基于射频收发芯片CC1100的TPMS系统

论文摘要

随着汽车工业的发展和道路交通网络的扩大,由此而引起的安全问题在人们的生活中也是日益严重,随之引发的交通事故在不断增多。其中由于轮胎的气压引起的比例非常之高,使得人们对行驶中的轮胎气压的关注日益密切。汽车轮胎压力监测技术是一种能切实有效地防止和减少由于爆胎引起的交通事故的方法。本文在前人已有的研究基础上,提出了基于ZigBee无线网络技术和无线收发芯片CC1100的轮胎实时监测系统的设计方案,并在实验室环境下对整个系统做了软硬件测试,测试结果表明系统的主要设计指标均达到了设计要求。论文首先分析了压力、温度异常时对轮胎的影响,介绍了TPMS在保障行车安全、保护环境等方面的重要意义,分析和比较了目前主要的TPMS设计方案的特点。然后,分析研究了TPMS设计所涉及的信源编码、射频调制、天线的影响等诸多关键技术;并以具体应用环境为研究出发点,在轮胎定位/重定位、软硬件低功耗设计等方面做出了一定程度的改进;根据TPMS系统的功能需求分析了系统接收模块和发射模块的硬件电路,完成了系统电路原理图与PCB图的设计;同时,针对TPMS的具体要求选择了一种低功耗、低成本的通信协议。最后,文章完成了接收模块和发射模块的软件系统:接收模块主要完成信号接收、存储、显示等;发射模块主要实现数据采样、发送等功能,并从采样和传送两方面综合考虑了能耗优化问题,使轮胎模块功耗降低的同时仍具有较好的实时监视能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.1.1 轮胎压力与行车安全
• 1.1.2 轮胎压力与使用寿命
• 1.1.3 汽车爆胎原因
• 1.2 国内外轮胎压力监测技术的发展概况
• 1.3 本课题主要研究的内容及采用ZigBee无线网络技术作为通讯协议的由来
• 第二章 TPMS系统关键技术
• 2.1 信源编码方式
• 2.2 射频调制方式
• 2.2.1 ASK调制解调
• 2.2.2 FSK调制解调
• 2.2.3 ASK，FSK的抗噪声性能比较
• 2.3 天线
• 2.3.1 轮胎中的天线TPMS发送天线的环境分析
• 2.3.2 TPMS天线设计原则
• 2.4 轮胎定位技术
• 2.4.1 轮胎定位和重定位问题
• 2.4.2 TPMS轮胎定位技术
• 第三章 汽车胎压监测系统（TPMS）总体方案设计
• 3.1 TPMS的工作原理及系统设计要求
• 3.1.1 系统工作环境
• 3.1.2 系统功能要求
• 3.1.3 系统技术要求
• 3.2 汽车胎压监测系统（TPMS）方案的硬件总体设计
• 3.2.1 采样发射模块的硬件总体设计
• 3.2.2 接收模块的硬件总体设计
• 3.3 软件的总体设计
• 3.3.1 ZigBee网络标准
• 3.3.2 ZigBee无线网络与其他网络技术的比较
• 3.3.3 ZigBee网络技术在TPMS的应用
• 第四章 无线采样发射模块设计
• 4.1 采样模发射块硬件电路设计
• 4.1.1 使用芯片及外围分析
• 4.1.2 采样模块硬件电路图设计
• 4.2 采样模块软件设计
• 4.2.1 软件设计需要注意的问题
• 4.2.2 采样模块软件整体流程设计
• 第五章 无线接收模块设计
• 5.1 硬件电路元器件的选取
• 5.1.1 LCD 12232
• 5.1.2 键盘
• 5.2 接收模块硬件电路图设计
• 5.2.1 声光报警
• 5.2.2 人机接口
• 5.3 接收模块软件设计
• 5.3.1 无线接收子程序设计
• 5.3.2 LCD显示子程序设计
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.1.1 初步仿真标定
• 6.1.2 工作寿命估算
• 6.2 论文的主要工作与不足之处
• 6.3 TPMS系统的未来展望
• 参考文献
• 已发表学位论文