轮胎气压检测报警系统设计

杨 涛

(黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163319)

1 研究背景及意义

随着电子技术和通信技术的不断发展，这2种技术已经广泛应用在汽车行业中，汽车产品也沿着高性能化和智能化的方向发展。基于单片机的轮胎气压检测报警系统主要作用是在汽车行驶的过程中，不断对轮胎内的气压进行实时检测，当轮胎出现漏气或者气压过高的情况时，可以及时报警，可以有效地保证行车安全。

2 主要研究内容

本次设计以C语言为编程语言，采用STC89C52单片机为核心控制器。整个系统由显示部分和汽车轮胎检测两部分组成，胎压检测部分主要由是胎压检测传感器组成，显示部分主要是LCD1602液晶屏。单片机将胎压传感器检测的信号传输给单片机，单片机并将数据发送给显示终端，当检测的胎压达到报警极限时，蜂鸣器会进行报警。同时通过按键调整报警的上限值和下限值。系统可保证汽车在正常的轮胎气压状态下行驶，提高了行车的安全性。

3 胎压检测传感器设计

传感器作为数据采集系统的最底层，其采集的数据准确程度直接影响着系统的整体性能，系统采用BMP085型气压传感器采集轮胎内部的气压变化值，该传感器有四种工作模式，其工作参数特性如下：

温度-40～+85℃；电压1.8～3.6V；电流3～2μA；峰值电流1000μA；压力范围≤10000hPa。

该传感器采用I2C接口传输数据，当起始信号启动时，SCL为高电平，SDL会出现一个下降沿，然后发送地址，7个地址位过后，开始进行读和写操作。

4 通信电路设计

常用的数据传输方式有有线传输和无线传输，有线传输布线复杂，还影响汽车的美观，因此本次设计选用无线通信传输方式。选择NRF24L01无线模块，该模块工作在2.4～2.5GHz频段的单片无线收发器芯片，其输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。该模块电流功耗极低，掉电和待机模式下消耗电流更低。

5 报警电路设计

系统检测到轮胎气压高于或者低于上下限时，应该提示胎压不正常，本次设计采用蜂鸣器作为报警发声装置。电磁式蜂鸣器使用广泛，因此，本次设计采用电磁式有源蜂鸣器。当单片机上电后，单片机的IO口输出高电平，三极管为截止状态，蜂鸣器不通；当系统检测到故障时，单片机置与蜂鸣器连接的IO口为低电平，此时三极管饱和导通，蜂鸣器上电发出报警声，提示驾驶员检查故障。

6 胎压检测系统软件设计

整个系统工作时，BMP085传感器会读取轮胎的当前气压值，与单片机之间采用I2C协议进场数据交换，并不断将处理后的数据通过NRF24L01无线模块上传给显示报警终端。其主要包括无线模块初始化配置子程序、传感器数据采集子程序。

7 显示报警终端程序设计

显示报警终端系统主要实现不断接收来自胎压检测系统采集的数据，进行解析处理，对轮胎内气压变化情况的实时显示、出现故障时及时启动报警的功能。程序设计包括独立按键子程序设计、液晶显示屏驱动程序设计、报警判断子程序设计。

8 独立按键子程序设计

系统共设置了4个独立按键，主要用于报警参数极限值的设定，采用按键扫描的方法进行按键检测，在主函数的循环中会不断执行按键检测子函数，判断是否有按键被按下，并进行软件消抖处理(延时10ms)，如果有按键被按下，再次判断，如果确定按键按下，则返回给单片机相应的键值，单片机执行相应的子函数。

9 结论

基于单片机的轮胎压力监测系统的设计，轮胎监测系统主要分2个模块：一个是发射模块，一个是接收模块。发射模块采用的是太阳能供电(仅为供电方式而已)，后需经过稳压模块处理，还有个重要的无线传送模块，接收模块接收到信息后在LCD显示器上显示出来，如有异常蜂鸣器将会报警。由于时代发展迅速，现在已经出现了新型的轮胎监测系统：导线橡胶技术，而且其他的TPMS系统性能也强过直接式TPMS系统。