新型轮胎压力监测系统副机电路设计
摘要
轮胎压力监测系统TPMS(Tire Pressure Monitoring System)主要用于车辆在行驶时对轮胎压力、温度进行实时监测，对轮胎过压、欠压以及漏气等异常情况进行报警，提醒驾车者采取相应的措施，以免造成爆胎事故。是驾车者、乘车人的生命安全预警保障系统。
本课题所在项目采用了一种创新的系统解决方案，对轮胎轮毂结构进行了改造，将产品副机的安装位置由原来安装在轮毂上改在轮毂轴心上，内部增加惯性发电装置，主机与副机之间的信息通过微型无线网桥传递，无线网桥通过自行研制的DCPL总线与主机相连。本课题方案有效的解决了系统电源以及功耗问题，提高了系统运行的可靠性与稳定性。由于安装方式的改变，使得系统的维护也变得简单起来。
本文的主要工作是在理解整个系统的前提下负责副机模块的电路设计。论文首先介绍了目前国外TPMS的解决方案，并分析其存在的不足之处，进而提出自己的解决方案。在详细设计部分，本论文分为硬件设计和软件设计两大部分。论文最后描述了该系统的软硬件调试、测试方法及相关结果。
TPMS is abbreviation of Tire Pressure Monitoring System. It is used in the facet of real-time auto-detection of tire air-pressure and air-temperature when driving. It can give the alarm in order to avoid the traffic accident when the air leaking from the tire, low-air-pressure or high-air-pressure and so on. It is a system of safeguard for drivers and passengers.
This project adopts a new scheme which different from the foreign scheme. We make a small change on the structure of wheel and move the Remote Tire Pressure Monitoring to the axes of wheel. In addition, we add an inertia generator in the TPMS. The host computer communicates with the subsystem by the wireless micro-network-bridge. The wireless micro-network-bridge is connected with the host computer by the DCPL-bus designed by ourselves. This scheme can resolve the problem of power supply effectively and increase the stability and reliability of system. It becomes easier to maintain it as a result of change of installation location.
In the project, I mainly take charge the circuit design of the subsystem. The paper introduces the scheme of foreign TPMS firstly and analyses the shortcoming, then shows the scheme of author. In the part of detail design, it includes two parts: hardware design and software design. In the end, the paper depicts the debugging of software and hardware and methods of test and related results.
本课题所在项目采用了一种创新的系统解决方案，对轮胎轮毂结构进行了改造，将产品副机的安装位置由原来安装在轮毂上改在轮毂轴心上，内部增加惯性发电装置，主机与副机之间的信息通过微型无线网桥传递，无线网桥通过自行研制的DCPL总线与主机相连。本课题方案有效的解决了系统电源以及功耗问题，提高了系统运行的可靠性与稳定性。由于安装方式的改变，使得系统的维护也变得简单起来。
本文的主要工作是在理解整个系统的前提下负责副机模块的电路设计。论文首先介绍了目前国外TPMS的解决方案，并分析其存在的不足之处，进而提出自己的解决方案。在详细设计部分，本论文分为硬件设计和软件设计两大部分。论文最后描述了该系统的软硬件调试、测试方法及相关结果。
TPMS is abbreviation of Tire Pressure Monitoring System. It is used in the facet of real-time auto-detection of tire air-pressure and air-temperature when driving. It can give the alarm in order to avoid the traffic accident when the air leaking from the tire, low-air-pressure or high-air-pressure and so on. It is a system of safeguard for drivers and passengers.
This project adopts a new scheme which different from the foreign scheme. We make a small change on the structure of wheel and move the Remote Tire Pressure Monitoring to the axes of wheel. In addition, we add an inertia generator in the TPMS. The host computer communicates with the subsystem by the wireless micro-network-bridge. The wireless micro-network-bridge is connected with the host computer by the DCPL-bus designed by ourselves. This scheme can resolve the problem of power supply effectively and increase the stability and reliability of system. It becomes easier to maintain it as a result of change of installation location.
In the project, I mainly take charge the circuit design of the subsystem. The paper introduces the scheme of foreign TPMS firstly and analyses the shortcoming, then shows the scheme of author. In the part of detail design, it includes two parts: hardware design and software design. In the end, the paper depicts the debugging of software and hardware and methods of test and related results.
引文
1 石秀山译．西门子防爆智能轮胎．汽车世界，1999(9)：28
2 王海伦，余世明．汽车轮胎压力智能检测系统的无线传输．电气时代，2005(8)：98～99
3 牟恒，孙萌．车胎压力监测系统简述及两种实现方案．汽车电器，2005(11)：54～56
4 袁从贵等．基于GE NovaSensor压力传感器的轮胎压力监控系统设计．塑胶行业应用，2005(7)：132～134
5 曹呈荣，余世明．基于无线通信的汽车轮胎压力监测系统．电子元器件应用，2006(2)：96～98
6 颜重光．TPMS技术发展现状与趋势．棋港电子有限公司
7 罗庆生，韩宝玲．轮胎安全性能智能检测系统无线异步通讯程序的研究与设计．机械与电子，2004(5)：41～44
8 张海峰，汪至中．一种新型的汽车轮胎压力检测系统．电子世界，2005(10)：56～57
9 林颖，王慧．汽车轮胎气压在线监测和自动报警装置的研究．工业仪表与自动化装置，2006(1)：33～35
10 Freescale公司．轮胎压力监控系统(TPMS)和Freescale TPMS解决方案．世界电子元器件，2005(11)：94～98
11 丁力．汽车轮胎压力监测系统．国外传感技术，2004(1)：7～10
12 何为民．低功耗单片机系统设计．北京：北京航空航天大学出版社，1994
13 关德新等编著．单片机外围器件实用手册电源器件分册．北京：北京航空航天大学出版社，1999
14 张毅刚等．MCS-51单片机应用设计[M]．黑龙江哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000
15 管耀武，杨宗德．ARM嵌入式无线通信系统开发实例精讲．北京：电子工业出版社，2006
16 Norm Chapman著，赵福堂等译．汽车电器与电子原理．北京：高等教育出版社，2004
17 姜雪松，陈绮等．印制电路板设计．北京：机械工业出版社，2006
18 徐惠民，安德宁．单片微型计算机原理、接口及应用．北京：北京邮电大学出版社，2003
19 崔胜民等．汽车轮胎行驶性能与测试．北京：机械工业出版社，1998
20 毛潮土，王茂飞．Protel DXP基础教程．北京：清华大学出版社，2005
21 韩建保，陈厉兵．汽车轮胎气压电子实时监测系统．汽车系统，2002(7)：40～41
22 付连兴，吕志东，丁爱东．轮胎气压与轮胎的合理使用．轮胎工业，1999(6)：372～373
23 赵子亮，李杰．使用条件对汽车轮胎寿命的影响．专用汽车，1999(4)：34～37
24 肖志勇，杨小玲等．基于nRF905芯片的无线传输设计与实现．计算机与现代化，2009(9)：121～126
25 杨杰，朱建锋．无线传输中的循环冗余校验码纠错应用扩展．北京理工大学学报，2005(8)：726～729
26 尧鹏，谢志江，余中云．一种高精度数据采集无线传输系统硬件设计．重庆大学学报，2006(4)：9～11
27 常明，赵玉凡等．汽车轮胎中央重放气系统的发展历程．汽车运用，2004(1)
28 陈长艺．为汽车安全系统保驾护航——TPMS技术优势日益突显．Micro-Electronics，2005(10)：23～25
29 王现军，胥爱军．汽车轮胎安全智能检测系统的设计．仪表技术与传感器，2004(8)：30～32
30 J. D. Cullen, N. Arvanitis. In-field trial of a tyre pressure monitoring system based on segmented capacitance rings. Measurement, 2002(32): 181～182
31 Alfred Pohl, G. Ostermayer. Monitoring the Tire Pressure at Cars Using Passive SAW Sensors. IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM, 1997: 471～474
32 钱炜坤，王志国．轮胎压力测试系统参考设计．汽车电子，2004(5)：23～28
33 谈宏华，黎爱琼，涂坦．轮胎压力监测系统(TPMS)设计．机床与液压，2005(9)：129～131
34 敖永才，黄建国．轮胎压力监测系统的软硬件实现方法．汽车电器，2006(1)：55～57
35 魏柠柠．TPMS汽车胎压监测系统的关键技术研究和工程实现．浙江大学硕士学位论文，2006：1～64
36 武传华，兰斌．基于MPXY8020A轮胎压力监控系统的设计．电子工程师，2005(8)：77～78
37 Freescale公司资料．飞思卡尔的轮胎压力监控系统(TPMS)应用指南
38 Motorola. Tire Pressure Monitoring SensorTemperature Compensatedand Calibrated Fully Integrated, Digital Output[EB/O],http://www.motorola.com/brdata/PDFDB/docs/MPXY8020A. May, 2003
39 J.Hill, M.Horton, R.Kling, and L.Krishnamurthi. The plat forms enabling wireless sensor networks. Communications of the ACM.2004(6):41～46
40 M.Fischer. Tire Pressure Monitoring. Verlag Modeme Industrie:2003
41 Nordic Semiconductor ASA.433/868/915MHz RF Transciver with Embedded 8051 Compatible Microcontroller and 4 Input, 10 Bit ADC.2004.6
42 Wallentowitz, H. Riedl, H. Michelin-BMW tire pressure checking system. The first step towards the development of an active tire. Society of Automotive Engineers, 1990, 799-810
43 Hebert, J .Michelin tire monitor (M.T.M.). Proceedings - Society of Automotive Engineers, 1990,921-923
44 Pohl, Alfred, Ostermayer, G. Monitoring the tire pressure at cars using passive SAW sensors. Proceedings of the IEEE Ultrasonics Symposium, v 1,1997,471-474
45 Zhang Zhaohua, Yue Ruifeng.Study on tire pressure monitoring sensor. Zhongguo Jixie Gongcheng/China Mechanical Engineering, v 16, n SUPPL., July, 2005, 191-192
46 Kowalewski, Marcin.Monitoring and managing tire pressure. IEEE Potentials, v 23, n 3, AUG/SEPT, 2004, 8-10
47 Anon.Wireless sensor monitors tire pressure. Machine Design, v 73, n 13, Jul 12, 2001, 48
48 Burcham, Timothy N. Matthes, R.MOBILE SOIL-TIRE PRESSURE SENSING SYSTEM. Paper - American Society of Agricultural Engineers, 1985, 18
49 Yamagiwa, Toshio.Development of a tire pressure monitoring system for motorcycles. JSAE Review, v 24, n 4, October, 2003, 495-496
50 Yegin, Korkut, Gleeson, Jon P. On-glass diversity tire pressure monitoring and FM antenna systems. IEEE Antennas and Propagation Society, AP-S International Symposium (Digest), v 1 B, 2005 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium and USNC/URSI Meeting, Digest, 2005, 88-91
2 王海伦，余世明．汽车轮胎压力智能检测系统的无线传输．电气时代，2005(8)：98～99
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36 武传华，兰斌．基于MPXY8020A轮胎压力监控系统的设计．电子工程师，2005(8)：77～78
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43 Hebert, J .Michelin tire monitor (M.T.M.). Proceedings - Society of Automotive Engineers, 1990,921-923
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45 Zhang Zhaohua, Yue Ruifeng.Study on tire pressure monitoring sensor. Zhongguo Jixie Gongcheng/China Mechanical Engineering, v 16, n SUPPL., July, 2005, 191-192
46 Kowalewski, Marcin.Monitoring and managing tire pressure. IEEE Potentials, v 23, n 3, AUG/SEPT, 2004, 8-10
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48 Burcham, Timothy N. Matthes, R.MOBILE SOIL-TIRE PRESSURE SENSING SYSTEM. Paper - American Society of Agricultural Engineers, 1985, 18
49 Yamagiwa, Toshio.Development of a tire pressure monitoring system for motorcycles. JSAE Review, v 24, n 4, October, 2003, 495-496
50 Yegin, Korkut, Gleeson, Jon P. On-glass diversity tire pressure monitoring and FM antenna systems. IEEE Antennas and Propagation Society, AP-S International Symposium (Digest), v 1 B, 2005 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium and USNC/URSI Meeting, Digest, 2005, 88-91
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