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直接式轮胎压力监测系统的设计与研究
| 论文题名： | 直接式轮胎压力监测系统的设计与研究 |
| 关键词： | 微机电系统;传感器;汽车轮胎;轮胎压力;监测系统 |
| 摘要： | 凡士通轮胎的质量问题造成了上千人的伤亡，导致凡士通被迫一次召回了650万只轮胎，这件事引起了人们对于汽车轮胎安全的极大关注，美国政府也因此通过立法，在新出厂的汽车上强制安装实时监视轮胎压力的装置，确保行车安全。TPMS(轮胎压力监视系统)应运而生，它的主要作用是实时监测轮胎气压，当检测到轮胎状态异常时发出警报，提示驾驶员及时采取有效的应对措施。与此同时，出于对能源日渐枯竭和对环境日益恶化的忧虑，人们对于汽车节能降耗的要求与日俱增，TPMS也被用于保持标准轮胎气压，达到减少轮胎磨损，降低油耗的目的。本文针对基于MEMS(微机电系统)传感器SP12的有源直接式TPMS系统进行了设计和研究。研究内容如下： (1)确定TPMS系统的构成方案 通过对TPMS系统的功能和性能需求的分析，选择了由传感器直接测量参数并且通过无线收发电路传递数据的直接式TPMS构成方案。采用双向无线收发电路，在轮胎安全时采用单工通信的方式减少电能消耗，在轮胎状态异常时采用半双工通信方式保障通信的可靠性。 (2)解决TPMS研制的关键问题 通过设置睡眠功能、自动调整发射数据的频度、减少发射端MCU(单片机)工作量、延长电池寿命等方法减小了系统功耗；用比较连续两次加速度测量结果实现汽车移动的判断；用定时唤醒加汽车移动检测的方式唤醒睡眠状态下的发射端电路；将发射端模块按照不同的安装位置分成五种类型，通过通信协议进行类型识别，通过传感器ID进行身份识别，综合轮胎的类型信息和身份信息实现轮胎的定位和重定位功能；提供故障自检功能提高了整个系统运行的可靠性。 (3)提供TPMS简洁的交互界面 仅使用两个按键来完成TPMS系统的手动设置，简化了面板，便于操作。通过按键的配合，实现温度和压力阈值的调整、换胎后轮胎位置的识别等功能。 (4)TPMS软硬件设计与测试 通过基于MEMS传感器芯片的TPMS总体设计、器件选型、电路设计、无线网络设计以及程序设计，再经仿真器及KEIL C等开发工具对系统进行调试和功能测试，使之达到设计要求。 本文提出的轮胎定位和重定位功能的实现方案简单可靠；节电和唤醒功能使得系统功耗的减少行之有效；按键操作功能易于实现和便于功能扩展，界面友好。对于工程实际应用具有指导作用。 |
| 作者： | 陈勇 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 李伯全;丁建宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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