基于單片機的直接式汽車輪胎監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

李佳怡

摘要：本設(shè)計是基于單片機的直接式輪胎監(jiān)測系統(tǒng)，將壓力、溫度傳感器放進輪胎氣閥處直接監(jiān)測輪胎內(nèi)部壓力及溫度，通過無線發(fā)送到控制器處理，并在監(jiān)視機構(gòu)顯示及實現(xiàn)超限報警。設(shè)計的硬件主要由單片機STM32F103ZET6、溫壓傳感器SP12、無線通訊傳感器LC12S、液晶顯示器ATK-4342 RGBLCD V1.4等模塊構(gòu)成。

關(guān)鍵詞：單片機；壓力監(jiān)測；溫度；報警

中圖分類號：TP273 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）06-0019-02

隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，越來越多的人們選擇汽車作為日常出行的代步工具，汽車安全也成為保障人身和財產(chǎn)安全的重要部分。而汽車輪胎是影響汽車安全的關(guān)鍵因素，不標(biāo)準(zhǔn)的輪胎氣壓將嚴(yán)重影響汽車安全行駛。汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）能夠?qū)崟r監(jiān)測輪胎內(nèi)部的氣壓和溫度等參數(shù)，當(dāng)輪胎發(fā)生漏氣或者別的原因?qū)е螺喬?nèi)部氣壓不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)時會發(fā)出報警提示駕駛員做出相應(yīng)措施。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)分為輪胎壓力溫度檢測模塊和車載胎壓監(jiān)測模塊。輪胎壓力溫度檢測模塊通過傳感器采集輪胎內(nèi)部數(shù)據(jù)，通過單片機處理并由無線發(fā)送。車載胎壓監(jiān)測模塊通過無線接收數(shù)據(jù)，傳送到單片機處進行數(shù)據(jù)處理并在LCD液晶顯示屏上顯示，如果超出設(shè)定范圍會進行聲光報警。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 單片機STM32F103ZET6

核心元件控制器采用ARM公司的Cortex-M3內(nèi)核的32位單片機STM32F103ZET6。STM32F103ZET6引腳圖如圖2所示。

2.2 輪胎壓力、溫度檢測傳感器SP12

輪胎壓力、溫度檢測傳感器是TPMS的核心部分。SP12芯片是德國英飛凌公司面向汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的芯片，該芯片整合了壓力、溫度、加速度、電量監(jiān)測四種功能，集成到了一片芯片上，使得集成度更高，數(shù)據(jù)采集更加合理，整體設(shè)計的體積減小。SP12采用SPI串行通訊接口連接單片機或其他控制器，連接電路簡單，只需4根線即可實現(xiàn)雙全工通訊，節(jié)約芯片的管腳，同時為PCB設(shè)計布局節(jié)約了空間。SP12接口電路圖如圖3所示。

2.3 液晶顯示器ATK-4342 RGBLCD V1.4模塊

ATK-4342 RGBLCD V1.4模塊是一塊4.3寸的LCD模塊。該模塊屏幕分辨率為480×272，最高支持24位真彩顯示，該模塊不帶控制器，所以只能用自帶顯示控制器的MCU或CPU進行控制。而本設(shè)計采用的MCU帶有FSMC總線接口，可以直接連接顯示模塊進行數(shù)據(jù)顯示。ATK-4342 RGBLCD V1.4工作電路如圖4所示。

2.4 無線通訊模塊LC12S

無線通訊系統(tǒng)包括發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、無線通道組成，數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后利用電磁波實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。LC12S是一款2.4GHz的串口透傳模塊，可雙向通訊，采用最新2.4G SOC技術(shù)的特點是免開發(fā)，視距120米，收發(fā)一體，無需切換。用戶不需了解復(fù)雜的無線通訊知識，可直接使用，數(shù)據(jù)包沒有限制，直接根據(jù)串口速率使用。該模塊電路簡單，只需連接VCC、GND、RXD和TXD四根線路即可使用。LC12S工作電路如圖5所示。

2.5 報警電路

報警電路由NPN三極管、蜂鳴器BUZZER及發(fā)光二極管組成。當(dāng)傳感器采集到的數(shù)據(jù)高于設(shè)定的上限或者低于下限時，實現(xiàn)聲光報警。蜂鳴器報警電路如圖6所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試

測試中，四個輪胎內(nèi)部壓力數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送到車載監(jiān)測模塊并顯示，駕駛室內(nèi)的車載模塊可通過按鍵設(shè)置溫度和壓力的安全范圍，當(dāng)選中時字體變藍，可方便確認(rèn)設(shè)置量。系統(tǒng)測試運行效果如圖7所示。

4 結(jié)語

本設(shè)計實現(xiàn)了以單片機為核心對汽車輪胎內(nèi)部壓力及溫度進行監(jiān)測、顯示及超限報警的功能。當(dāng)測得的溫度或壓力超出設(shè)定的安全范圍時啟動報警，此時屏幕會有閃爍效果，使得報警更加明顯。綜上，本設(shè)計成本廉價，性能穩(wěn)定，且數(shù)據(jù)顯示更加直觀。

參考文獻

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Abstract：This design is a direct type tire monitoring system based on single chip microcomputer. The pressure and temperature sensors are put into the tire valve to monitor the internal pressure and temperature of the tire directly. The signals are sent to the controller by wireless transmission and can be displayed by the monitoring authority. In the end， the overrun alarm can be realized. The hardware of the design is mainly composed of single chip STM32F103ZET6， temperature and pressure sensor SP12， wireless communication sensor LC12S， LCD ATK-4342 RGBLCD V1.4 and so on.

Key words：single chip microcomputer；pressure monitoring；temperature；alarm