基于单片机的智能烘干机设计
1.绪论 (1)
1.1 TPMS研究的目的与意义 (1)
1.2 TPMS的分类和比较 (2)
1.2.1 TPMS分为间接式和直接式两种 (2)
1.2.2 TPMS的比较 (3)
1.3 课题研究的主要内容 (4)
2.TPMS的系统组成设计及实现理论 (5)
2.1 TPMS的设计目标 (5)
2.2 TPMS的系统组成设计 (5)
2.2.1 轮胎模块设计 (5)
2.2.2 接收模块设计 (6)
2.3 关键部件的选择 (6)
2.3.1 轮胎模块传感器的选择 (6)
2.3.2 微控制器的选择 (8)
2.3.3 发射芯片的选择 (8)
2.3.4 接收芯片的选择 (9)
2.3.5 轮胎模块供电电池的选择 (9)
3.系统的硬件设计 (11)
3.1 轮胎模块的硬件设计 (11)
3.1.1 MPXY8020A的结构原理及特点 (11)
3.1.2 MCU+RF的结构和应用 (15)
3.1.3 电路设计 (16)
3.1.4 发射天线的设计 (18)
3.2 接收模块的硬件设计 (22)
3.2.1 MC68HC908LJ12的特有属性 (23)
3.2.2 nRF2401的原理和应用 (23)
3.2.3 液晶显示器的设计 (26)
4.系统的软件设计 (28)
4.1 轮胎模块的软件设计 (28)
4.1.1 轮胎模块的低功耗软件设计 (28)
4.1.2 数据采集子程序及算法 (29)
4.1.3 数据无线发射模块的软件设计 (31)
4.2 接收模块软件设计 (34)
汽车轮胎价格
4.2.1 接收模块主程序设计 (34)
4.2.2 按键功能设置子程序 (35)
4.2.3 数据接收和处理程序 (36)
4.2.4 中断服务程序 (37)
5.结论 (39)
1.绪论
1.1 TPMS研究的目的与意义
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。气压不足对轮胎的危害主要表现在以下几个方面：
1.降低轮胎使用寿命，轮胎气压不足使轮胎胎肩区和胎圈区弯曲变形明显加大，对轮胎磨耗和使用寿命产生致命影响；
2.降低了燃油经济性，轮胎气压不足使轮胎下沉量明显增大，印痕长度增大，轮胎内应力加剧，行驶阻力增大，耗油量增大，从而降低了燃油经济性；
3.加速轮胎的温升破坏，在高速行驶时，轮胎的破坏主要体现在热破坏，轮胎急剧升温导致脱层，甚至发生高温爆破，造成重大交通事故。轮胎气压不足将使轮胎积热倍增。低气压的轮胎在滚动时将使轮胎橡胶产生较大的弹性变形，从而使轮胎的弹性滞后损失增加，发热加剧，导致轮胎早期的疲劳破坏；
4.降低轮胎的载荷能力，轮胎的负荷是根据轮胎的结构、胎体帘线的强度以及使用时的速度等经过计算确定的。轮胎的载荷能力随着充气压力的降低而降低，对于轿车，其轮胎内压每下降0.05 MPa，其承载能力就减少100 N。
综上所述，轮胎内部气压过低是致使行驶车辆轮胎发生问题近而造成交通事故的主要原因，而且由于自然渗透和其它外界破坏因素的存在，轮胎压力降低的趋势是时刻存
在的。为了保障行车安全，降低事故隐患，我们有必要研一种可以动态监测行驶车辆轮胎气压的系统。此系统能够在轮胎气压低于安全范围时通过视觉、听觉等直观信号提醒驾驶人员注意，令其及时采取补充轮胎气压和其它维护措施。
TPMS系统正是在这种情况下应运而生的，而且TPMS特点如下：
1.事前主动型安保，汽车现有安全措施，如ABS，EDS，EPS、安全气囊等，均是“事后被动”型安保，即在事故发生后才起到保护人身安全的作用。而TPMS属于“事前主动”型安保，即在轮胎出现危险征兆时及时报警，驾驶员可采取措施，将事故消灭在萌芽状态；
2.延长轮胎使用寿命，统计表明：汽车在行驶时，车轮气压比正常值下降25%，轮胎寿命将减少30%。如果轮胎气压过高，抓地力就会下降，轮胎磨损加快，一般认为提高气压25%，轮胎寿命将会降低15-20%。汽车轮胎温度越高，轮胎的强度越低，变形越大(一般温度不能超过80℃度，当温度达到95℃度时，轮胎的情况非常危险)，每升高1℃度，轮胎磨损就增加2%；
3.减少燃油消耗，利于环保。实验显示，轮胎气压低于标准气压值30%，油耗将上升10%。油耗上升不
仅增加车辆运行费用，而且增加废气排放，对环境的污染加大。车辆安装了TPMS系统，就能及时发现车胎气压异常，有效避免上述现象的发生，不仅降低油耗，而且还可减轻对环境的污染；
4.避免车辆部件不正常的磨损，若汽车在轮胎气压过高的状态下行驶，日积月累对发动机底盘、及悬挂系统将造成很大的伤害；如果轮胎气压不均匀，则会造成刹车跑偏，从而增加悬挂系统的磨损。
因而，我们可以认为对TPMS的研究是极具实际意义的。
1.2 TPMS的分类和比较
1.2.1 TPMS分为间接式和直接式两种
间接式TPMS：间接式TPMS是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。当轮胎压力降低时，车辆的重量会使轮胎直径变小，
这反过来会导致车速发生变化。经过正确计算，这种车速变化可用于触发报警系统来向司机发出警告[。间接系统相对便宜，使用间接系统，己经装备了4轮ABS(每个轮胎装备1个轮速传感器)的汽车只需对软件进行升级。但是，目前这类系统没有直接式系统准确率高，它根本不能确定故障轮胎，无法对两个以上轮胎同时缺气的状况和速度超过100公里/小时的情况进行判断，而且系统校准极其复杂。此外，在某些情况下此类系统会无法正常工作，例如同一车轴的2个轮胎气压都低。
直接式TPMS：直接式TPMS是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并对各轮胎气压进行显示及监视，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统会自动报警。直接系统可以提供更高级的功能，使用直接系统，可以随时测定每个轮胎内部的压力和温度，很容易确定故障轮胎。它的优点是在轮胎压力过高、过低、轮胎缓慢漏气或温度异常变化时可以及时向接收模块发出信号，接收模块及时作出报警，可以同时监测所有轮胎的状况，并且系统对汽车的行驶速度没有要求。但其容易受到无线电波干扰，而且发射模块的电池存在使用寿命的问题。
1.2.2 TPMS的比较
直接式TPMS与间接式TPMS各有其优缺点，如表1-1所示：
表1-1 直接式TPMS与间接式TPMS的比较
由上表可知，直式TPMS系统相对于间接式TPMS系统具有更好的测量精度。在人们对测量精度的要求越来越高的今天，直接式TPMS系统是更好的选择，本系统设计即是基于直接式TPMS的，通过改进系统结构、增加系统功能，设计适用于当前汽车的TPMS系统。
1.3课题研究的主要内容
课题研究的主要内容：
1.提出系统总体设计要求，对现有的直接式TPMS方案进行分析，确定系统总体方案，选择相应的硬件设备，进行系统硬件设计，包括轮胎检测模块和中央接收模块的电路原理图；
2.对发射天线进行详细的理论分析，选择小环天线作为系统的天线，给出天线的匹配电路并对天线的接收情况作了具体的实验验证；
3.定制液晶显示面板，并就其具体人机接口功能实现进行软件的设计；
4.进行系统软件设计，在轮胎检测模块设计注重电池能耗，在中央接收模块的程序设计是注重信号的实时处理，并给出重要功能实现的软件流程图；