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胎压监测系统是确保汽车安全行驶的重要组成部分,随着汽车数量的增加,交通事故频发,其中轮胎压力不正常是导致事故的常见原因之一。单片机在胎压监测系统中的应用,因其可靠性高、成本较低,成为了研究的热点。直接式和间接式是目前主要的胎压检测方法,直接式测量方法更为可靠和方便,因此在本文中采用。文章详细阐述了胎压监测系统的设计过程,包括硬件选择、低频唤醒技术、无线传输方案等。 在系统设计中,选择了SP12传感器作为胎压检测的核心组件,该传感器具备高精度和低功耗的特点,是汽车专用的数字式胎压监测传感器。为降低功耗,采用低频唤醒技术,通过MC33690芯片在驾驶室内产生低频信号并唤醒单片机,同时在轮胎内部安装LC低频信号接收电路以接收唤醒信号。此外,为了确保系统的稳定供电,选用了ABLE公司的ER2450电池作为电源。 在信息传输方面,采用NRF24L01射频芯片进行无线通信,以传输胎压数据。同时,系统采用频分方法结合跳频接收技术来解决车轮位置的识别问题,定位精度可以达到千帕级别。整个监测系统的使用范围覆盖了100-400千帕,系统精度为1.4千帕,能有效监测和预警轮胎压力异常,减少因胎压问题导致的交通事故。 通过以上方案设计,胎压监测系统能够准确获取轮胎的实时压力信息,并及时向驾驶员提供反馈,从而有效防止因轮胎压力不正常导致的爆胎等危险情况,极大提升了行车安全。该设计在实际应用中具有重要的现实意义和广泛的应用前景。
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摘要
随着时代发展和科技进步汽车已成为了人们常用的且离不开的交通工具。
随着汽车数量的增多交通事故发生的数量也越来越多,而其中汽车轮胎压力正
常与否成为重要因素。
据汽车工程师学会统计,美国每年由于轮胎欠压以及渗漏造成的有 26 万
左右起交通事故。而在中国这原因也高达有大约 70%。所以,对汽车爆胎的监
测和解决方法已成为安全驾驶的重要发展方向,而其中确保轮胎有着正常合适
的胎压是解决的这个问题的重中之重。目前成熟的汽车压力检测系统有直接式
和间接式。
因为直接测量方法可靠方便,所以在本文中我选用了这种方法。另外在文
中对多种传感器进行了比较最终确定方案为使用 SP12 传感器,SP12 作为一种
数字式汽车专用胎压监测传感器具有优良的性能。为了降低功耗,本文采用了
低频唤醒方法。所谓的低频唤醒方法,就是在驾驶室内用 MC33690 芯片构成
了低频信号发射电路,同时我在轮胎内部安装了 LC 低频信号接收电路,用于
接收唤醒信号,从而唤醒单片机。最后,为了提供稳定的电源用于给系统供电,
我选用了 ABLE〔爱博尔〕公司的 ER2450。
另外因为文中数据大多为通过无线传输,所以我选用 NRF24L01 射频芯片
进行传输信息。而定位问题则是利用频分方法结合跳频接收方式来确定车轮位
置。该监测系统的使用范围是 100-400 千帕,系统精度可以到达千帕。
关键词: 汽车胎压 监测 SP12 NRF24L01

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Abstract
With the development of science technology and economics, car
has been important vehicle that people can not been without. However,
the increasement of the amount of cars leads to more and more traffic
accidents happened. In these, the pressure of tyre is key factor.
According to SAE (society of automotive engineers), about
260,000 accidents is caused by the lack of pressure of tyre. And in
china, about 70% accidents are caused by tyre burst. So, preventing tyre
burst has been an important issue. As far, TPMS is divided into two
kinds—directly and indirectly. In this paper, I select the first one for its
convenience.
In addition, compare of three kinds of sensors is made. At last,
SP12 is chosen. As a kind of sensor used specially in car, SP12 has a
good character. To lower the power consumption, I choose the mode of
awakening by low frequency. MC33690 is used to transfer a signal with
a low frequency. And this signal is received by a LC circuit. To support
a steady power, ER2450 was used, which is made by ABLE company.
The most of information is transferred in the mode of wireless.
NRF24L01 is used to transfer pressure. And which tyre can be located
because the frequency of transferring in every tyre is different. The
range of working is from 100KPa to 400KPa. The precision is 1.4KPa.

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Key words: tyre pressure monitoring SP12 NRF24L0

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目 录
摘要.............................................................................................................I
ABSTRACT...............................................................................................II
1 绪论 .........................................................................................................1
课题产生背景及其意义 ............................................................................................1
国内外发展状况 ........................................................................................................1
拟采取的研究方法及选用技术 ................................................................................2
本论文的内容简介 ....................................................................................................3
2 TPMS 分类及原理介绍..........................................................................4
2.1 间接式..................................................................................................................4
2.1.1 计算式间接...................................................................................................4
2.1.2 磁敏式间接...................................................................................................4
2.1.3 基于 SAW 方式............................................................................................5
直接式 ........................................................................................................................5
3 系统的总体设计 ....................................................................................7
系统的需求分析 ........................................................................................................7
3.1.1 工作环境.......................................................................................................7
3.1.2 技术分析.......................................................................................................7
3.1.3 汽车轮胎爆胎原因分析...............................................................................7
3.2 系统的总体设计..................................................................................................8
总体设计.................................................................................................................8
检测模块设计.........................................................................................................9
主机部分设计.........................................................................................................9
4 元器件介绍 ..........................................................................................10

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4.1 传感器................................................................................................................10
英飞凌的 SP12,SP12T,SP30 .............................................................................10
飞思卡尔的 MPXY8300 系列 .............................................................................11
4.1.3 GE 的 NPX 系列..........................................................................................12
三种传感器比较...................................................................................................12
4.2 MCU ...................................................................................................................13
4.3 RF 射频收发芯片...............................................................................................13
模块简介:...........................................................................................................13
模块电气特性.......................................................................................................14
4.3.3 模块引脚说明.............................................................................................14
4.3.4 模块与单片机接口电路.............................................................................15
4.3.5 工作模式控制.............................................................................................16
4.3.6 数据和控制接口.........................................................................................16
4.4 MC33690 ............................................................................................................17
特点.......................................................................................................................17
4.4.2 引脚图.........................................................................................................18
4.5 供电电源............................................................................................................18
4.6 天线....................................................................................................................18
4.7 液晶屏................................................................................................................19
4.8 结论....................................................................................................................19
5 系统关键问题的解决 ..........................................................................20
5.1 功耗问题............................................................................................................20
5.2 轮胎定位问题....................................................................................................20
5.3 NRF24L01 跳频接收 .........................................................................................21
6 硬件设计 ..............................................................................................22
6.1 传感器部分电路设计........................................................................................22
采样端 RF 发射部分电路设计 ...............................................................................22
6.3 低频信号接收电路............................................................................................23
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