的各个轮胎胎压值，报警灯灭，报警器不响。

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