基于单片机轮胎故障难预防（带开题报告）
基于单片机轮胎故障难预防（带开题报告）[20191230145601]
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1 引言
目录：随着社会的进步，汽车使用越来越普遍，人们出门已经离不开汽车，然而随着汽车数量的增多，交通事故也随之增多。人们关心的问题不再是每家的经济问题，而是汽车行驶的安全问题。据交通事故原因调查显示，40%以上都是由于汽车胎压超出正常值造成的，在高速公路上这一比例更高达70%。由此可见，汽车胎压问题不容小觑，轮胎压力检测系统（Tire Pressure Monitoring System，简称TPMS）应运而生，目的是对汽车胎压进行实时的检测在汽车行驶的过程中，当汽车轮胎气压过低或气压过高时进行报警，保证行车的安全。
单片机是计算机技术的一个分支，应用于生活中的各个领域，带动着传统控制检测的更新。对于应用系统中的实时检测和自动控制，单片机通常是作为一个核心部件来使用，我们在使用单片机的过程中，通常会根据具体应用的对象，配以其他器件的完善单片机的功能。在胎压检测中引入单片机，更加方便了对汽车胎压的检测。单片机的应用能够使各个模块很好的配合，更好的实现设计需要的功能。
在汽车胎压检测报警设计中，加入报警装置，能够及时有效的提醒驾驶员，在汽车胎压超出正常范围时能够及时发现，减少交通事故的发生。同时，还设置了按键查询记录功能，此功能可以更好的反映汽车轮胎安全问题，为驾驶员提供了检测汽车轮胎安全的很好的参数。本次设计的课题是智能汽车胎压检测报警设计，要做好这项课题，融入以上功能，必须做好一下相关分析与了解。
1.1 课题研究的背景和意义
众所周知，自古以来交通就是经济发展的前提，交通发达了，经济才能提上去。古有京杭大运河，现有高速公路，这使车辆行驶速度有了大幅度的提高。作为汽车的重要组成部件——轮胎，成了汽车行驶安全的一大隐患。车辆在行驶的过程中，由于速度过高或者其他的因素引起的汽车胎压过高或过低使轮胎爆裂，从而导致交通事故的悲剧也越来越多。???
轮胎故障是汽车在高速行驶中最令驾驶者担心和最难预防的,许多突发性交通事故的发生也是因为轮胎故障而导致的。美国汽车工程师学会的调查统计显示,美国由于轮胎故障引起的交通事故每年有26万,其中75%的轮胎故障是由于轮胎气压不足或渗漏造成的。在2000年,FIRESTONE轮胎出现了重大的质量问题，造成超过100人死亡、400人受伤,于2000年8月收回650万只轮胎,美国政府对此事件给予高度关注。
近几年来,据有关报道显示，我国道路交通安全形势严峻，自1991～2000年每年交通死亡人数连年增长,在高速公路上由爆胎引发的交通事故占事故总数的70%。
汽车轮胎爆裂而导致的交通事故，给人们带来了巨大的精神损失和经济损失，有效地减少此类交通事故的发生以及如何防止汽车在行驶中爆裂已经成为汽车安全驾驶的基本问题。汽车行驶的过程中，保持标准的胎压行驶并且能够实时的检测胎压是有效减少由于汽车胎压而导致交通事故的方法。在汽车行驶的过程中实时检测汽车胎压，当检测到的汽车胎压高于或低于已设定的汽车标准胎压值时，能够实现报警功能。从而达到保障行车安全，保障驾车者、乘车人的生命安全的目的,于是汽车轮胎气压监测系统TPMS(Tire Pressure Monitoring System)开始得到开发与使用。
1.2 国内外的研究情况
衡量汽车性能的综合标志，轮胎无疑于最具有说服力。轮胎影响汽车行驶的安全性，因此，为了提高汽车的综合性能，更为了提高汽车行驶的安全性。国内外专家对此对进行了大量的研究。
1.2.1 国外研究现状
国外由于立法较早，因此TPMS较为成熟，主要生产商有加拿大斯马轮胎设备(Smar Tire Systems)公司、米其林集团公司、固特异轮胎橡胶公司、日本横滨公司和诺基亚轮胎公司等。
米其林集团公司、固特异轮胎橡胶公司开发出将压力检测和信号发射装置在轮胎制造的成型过程中埋入轮胎壁内的方法，它能够在1～7年的整个寿命期间发挥作用；作为信号接收装置做成如手机的手握式解码读出器，可方便驾驶者出车时插装在车上，下车后随身携带。
美国固特异轮胎橡胶公司以RFID技术作为研发智能轮胎。该公司和西门子VDO汽车配件公司合作，成功研发出一种钮扣电池般大小的带RFID卡传感器。该传感器除了能够感知轮胎内的气压、胎体温度的变化并发射反映这种变化的信号外，还具有标识轮胎的功能，也就是说，它既可用于轮胎气压监测，还可以查询轮胎胎压的历史记录。
1.2.2 国内研究现状
相对国外来说国内胎压检测系统起步较晚，国内有许多汽车配件商都是代销售国外的TPMS系统。生产及正在研究TPMS的企业和厂家大概有200多家，主要有上海泰好电子科技有限公司、深圳市瑞电通信电子有限公司、上海保隆实业有限公司佛山市朗杰电子科技有限公司、福州东球金口哨轮胎防爆有限公司等。高校及科研院所方面，吉林大学、北京理工大学、江苏大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所等都有学者对TPMS相关技术进行理论研究。
国内一些厂家生产的TPMS基本是靠引进国外公司轮胎压力监测系统开发平台及生产线，核心技术都掌握在国外厂家中，没有自主知识产权可言。上海交通大学进行的TPMS的开发研究，他们推出的SAW传感器能同时测量轮胎内压力、温度和发射数据，不仅实现了智能轮胎信息的无源测量和无线发送，而且拥有了中国人自主的知识产权。
2004年9月，清华同方推出了目前国内技术最先进、使用最简便的汽车轮胎压力监测系统。这一安全技术产品能够自动检测轮胎温度及胎压，实时发出警告声，提醒驾驶者采取措施，以防爆胎事故发生。在2005年，我国首款无源汽车轮胎压力监视系统在浙江省杭州研制成功。据介绍，无源TMPS采用仅有樟脑丸大小的微震动发电机供电。
1.3 本设计研究内容
本设计主要是运用在校四年期间我们所学的专业理论知识，如电路、模电、单片机、C语言等设计一个基本的TPMS系统。实现在汽车行驶过程中由于汽车胎压过高或过低而导致爆胎造成危险，对轮胎气压进行实时自动监测进行报警，提供查询历史记录及定位出现问题的轮胎，以确保行车安全。本课题设计的TPMS系统应当具备以下特性：
（1）实时检测并分析各轮胎压力情况。
（2）可根据轮胎的不同设置不同胎压报警值。
（3）当检测到轮胎胎压过高或过低时，液晶屏上定位并显示超出胎压的轮胎值，警示灯亮起，并发出相应不同于其他提示音的蜂鸣声。（如：驻车制动提示音；大灯提示音；车门未关提示音等有明显区别。)
（4）可以利用查询功能键，查询胎压历史记录。
2 方案设计
2.1 设计的方案思路
本设计通过压力传感器采集轮胎内压力情况， 经模数转化后发送到单片机内，单片机随后将数据进行分析后进行相应的处理，然后在显示面板进行数据的显示，如果轮胎压力超出正常设定的范围是，进行相应的报警处理。本设计设定历史查询的功能，就是通过按键可以查询胎压历史记录，并且能够进行删除、返回功能，由此，实现了轮胎压力检测和报警的功能。?
2．2设计方案
汽车胎压检测报警系统主要是实时检测汽车胎检测压，对汽车胎压及时的进行分析处理。本设计以STC89C51单片机为核心芯片，通过定时器中断和外部中断来循环检测汽车四个轮胎的胎压值，并将检测到的胎压值与已设定的正常胎压值进行比较，以此来处理分析汽车胎压值是否超出正常胎压值得范围。将数据处理分析后，来判断液晶上的显示内容及是否报警，除此之外，设置的历史查询功能，是每50ms扫描一次按键，若无按键按下，液晶屏则显示当前检测到的胎压值；若有按键按下，系统判断是哪一个按键被按下，查询记录被按下，若之前有胎压超出的历史记录，液晶屏上则显示超出的轮胎胎压值及超出的时间，若无记录，则显示无记录。删除记录被按下，删除之前胎压检测历史记录；返回检测被按下，则返回到当前检测胎压的状态。图2-1为方案总体设计图。 图2-1 方案总体设计图
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1 引言
目录：随着社会的进步，汽车使用越来越普遍，人们出门已经离不开汽车，然而随着汽车数量的增多，交通事故也随之增多。人们关心的问题不再是每家的经济问题，而是汽车行驶的安全问题。据交通事故原因调查显示，40%以上都是由于汽车胎压超出正常值造成的，在高速公路上这一比例更高达70%。由此可见，汽车胎压问题不容小觑，轮胎压力检测系统（Tire Pressure Monitoring System，简称TPMS）应运而生，目的是对汽车胎压进行实时的检测在汽车行驶的过程中，当汽车轮胎气压过低或气压过高时进行报警，保证行车的安全。
单片机是计算机技术的一个分支，应用于生活中的各个领域，带动着传统控制检测的更新。对于应用系统中的实时检测和自动控制，单片机通常是作为一个核心部件来使用，我们在使用单片机的过程中，通常会根据具体应用的对象，配以其他器件的完善单片机的功能。在胎压检测中引入单片机，更加方便了对汽车胎压的检测。单片机的应用能够使各个模块很好的配合，更好的实现设计需要的功能。
在汽车胎压检测报警设计中，加入报警装置，能够及时有效的提醒驾驶员，在汽车胎压超出正常范围时能够及时发现，减少交通事故的发生。同时，还设置了按键查询记录功能，此功能可以更好的反映汽车轮胎安全问题，为驾驶员提供了检测汽车轮胎安全的很好的参数。本次设计的课题是智能汽车胎压检测报警设计，要做好这项课题，融入以上功能，必须做好一下相关分析与了解。
1.1 课题研究的背景和意义
众所周知，自古以来交通就是经济发展的前提，交通发达了，经济才能提上去。古有京杭大运河，现有高速公路，这使车辆行驶速度有了大幅度的提高。作为汽车的重要组成部件——轮胎，成了汽车行驶安全的一大隐患。车辆在行驶的过程中，由于速度过高或者其他的因素引起的汽车胎压过高或过低使轮胎爆裂，从而导致交通事故的悲剧也越来越多。???
轮胎故障是汽车在高速行驶中最令驾驶者担心和最难预防的,许多突发性交通事故的发生也是因为轮胎故障而导致的。美国汽车工程师学会的调查统计显示,美国由于轮胎故障引起的交通事故每年有26万,其中75%的轮胎故障是由于轮胎气压不足或渗漏造成的。在2000年,FIRESTONE轮胎出现了重大的质量问题，造成超过100人死亡、400人受伤,于2000年8月收回650万只轮胎,美国政府对此事件给予高度关注。
近几年来,据有关报道显示，我国道路交通安全形势严峻，自1991～2000年每年交通死亡人数连年增长,在高速公路上由爆胎引发的交通事故占事故总数的70%。
汽车轮胎爆裂而导致的交通事故，给人们带来了巨大的精神损失和经济损失，有效地减少此类交通事故的发生以及如何防止汽车在行驶中爆裂已经成为汽车安全驾驶的基本问题。汽车行驶的过程中，保持标准的胎压行驶并且能够实时的检测胎压是有效减少由于汽车胎压而导致交通事故的方法。在汽车行驶的过程中实时检测汽车胎压，当检测到的汽车胎压高于或低于已设定的汽车标准胎压值时，能够实现报警功能。从而达到保障行车安全，保障驾车者、乘车人的生命安全的目的,于是汽车轮胎气压监测系统TPMS(Tire Pressure Monitoring System)开始得到开发与使用。
1.2 国内外的研究情况
衡量汽车性能的综合标志，轮胎无疑于最具有说服力。轮胎影响汽车行驶的安全性，因此，为了提高汽车的综合性能，更为了提高汽车行驶的安全性。国内外专家对此对进行了大量的研究。
1.2.1 国外研究现状
国外由于立法较早，因此TPMS较为成熟，主要生产商有加拿大斯马轮胎设备(Smar Tire Systems)公司、米其林集团公司、固特异轮胎橡胶公司、日本横滨公司和诺基亚轮胎公司等。
米其林集团公司、固特异轮胎橡胶公司开发出将压力检测和信号发射装置在轮胎制造的成型过程中埋入轮胎壁内的方法，它能够在1～7年的整个寿命期间发挥作用；作为信号接收装置做成如手机的手握式解码读出器，可方便驾驶者出车时插装在车上，下车后随身携带。
美国固特异轮胎橡胶公司以RFID技术作为研发智能轮胎。该公司和西门子VDO汽车配件公司合作，成功研发出一种钮扣电池般大小的带RFID卡传感器。该传感器除了能够感知轮胎内的气压、胎体温度的变化并发射反映这种变化的信号外，还具有标识轮胎的功能，也就是说，它既可用于轮胎气压监测，还可以查询轮胎胎压的历史记录。
1.2.2 国内研究现状
相对国外来说国内胎压检测系统起步较晚，国内有许多汽车配件商都是代销售国外的TPMS系统。生产及正在研究TPMS的企业和厂家大概有200多家，主要有上海泰好电子科技有限公司、深圳市瑞电通信电子有限公司、上海保隆实业有限公司佛山市朗杰电子科技有限公司、福州东球金口哨轮胎防爆有限公司等。高校及科研院所方面，吉林大学、北京理工大学、江苏大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所等都有学者对TPMS相关技术进行理论研究。
国内一些厂家生产的TPMS基本是靠引进国外公司轮胎压力监测系统开发平台及生产线，核心技术都掌握在国外厂家中，没有自主知识产权可言。上海交通大学进行的TPMS的开发研究，他们推出的SAW传感器能同时测量轮胎内压力、温度和发射数据，不仅实现了智能轮胎信息的无源测量和无线发送，而且拥有了中国人自主的知识产权。
2004年9月，清华同方推出了目前国内技术最先进、使用最简便的汽车轮胎压力监测系统。这一安全技术产品能够自动检测轮胎温度及胎压，实时发出警告声，提醒驾驶者采取措施，以防爆胎事故发生。在2005年，我国首款无源汽车轮胎压力监视系统在浙江省杭州研制成功。据介绍，无源TMPS采用仅有樟脑丸大小的微震动发电机供电。
1.3 本设计研究内容
本设计主要是运用在校四年期间我们所学的专业理论知识，如电路、模电、单片机、C语言等设计一个基本的TPMS系统。实现在汽车行驶过程中由于汽车胎压过高或过低而导致爆胎造成危险，对轮胎气压进行实时自动监测进行报警，提供查询历史记录及定位出现问题的轮胎，以确保行车安全。本课题设计的TPMS系统应当具备以下特性：
（1）实时检测并分析各轮胎压力情况。
（2）可根据轮胎的不同设置不同胎压报警值。
（3）当检测到轮胎胎压过高或过低时，液晶屏上定位并显示超出胎压的轮胎值，警示灯亮起，并发出相应不同于其他提示音的蜂鸣声。（如：驻车制动提示音；大灯提示音；车门未关提示音等有明显区别。)
（4）可以利用查询功能键，查询胎压历史记录。
2 方案设计
2.1 设计的方案思路
本设计通过压力传感器采集轮胎内压力情况， 经模数转化后发送到单片机内，单片机随后将数据进行分析后进行相应的处理，然后在显示面板进行数据的显示，如果轮胎压力超出正常设定的范围是，进行相应的报警处理。本设计设定历史查询的功能，就是通过按键可以查询胎压历史记录，并且能够进行删除、返回功能，由此，实现了轮胎压力检测和报警的功能。?
2．2设计方案
汽车胎压检测报警系统主要是实时检测汽车胎检测压，对汽车胎压及时的进行分析处理。本设计以STC89C51单片机为核心芯片，通过定时器中断和外部中断来循环检测汽车四个轮胎的胎压值，并将检测到的胎压值与已设定的正常胎压值进行比较，以此来处理分析汽车胎压值是否超出正常胎压值得范围。将数据处理分析后，来判断液晶上的显示内容及是否报警，除此之外，设置的历史查询功能，是每50ms扫描一次按键，若无按键按下，液晶屏则显示当前检测到的胎压值；若有按键按下，系统判断是哪一个按键被按下，查询记录被按下，若之前有胎压超出的历史记录，液晶屏上则显示超出的轮胎胎压值及超出的时间，若无记录，则显示无记录。删除记录被按下，删除之前胎压检测历史记录；返回检测被按下，则返回到当前检测胎压的状态。图2-1为方案总体设计图。 图2-1 方案总体设计图
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