汽车轮胎压力及温度实时监测系统设计系统设计软件设计
汽车轮胎是保证汽车安全行驶最重要的部件，汽车在高速行驶状态下汽车轮胎发生故障是十分危险的，因此实时监测轮胎工作状况就十分重要了。监测轮胎工作状况主要是监测汽车轮胎胎压及温度。通过胎压温度监测系统预防轮胎出现爆胎、胎压过低或过高等异常故障，从而保证汽车安全行驶。本设计以STC89C52RC单片机为系统核心，介绍了一种汽车轮胎胎压及温度实时监测系统。该系统可实现对轮胎压力及温度的实时测量，并将测量结果显示在液晶屏上。系统在汽车行驶状态下通过压力温度传感器对轮胎进行实时监测，并通过无线通信系统传输到无线接收端并显示在液晶显示屏上。本系统的软件设计部分采用了模块化程序。系统程序由发射端程序和接收端程序组成，其中发射端程序包括无线发射子程序、测量子程序。接收端程序包括无线接收子程序、数据处理子程序、显示报警子程序。系统实现了对轮胎压力及温度的实时测量，结构简单，可广泛应用汽车轮胎测量系统。关键词 轮胎压力，轮胎温度，无线传输，TPMS，
目 录
1 绪论1
1.1 课题研究背景1
1.2 国内外研究状1
2 总体方案3
2.1 设计要求3
2.2 测量方法分析与方案确定4
2.3 总体设计6
3 软件设计7
3.1 发射端程序设计7
3.2 接收端程序设计11
4 系统调试与实验14
结 论18
致 谢19
参考文献20
附录A 信号检测端电路图21
附录B 信号接收端电路图22
附录C 程序清单23
1 绪论
课题研究背景
如今，交通技术越来越便捷，人们出行方式越来越多样化，然而随着交通技术的进步，交通事故的发生也越来越多。而作为汽车高速行驶过程中保证安全行驶最重要的部件，轮胎发生故障是所有交通事故原因之首[1]。同时轮胎发生故障也是在汽车驾驶中最难发现和预防的。根据交通部在零九年发布的交通事故数据表明，全国全年发生二十余万起交通事故，共造成人员死亡六万余人，二十七万余人受伤，共造成经济损失九亿元。对国民安全和国家经济有重大影响。而在所有事故的发生 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
中，半数的交通事故发生是由于轮胎故障，而在轮胎故障中由于轮胎压力过高或过低而引发爆胎而造成事故的情况占所有事故的70%[2]。
2001年，美国发生了一起超过500人伤亡的重大交通事故，引起了美国政府和工业界的关注，而此次事故正是由于汽车上所安装的凡世通轮胎发生故障，最终凡世通公司回收六百万只轮胎。汽车行驶过程中轮胎是唯一与地面接触的部分，同时轮胎承载着全车重量，承受地面带来的摩擦力，因此当轮胎胎压过高或过低时均会产生影响汽车行驶安全的威胁。当轮胎压力过低时，轮胎形变量增大，高速行驶过程中轮胎温度增高容易引发爆胎事故。同时轮胎磨损增大，轮胎寿命降低，使得轮胎在行驶中更容易爆胎[3]。另一方面轮胎压力过低会造成轮胎摩擦阻力增大，造成油耗增大，转向性能降低，容易引发汽车侧翻。当轮胎压力过高时，轮胎与地面接触面积减小，与地面摩擦力减小，汽车制动性能降低，尤其是在雨雪天行驶时对行车安全危害大。有数据显示，当压力比标准值低20%时，轮胎寿命将减少25%；当压力比标准值高25%时，轮胎寿命将减少20%[4]。根据测试数据表明，当汽车车速超过140公里每小时时，发生爆胎后乘员死亡率为100%。同时，汽车轮胎胎压对于能源和经济也有重大影响，据调查，全国汽车每辆车胎压比标准值低0.1kpa，每天将多消耗一万升汽油。因此，准确掌握胎压温度，是提高行车安全和节约能源的有效方法[5]。因此轮胎压力温度监测系统（TPMS）便应运而生。
国内外研究现状
轮胎是保证汽车安全行驶系统的重要部件，是保证汽车在高速行驶过程中不发生事故的最重要部件，其质量的优劣，将直接影响汽车的驱动性、安全性、通过性、稳定性和舒适性等[6]。轮胎压力监测系统（TPMS）的主要作用就是在汽车的行驶过程中进行实时监测轮胎里的压力，对轮胎的胎压急剧降低、胎压过低和胎压过高及时报警，使得驾驶人员能够及时发现，并在第一时间采取相应安全措施，从而保证车辆车况良好，始终处于安全行驶状态，可以有效减少交通事故的发生率[7]。
1.2.1 国内研究现状
汽车轮胎压力及温度实时监测系统（TPMS）在我国研究发展较晚，普遍晚于欧美，从2002年开始，国内才开始出现早期代理国外TPMS产品，但是技术含量较低，规模较小。2003年，上海大众开始研究TPMS计划后，国内TPMS才大规模出现在汽车制造上。经过企业研究与行业发展，目前我国TPMS在技术水平方面已达到与国外相同水平，我国TPMS产业也具有了自主研发能力和自主知识产权[8]。
目前我国具有汽车轮胎胎压温度监测系统（TPMS）生产厂家50多家，但产品质量生产水平参差不齐，且年产量不足，全国TPMS年产量大约在五万套左右。产量较高的企业年产量在七千套左右，低的只有几百套。难以满足每年市场需求。并且市场处于混乱状态，缺乏统一的生产标准及监管体系。所有TPMS企业均遵循自己企业的企业标准，生产各自为政，这不仅导致产品质量参差不齐，还导致同类产品价格相差巨大，同等规格的TPMS系统，价格最便宜的需要2000～3000元，而贵的可达到6000～7000元，而加装了倒车雷达、DVD、警示灯等附加功能后可以达到10000元以上[9]。
目前行业迫切需要制定行业标准及TPMS国家标准，来规范国内TPMS市场及TPMS生产企业。目前，由中国汽车技术研究中心牵头，组成了包括汽车制造企业、轮胎检测科研机构、TPMS 系统制造企业、传感器和芯片制造企业等共百余家单位参加的TPMS标准工作组，同时开始起草制定TPMS行业标准规范。
1.2.2 国外研究现状
美国和日本是全世界最早制定并实施强制实施TPMS系统标准规范的国家，2000年由于凡士林公司汽车轮胎质量导致重大交通事故后，美国政府通过了TREAD法案，该法案要求美国交通安全局必须在一年内制定出关于TPMS相关规范[10]。
2002 年 5 月，NTHTSA 制定了 FMVSS 138 法规，规定在美国销售的汽车最大设计重量不超过4.5吨的四轮轿车和商用车中半数必须安装TPMS，到2009年，90%必须安装TPMS，并且此后所有新车必须安装TPMS[11]。美国交通安全局也制定标准规定当汽车轮胎处于缺乏气压达到25%时，胎压监测系统必须向驾驶员发出警告以防止轮胎发生损坏，从而避免汽车在高速行驶中因轮胎故障发生交通事故。
目 录
1 绪论1
1.1 课题研究背景1
1.2 国内外研究状1
2 总体方案3
2.1 设计要求3
2.2 测量方法分析与方案确定4
2.3 总体设计6
3 软件设计7
3.1 发射端程序设计7
3.2 接收端程序设计11
4 系统调试与实验14
结 论18
致 谢19
参考文献20
附录A 信号检测端电路图21
附录B 信号接收端电路图22
附录C 程序清单23
1 绪论
课题研究背景
如今，交通技术越来越便捷，人们出行方式越来越多样化，然而随着交通技术的进步，交通事故的发生也越来越多。而作为汽车高速行驶过程中保证安全行驶最重要的部件，轮胎发生故障是所有交通事故原因之首[1]。同时轮胎发生故障也是在汽车驾驶中最难发现和预防的。根据交通部在零九年发布的交通事故数据表明，全国全年发生二十余万起交通事故，共造成人员死亡六万余人，二十七万余人受伤，共造成经济损失九亿元。对国民安全和国家经济有重大影响。而在所有事故的发生 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
中，半数的交通事故发生是由于轮胎故障，而在轮胎故障中由于轮胎压力过高或过低而引发爆胎而造成事故的情况占所有事故的70%[2]。
2001年，美国发生了一起超过500人伤亡的重大交通事故，引起了美国政府和工业界的关注，而此次事故正是由于汽车上所安装的凡世通轮胎发生故障，最终凡世通公司回收六百万只轮胎。汽车行驶过程中轮胎是唯一与地面接触的部分，同时轮胎承载着全车重量，承受地面带来的摩擦力，因此当轮胎胎压过高或过低时均会产生影响汽车行驶安全的威胁。当轮胎压力过低时，轮胎形变量增大，高速行驶过程中轮胎温度增高容易引发爆胎事故。同时轮胎磨损增大，轮胎寿命降低，使得轮胎在行驶中更容易爆胎[3]。另一方面轮胎压力过低会造成轮胎摩擦阻力增大，造成油耗增大，转向性能降低，容易引发汽车侧翻。当轮胎压力过高时，轮胎与地面接触面积减小，与地面摩擦力减小，汽车制动性能降低，尤其是在雨雪天行驶时对行车安全危害大。有数据显示，当压力比标准值低20%时，轮胎寿命将减少25%；当压力比标准值高25%时，轮胎寿命将减少20%[4]。根据测试数据表明，当汽车车速超过140公里每小时时，发生爆胎后乘员死亡率为100%。同时，汽车轮胎胎压对于能源和经济也有重大影响，据调查，全国汽车每辆车胎压比标准值低0.1kpa，每天将多消耗一万升汽油。因此，准确掌握胎压温度，是提高行车安全和节约能源的有效方法[5]。因此轮胎压力温度监测系统（TPMS）便应运而生。
国内外研究现状
轮胎是保证汽车安全行驶系统的重要部件，是保证汽车在高速行驶过程中不发生事故的最重要部件，其质量的优劣，将直接影响汽车的驱动性、安全性、通过性、稳定性和舒适性等[6]。轮胎压力监测系统（TPMS）的主要作用就是在汽车的行驶过程中进行实时监测轮胎里的压力，对轮胎的胎压急剧降低、胎压过低和胎压过高及时报警，使得驾驶人员能够及时发现，并在第一时间采取相应安全措施，从而保证车辆车况良好，始终处于安全行驶状态，可以有效减少交通事故的发生率[7]。
1.2.1 国内研究现状
汽车轮胎压力及温度实时监测系统（TPMS）在我国研究发展较晚，普遍晚于欧美，从2002年开始，国内才开始出现早期代理国外TPMS产品，但是技术含量较低，规模较小。2003年，上海大众开始研究TPMS计划后，国内TPMS才大规模出现在汽车制造上。经过企业研究与行业发展，目前我国TPMS在技术水平方面已达到与国外相同水平，我国TPMS产业也具有了自主研发能力和自主知识产权[8]。
目前我国具有汽车轮胎胎压温度监测系统（TPMS）生产厂家50多家，但产品质量生产水平参差不齐，且年产量不足，全国TPMS年产量大约在五万套左右。产量较高的企业年产量在七千套左右，低的只有几百套。难以满足每年市场需求。并且市场处于混乱状态，缺乏统一的生产标准及监管体系。所有TPMS企业均遵循自己企业的企业标准，生产各自为政，这不仅导致产品质量参差不齐，还导致同类产品价格相差巨大，同等规格的TPMS系统，价格最便宜的需要2000～3000元，而贵的可达到6000～7000元，而加装了倒车雷达、DVD、警示灯等附加功能后可以达到10000元以上[9]。
目前行业迫切需要制定行业标准及TPMS国家标准，来规范国内TPMS市场及TPMS生产企业。目前，由中国汽车技术研究中心牵头，组成了包括汽车制造企业、轮胎检测科研机构、TPMS 系统制造企业、传感器和芯片制造企业等共百余家单位参加的TPMS标准工作组，同时开始起草制定TPMS行业标准规范。
1.2.2 国外研究现状
美国和日本是全世界最早制定并实施强制实施TPMS系统标准规范的国家，2000年由于凡士林公司汽车轮胎质量导致重大交通事故后，美国政府通过了TREAD法案，该法案要求美国交通安全局必须在一年内制定出关于TPMS相关规范[10]。
2002 年 5 月，NTHTSA 制定了 FMVSS 138 法规，规定在美国销售的汽车最大设计重量不超过4.5吨的四轮轿车和商用车中半数必须安装TPMS，到2009年，90%必须安装TPMS，并且此后所有新车必须安装TPMS[11]。美国交通安全局也制定标准规定当汽车轮胎处于缺乏气压达到25%时，胎压监测系统必须向驾驶员发出警告以防止轮胎发生损坏，从而避免汽车在高速行驶中因轮胎故障发生交通事故。
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