汽车胎温胎压无线监测系统研究与实现

论文摘要

轮胎温度压力监测系统(TPMS)对于驾驶员安全行车至关重要,一个性能良好的TPMS能够延长车辆轮胎的使用寿命,减少车辆的油耗,最重要的是它能够减少甚至避免由于汽车轮胎问题可能引起的交通事故。TPMS是驾驶员生命安全的一个重要保障,因此自上世纪90年代末TPMS产品问世以来发展迅速,普及率逐年增高。本文研究的汽车胎温胎压无线监测系统是在哈尔滨威帝汽车电子有限公司委托下针对国产客车和载重卡车的装车需求而提出的。该项目在市场现有产品的基础上提出了一种具有竞争力的解决方案,具有很强的市场竞争力和良好的市场前景。文中详细介绍了汽车胎温胎压无线监测系统的设计原理。主要涉及到了发射模块的软硬件设计和接收模块的软硬件设计二大部分。发射模块的设计包括微控制器系统设计,天线设计,低功耗设计,以及应用软件设计；接收模块的设计包括微控制器系统设计,人机交互界面设计,射频模块设计等。文中提出了一种纯软件的轮胎定位技术方便了系统初装和轮胎更换,接收模块应用软件设计引入了兼容多种型号车辆的设计思路；创新性的提出了采用两片ASK芯片设计实现FSK发射机的方案,收到了增强发射功率3dB的效果；为了解决发射模块装入汽车轮胎内受车轮钢网和钢鼓屏蔽的影响导致个别位置出现发射信号“盲点”的问题,发明了一种用加速度传感器数据控制TPMS发射模块定位发射的方法,并从理论和工程的角度给出了具体实现方案。本文设计的汽车轮胎温度压力无线监测系统已通过硬件验证,批量产品测试。目前已由哈尔滨威帝汽车电子有限公司批量生产。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和目的
• 1.2 国内外技术研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容及安排
• 第2章 汽车胎温胎压无线监测系统方案设计
• 2.1 系统设计的需求分析
• 2.1.1 系统功能要求
• 2.1.2 系统主要技术指标
• 2.2 系统总体方案设计
• 2.2.1 数据采集发射模块
• 2.2.2 无线中继模块
• 2.2.3 接收显示模块
• 2.3 系统协议介绍
• 2.3.1 系统通信协议
• 2.3.2 数据采集发射模块低功耗协议
• 2.4 关键技术及创新
• 2.4.1 循环冗余校验增加数据的可靠性
• 2.4.2 轮胎安装定位
• 2.4.3 无线中继器
• 2.4.4 ASK模拟FSK调制
• 2.4.5 数据采集发射模块轮胎内部定位
• 2.5 本章小结
• 第3章 数据采集发射模块的设计
• 3.1 数据采集发射模块硬件电路设计
• 3.1.1 FSK射频电路设计
• 3.1.2 SP30T电路设计
• 3.1.3 电源电路设计
• 3.1.4 发射模块天线设计
• 3.1.5 发射模块PCB设计
• 3.2 数据采集发射模块软件设计
• 3.2.1 数据采集发射模块程序软件概述
• 3.2.2 数据采集发射模块存储空间分配和使用说明
• 3.2.3 SP30T初始化程序设计
• 3.2.4 FSK调制信号连续发射程序
• 3.2.5 获取轮胎信息子程序设计
• 3.2.6 报警检测子程序
• 3.2.7 发射子程序组程序设计
• 3.2.8 间隔定时器程序设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 接收显示模块和无线中继模块的设计
• 4.1 接收显示模块硬件电路设计
• 4.1.1 电源电路设计
• 4.1.2 射频电路设计
• 4.1.3 液晶显示电路设计
• 4.1.4 其它功能电路设计
• 4.1.5 微控制器电路设计
• 4.1.6 PCB设计
• 4.2 接收显示模块软件设计
• 4.2.1 接收显示模块应用程序设计说明
• 4.2.2 存储器空间分配和使用说明
• 4.2.3 数据包的接收程序设计
• 4.2.4 数据包的处理程序设计
• 4.2.5 人机接口信息输出设计
• 4.2.6 人机接口信息输入设计
• 4.3 无线中继模块的设计
• 4.3.1 无线中继模块硬件电路说明
• 4.3.2 无线中继模块软件设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统产品化说明和性能分析测试
• 5.1 系统产品化说明
• 5.1.1 产品图片
• 5.1.2 产品性能指标
• 5.2 系统性能分析测试
• 5.2.1 系统通信误包率测算方法
• 5.2.2 系统工作寿命估计
• 5.3 本章小结
• 第6章 发射模块定位发射的方法研究
• 6.1 发射模块定位发射的意义
• 6.2 用加速度传感器数据控制模块定位发射的方法
• 6.2.1 加速度传感器的选择和放置要求
• 6.2.2 加速度传感器估算车速
• 6.2.3 用加速度传感器实现定位发射
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录A 接收显示模块主循环流程图
• 附录B 接收显示模块原理图