基于AVR单片机的轮胎气压监视系统的设计

测控基于AVR单片机的轮胎气压监视系统的设计刘益标陈钧1广东工贸职业技术学院，广东广州510510；2广州市特种机电设备检测研究院，广东广州510180于AVR单片机和射频通信技术的轮胎压力监控系统，详细介绍了系统的软、硬件设计方案。该系统可对汽车进行监控，在显示器上显示出来，并根据设定的标准值，在异常情况下进行报警。通信TPMS中圈分类号TP277文献标识码A文章编号1009949220101100015021引言在汽车高速行驶过程中轮胎故障是发生突发性交通事故的重要原因，及时发现轮胎气压异常，是防止汽车爆胎事故的关键。TPMSTIREPRESSUREMONITORINGSYSTEM轮胎气压监视系统是解决这一问题的理想工具。本文所设计的直接式TPMS由四个下位机和一个上位机组成下位机和四个汽车轮胎的气门嘴设计为一个整体置于轮胎的内部。采集胎内的压力、温度等参数。并以无线发射方式将这些数据发送给上位机上位机放置在车厢内，用于处理接收到的轮胎状态数据，在显示屏上显示出来并根据设定的标准值，在异常情况下发出报警信号。上位机有四个LF发射装置，用于完成下位机轮胎参数的初始化还可用于用户主动查询轮胎状况的操作。2系统硬件设计系统的上位机和下位机之间利用RF射频和LF低频进行数据通信。通过RF，下位机把轮胎的状态数据发送到上位机而LF用于初始化下位机和用户查询轮胎状态，系统框架如图L所示。图1系统结构图21下位机硬件设计下位机由MCU模块、轮胎压力传感器模块、RF发射收稿日期20100506模块、LF接收模块以及电源模块等组成其系统结构框图如图2所示。L25K43392M图2下位机系统结构图K1MCU模块MCU模块采用基于AVR增强型RISC结构的低功耗8位CMOS控制器ATMEGA48单片机。它具有工作电压范围大、抗干扰能力强等特点，数据吞吐率可达1MIPSMHZ，它负责下位机的控制，采用主动唤醒形式，上位机可在任何时刻主动与下位机通信。在MCU模块中设置有LF唤醒电路，接收125KHZ的下行信号。2轮胎压力传感器模块采用SP12芯片，用于实时监控轮胎中的压力、温度，并转换为数字信号输出到MCU中进行存储和处理。3RF发射模块RF发射芯片采用ATMEL公司的T5754。该模块的作用是将SP12采集的、经MCU模块转化后的数字信号通过射频发送出去，发射频率为43392MHZ，采用ASK调制方式和MANEHESTER编码。技术4LF接收模块用于接收初始化数据和用户的查询操作。其电路图如图3所示。图中的检波二极管D3和电容C8、C9，以及电阻R42、R43组成一个检波电路，将接收到的信号检波出来。毛图3LF接收模块原理图R4350K5电源模块电源采用ER14250S电池，电压36V、容量750MAH。22上位机硬件设计上位机接收下位机的发射信号，对接收到的数据进行处理，在显示屏幕上显示轮胎的相关参数当轮胎的压力和温度出现异常时，发出相应的报警信号。上位机的系统结构框图如图4所示。L25K图4上位机系统结构图1RF接收模块接收下位机发送来的数据，并输送给MCU模块处理。这个模块采用T5743芯片。信道频率为43392MHZ，使用ASK调制方式和MANCHESTER编码。2MCU模块采用ATMEGA168单片机，该单片机内部有1024B的SRAM存储器、16KB的在线编程FLASH该模块用于处理RF模块送过来的数据，并将处理结果送人机界面模块显示和做出相应的反应。3LF发射模块在MCU的控制下发出125KHZ的低频信号，用于完成下位机的初始化和将用户的查询操作发送给下位机。LF发送模块共有四个，对应于四个下位机。LF发射模块的电路图如图5所示图中的功率驱动器采用MICROCHIP公司的TC4422电容和电感组成一个125K的串联谐振电路。单片机的一个图5LF发射模块电路图10输经过调制的PWM信号并送到TC4422的输入端经TC4422放大后形成较强的125K方波信号。再经LC谐振电路由绕线电感发射出去。4实时时钟模块采用PHILIPS公司的PCF8563芯片PCF8563具有多种报警功能、定时器功能、时钟输出功能。该模块的电路图如图6所示图6实时时钟模块电路5人机界面模块包括两个按键、一个液晶显示电路、一个报警指示灯和一个蜂鸣器。负责系统信息的显示和报警指示，还要通过按键接受用户的操作输入，以实现人机交互功能。本设计的液晶显示器采用TG12832其工作电压为33V，使用串行数据输入方式“。驱动控制器采用6B0724。它适用于点阵液晶显示系统，可以直接接受来自于MCU的串行或8位并行显示数据它能独立于MCU产生一个液晶驱动信号。3系统软件设计31下位机软件设计下位机主程序流程图如图7所示。其中轮胎参数初始化是设置轮胎正常工作时各项状态参数的标准值在非用户查询状态下如果下位机采集到的数据没有偏离标准值则每隔一段时间发送一次数据，只有在采集到的数据偏离了标准值，才立即发送数据，以节省能耗。下位机初始化成功后，传感器SP12的WAKEUP打开并设定好采样周期，在WAKEUP信号到来时唤醒单片机；当单片机检测下转第104页厂交流4结论比较立式钻床和摇臂钻床的加丁特点存立钻上加T斜油孑L生产效率较高些工人劳动强度也低些，加T操作简单，也易于设计专用自动机床，实现生产自动化。这是因为在第一个油孔加12后，1一件随夹具转体一同转过180。后定位。就可直接加丁第二个油孔。而采用摇臂钻床时，为了简化夹具设计，通常旋转轴线与曲轴中心线垂直，这样第二个斜油孔的位置在工件随夹具转过180O后。与原第一个斜油孔位置前后相差2距离，所以要另设计一块钻模板，且要调整钻头前后位置，才可以加T第二斜油孔。由比较可见，如果计算精确，定位准确，央具设计合理，则在立式钻床上加工斜孔是优越过摇臂钻床的。第一作者简介张岳衡，男，1957年生，湖南人大学本科讲师。研究领域机械设计，企业员工岗位培训。已发表论文1篇。编辑王智圣”一一”一4“”一”十一卜上接第16页图7下位机程序主流程图到INT0中断服务程序中的“读数据”标志时，调用读取SPI2数据模块，读取轮胎的状态参数，并判断读到的数据是否成功。读取成功才存储和发送数据，若连续5次失败则发送传感器故障信息。32上位机软件设计上位机主程序流程图如图8所示。主程序首先对10口、定时器、中断、T5743、液晶模块等进行初始化，然后进入主循环的运行中。在主循环，程序按顺序周而复始调用各个功能模块其中系统时钟模块为系统1作产生各种时间标志，以供其他模块作为时间标准；按键扫描模块用于完成读取动作按键的键值按键处理模块完成以下丁作轮胎参数初始化、轮胎参数设定值查询、报警记录查询、实时时钟计时查询和修改等故障报警模块用于在轮胎参数偏离标准值时发出声、光报警信号故障记录模块用于记录故障发生时间、故障参数值等液晶显示模块用于显示轮胎的状态参数。4结束语本文所设计的TPMS系统。与同类产品比较具有很好的成本优势。在实验室条件下对系统的各项功能进行测试其性能指标达到设计要求。参考文献开始程序初始化模块系统时钟模块按键扫描模块按键处理模块RF数据记录模块故障报警模块故障记录模块液晶显示模块图8上位机程序主流程图1宋建国AVR单片机原理及运用M北京北京航空航天大学出版社2O072南利平通信原理简明教程M北京