胎压自动监测系统开题报告

精品文档本科毕业设计开题报告 题 目： 压力自动调节系统设计 专 题： 院 （系）： 电气与信息工程学院 班 级： 测控0 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 副教授 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题 目轮胎压力自动调节系统设计来源工程实际一、研究目的和意义：轮胎是汽车重要的组成部分之一，有实验表明，行驶在道路上的车辆，影响轮胎性能的主要因素是轮胎充气压力。可以说“气压是轮胎的生命”，充气压力过高或者过低，都会给轮胎的性能和使用寿命带来影响。轮胎气压过高，轮胎与路面接触面积小，轮胎胎面中部区域承受的压力增高，磨损加剧，花纹底部开裂。此时轮胎刚度增大，起不到应有的缓冲作用，汽车的平顺性较坏，轮胎的回正力矩减小，促使汽车的操作性能降低。途中若遇到障碍物的冲击，易发生轮胎破裂，导致轮胎的使用寿命缩短。而轮胎与路面之间动载荷增大，也意味着轮胎与路面之间的最小正压力减小，从而降低车轮的地面附着力，影响汽车的行驶安全性。气压不足同样对轮胎有很大的影响，有资料表明，约有85%有缺陷的轮胎始于慢渗气(自然渗透)，有25%的轮胎损坏是由于慢渗气造成的。本设计系统主要用于在汽车行驶时实时对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行预警；并且增加了调节轮胎压力的功能，最大限度地保证了驾驶员和乘客的生命财产安全。二、国内外发展情况(文献综述)：据有关专家的分析，保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。据美国汽车工程师学会的调查，美国每年有 26 万交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的，另外，每年 75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的。由于每年造成的经济损失巨大，美国政府要求汽车制造商加速发展 TPMS 系统，以求减少轮胎事故的发生。因此，2000年美国国会通过了 TREAD（Transportation Recall Enhancement Accountability and Documentation Act）法案。TREAD 法案的要求之一是到 2007 年，所有在美国销售的汽车都必须安装轮胎压力监视系统。2000 年 11 月 1 日美国总统克林顿签署批准了国会关于修改联邦运输法的提案，要求 2003 年后所有的新车都需把这种系统作为标准配置。回应TREAD 法案，美国公路交通安全局要求到 2007 年，所有在美国销售的汽车都必须安装轮胎压力监视系统，并提出了汽车生产商的执行时间表。 受该法案驱动，各大公司及许多研究机构都已经开始研究相应的 TPMS方案，国外的 TPMS 产品已经相当成熟，能够经受 57万公里的使用测试。2003年11月24日颁布的中华人民共和国国家标准机动车运行安全技术条件征求意见稿对安装轮胎压力检测装置做出了说明：“车长大于 6米的长途客车和旅游客车、最大设计总质量大于 1.2 吨的载货汽车和载货牵引车应安装轮胎压力预警装置”，“有关部分机动车应安装轮胎压力预警装置的要求，自本标准发布之日起第 25个月开始对新注册车实施”由于目前国家没有强制性规定必须安装 TPMS 装置，而载货汽车的所有权大多属于货运公司，载货汽车轮胎数量多，安装 TPMS 装置费用高昂，一般货运公司不愿意承担如此高的费用。而家用轿车轮胎使用环境，远比载货汽车好，且城市路面质量高，轮胎可能造成的威胁比较小私家车主通常不够重视。但是着眼未来，国家迟早会颁布强制性 TPMS 安装规定。尤其大型载货汽车，安装 TPMS 是非常必要的。TPMS的研究在中国刚刚起步。目前大部分厂家都处在研究开发阶段，出货量不高。全国开展 TPMS 研究的厂家接近 200家，专业的TPMS厂家大约为30家。TPMS 零组件主要靠进口，缺乏自主知识产权的产品。目前国外带电池的 TPMS 系统相对己经比较成熟，主要在进行无源TPMS 系统的研究，如利用 SAW 这类无源器件频率的变化来监测轮胎压力变化。上海交通大学也开始基于声表面波技术的 TPMS 开发研究，这种能同时测量轮胎内压力、温度和发射数据的 SAW 传感器，不仅可实现智能轮胎信息的无源测量和无线发送，并且将拥有中国人自主的知识产权。三、研究/设计的目标：通过轮胎模块对轮胎参数测量，把测量到的数据进行相应处理后，通过无线传输的方式发送到接收模块，接收模块对接收到的数据进行相应的处理，可以直接显示出每个轮胎内部压力和温度的实时数据，使驾驶者直观了解轮胎的使用状况，从而能更好地预防轮胎爆胎，如果轮胎压力和温度出现异常情况的话，进行声光预警，并通过电磁阀自动对轮胎调压。系统设计完成后预计达到的技术指标如下：1、压力检测精度8kPa。2、温度检测精度3。3、当胎压高于或低于正常压的20%时，声光报警，并通过控制电磁阀使胎压稳定在正常范围内。4、温度超过70时，声光报警。5、动态显示胎压及温度。6、报警值可自由设定。7、无线发射功率不大于10dBm时，接收可在15m内对无线信号稳定接收。四、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：本设计硬件分为轮胎测控模块和接收模块1轮胎模块框图2接收模块框图五、方案的可行性分析：通过放置在轮胎内部的轮胎模块对轮胎内部的压力和温度进行测量，然后把测量到的数据进行相应处理后，通过无线传输的方式发送到位于驾驶室中的接收模块，接收模块对接收到的数据进行相应的处理，然后在显示面板进行数据的显示，如果轮胎压力和温度出现异常情况的话，进行相应的声光预警，同时轮胎模块自动控制电磁阀的开关，实现了轮胎压力监测和调节的功能。因此，综上所述该方案可行。六、该设计的创新之处：通过使用轮胎压力监测系统（TPMS）将轮胎的压力以及温度信号采集出来，并显示在屏幕上。在测量值超过预设范围时，预警通知驾驶员并自动调节轮压，达到安全驾驶的目的。轮胎模块设计考虑了低功耗，通过电源管理，有效的减少了模块能耗。在轮胎模块内进行预警阀值比较，采样值超过阀值时再精确采集数据并发射数据来减小轮胎模块功耗。接收模块采用了声光预警、LCD动态显示胎压及温度，无线数据通信提高数据传输的抗干扰能力和可靠性。TPMS 能够保证轮胎工作在正常的气压和温度范围内，其可以明显提高汽车行驶的平缓性、安全性和舒适性，具有广阔的应用前景。七、设计产品的主要用途和应用领域：轮胎压力自动调节系统目前主要可以应用于汽车的安全行驶中，可以实现汽车胎压监测报警、自动调节胎压，通过监测胎压和胎温，及时对行使中的汽车轮胎温度超高及胎压超高或超低进行警报，通过调节电磁阀的开关进行充放气，有效防止汽车发生爆胎，是驾驶员和乘客的生命财产安全保障预警系统。八、时间进程：1周查找资料2周整理资料，初步设计3周整理资料，初步设计4周系统总体方案设计5周撰写开题报告，开题答辩6周系统硬件选择7周局部硬件电路设计8周局部硬件电路设计9周整体电路设计10周熟悉程序设计语言11周软件流程图设计12周子程序软件设计13周整体软件设计14周撰写论文15周整理并撰写论文16周准备答辩九、参考文献：1 黄海波轿车轮胎非正常磨损机理及使用寿命预测研究D同济大学，20062 刘桂飘，罗玉涛轮胎气压对汽车性能影响的研究J广东公安科技2003，01：23-273 陈燕飞，张民.称重管理系统设计M.计量仪器与技术，2002.14(11):105-1184 CURT SCHURGERS . Tire Pressure Monitoring System Users GuideEB.Microchip Technology Inc.，2006，9. 5 闫利文.基于 MEMS 技术的胎压监测系统的实现J.微计算机信息，2006， 22：23-26.6Wen Geyi Perry Jarmuszewski and Qi YihongThe Foster ReactanceTheorem for Antennas and Radiation QJIEEE Trans.on AP2000 VOL.7 颜重光.汽车胎压监视系统的设计方案思考J.理论与研究，2005，7：33-34.8 秦晰，王景成.胎压监测系统的实现J.微型电脑应用，2005，21：28.9James S.Mclean.A Re-Examination of the Fundamental Limits on theRadiation Q of Electrically Small AntennasJIEEE Tirans.on AP.1996，Vol.44，No.S：672-67510 秦晰，王景成.胎压监测系统的实现J.微型电脑应用，2005，18：29-30.11 张艳红，张兆年，刘理天.TPMS 的研究和设计J.仪器仪表学报，2005，26：441-442.12 KOWALEWSKI ， MARCIN . Moniroring and managing tirpressureJ.IEEE Potentials，2005，3：8-1013 沙占友庞志锋王晓君等编.新型单片开关电源的设计与应用M.北京:电子工业出版社，2003(2):90-11214 周