汽车轮胎压力监测系统

1、内蒙古化工职业学院毕业设计（论文）用纸汽车轮胎压力监测系统摘 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曰益严重，引发的交通事故也在不断增多。其中由轮胎气压引起的事故比例非常之高，使得人们对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的防止和减少由于轮胎引起的交通事故的方法。本设计介绍轮胎压力监测系统（TPMS）的电路设计和相关技术问题。TPMS系统由压力传感器模块和中央接收机组成。压力传感器SP12、微控制器和433 MHz收发一体射频IC(nRF401)组成了压力传感器模块，负责轮胎压力的采集和发射。然后接收机接收压力信息，并进行处理

2、。该系统可随时测定每个轮胎内部的实际温度、 压力值 ,及时报警 ,有效避免事故的发生。关键词：TPMS；轮胎压力监测；射频；压力传感器；微控制器1目 录第1章 绪 论1.1 课题研究的背景和意义 1第2章 系统设计 22.1.1汽车轮胎压力监测报警系统的基本工作原理 22.1.2设计方案 3 2.2系统硬件电路设计 42.2.1 单片机控制模块 4 2.2.2射频电路 7 2.2.3螺旋天线的结构 102.2.4传感器电路 112.2.5 LCD显示 13 2.2.6系统功耗 19第3章 汽车轮胎压力监测系统的软件设计 20 3. 1 采样端的软件设计 21 3.1.2采样端工作流程介绍 21

3、3.1.3采样端的软件流程设计223.1.4软件异步串行通讯 233.2接收端软件设计 253.2.1接收端的通信流程介绍 263.2.2接收端的软件流程设计 273.3 PROTEUS 仿真 29第四章结论 29 附录1 系统硬件原理图 30 参考文献 31致谢 32 3内蒙古化工职业学院毕业设计（论文）用纸第1章 绪 论1.1 课题研究的背景和意义随着汽车工业的不断发展，交通越来越便利，而随之引发的交通事故也在不断增多，其中由于轮胎的气压引起的比例非常高，这就使得人们需要对行驶中的轮胎气压进行关注。轮胎气压影响着汽车的使用性能和轮胎的寿命。当前，轮胎爆胎，疲劳驾驶，超速行驶已经成为高速公路

4、事故的三大杀手。其中，轮胎爆胎由于其不可预测性和无法控制而成为首要因素。有人曾经用一句话来概括轮胎的重要性：当一个人坐到汽车里面以后，这个人实际上就交给了汽车；一旦汽车行驶起来，这个人实际上就全部交给了汽车。在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计，在中国高速公路上发生的交通事故有70是由于爆胎引起的，而在美国这一比例则高达80。怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。据国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析，保持标准的汽车轮胎气压正常与稳定和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。而汽车轮胎压力监视系统(Tire Pressure M

5、onitoring System，简称TPMS)毫无疑问将是理想的工具。在客车和轻型卡车上必须安装轮胎气压监测系统(TPMS)以便在轮胎气压低于规定值时发出警报。于是，汽车轮胎气压监测技术应运而生。在未来汽车上加装轮胎压力监测系统（TPMS），也必将和ABS、安全气囊一样，是必然的发展趋势。轮胎压力监测系统全天候对轮胎里的压力进行监测，对轮胎的漏气和低压、高压进行报警，使车辆始终处于安全运行状态。 11第2章 系统设计2.1.1汽车轮胎压力监测报警系统的基本工作原理本系统通过全天候对轮胎里的压力进行监测，对轮胎的漏气和低压、高压进行报警，使车辆尽可能始终处于安全运行状态。整个系统主要分为轮胎内

6、数据采集及发射系统、数据接收及显示报警系统两个子系统，如图2.1所示。轮胎内数据采集及发射模块数据接收及显示报警模块图2.1 系统原理方框图在数据采集及发射这部分系统中，数据采集模块首先将汽车轮胎内压力温度等情况通过传感器采集给MCU，经MCU编码后由射频发射给驾驶室内的接收系统。在数据接收及处理这部分系统中，数据接收模块将数据进行解调以便将模拟信号转换成数字信号。然后交由MCU进行解码处理后将信息传送到显示报警模块。在显示报警模块中，系统将经过处理的数据显示在显示电路中并对危险情况进行报警。222.1.2设计方案方案本方案采用的轮胎压力传感器的芯片选用MicrochiP公司的PICl6F62

7、8A低功耗8位MCU，压力传感器选用英飞凌的SPl2，Infineon(英飞凌)推出的胎压传感器 SPl2整合了压力，温度，惯性传感器，以及一个电源控制监测器。SPl2的压力范围从100到450kpa，SP12是英飞凌公司的轮胎压力传感器IC，如图4所示，通过MEMS技术集成了压力和温度、加速度、电压的检测电路，直接以数字形式输出各物理量的示值，与外围采用SPI协议进行交互。射频IC选用N0rdic公司的nRF40l。它采用FSK的调制解调技术，其最高工作速率可达20kb，发射功率可调，最大达10dBm。基本技术指标如下： 中心载频点为433.92/434.33MHz；最大发射功率为10dBm

8、；工作电压为2.75.25V；接收时消耗电流为250A，发射时最大为28mA，待机电流为8A。显示采用的是lcd1602，设计框图如图2.3所示。传感器：SPl2MCU：PICl6F628A射频：nRF40lMCU：PICl6F628ALcd1602接收：nRF40l蜂鸣器报警图2.3方案二原理方框图2.2系统硬件电路设计2.2.1 单片机控制模块PIC16F628A单片机是18引脚的8位CMOS闪存单片机，具有多用途、低成本、高性能和全静态的特点。所有PICmicro单片机均采用先进的RISC架构。PIC16F628A具有增强的内核功能、8级深度的堆栈以及多种内部和外部中断源。哈佛架构独立的

9、指令总线和数据总线，允许同时取14位宽指令字与独令（需要两个周期）以外的所有指令都能在单个周期内执行。总共有35条指令（精简指令集）可用。PIC16F628A单片机与同类的其他8位单片机相比，通常能实现2:1的代码压缩率和4倍的速度提升。其引脚如图2.4所示。图2.4 PIC16F628A的引脚图PIC16F628A器件集成了很多功能部件，从而减少了外部元件的使用，因此降低了系统成本，提高了系统可靠性，并降低了功耗。PIC16F628A有8种振荡器配置。单引脚的RC振荡器提供了低成本的解决方案。LP振荡器可将功耗降至最低，XT是标准晶振，而INTOSC是独立的高精度双速内部振荡器。HS模式是高

10、速晶振。EC模式则是采用外部时钟源。休眠（断电）模式可以节能。用户可以通过几种外部中断、内部中断以及复位将芯片从休眠状态唤醒。高可靠性的看门狗自带了片上RC振荡器，能够避免程序锁死。PIC单片机的特点如下：1.高性能 RISC CPU：(1)工作速度可从DC到20MHz(2)中断能力(3)8级深度硬件堆栈(4)直接、间接和相对寻址模式(5)35条单字指令(6)除了转移指令以外，所有指令均为单周期指令2.单片机的特殊功能：(1)内部和外部振荡器选择：- 高精度的内部4MHz振荡器，出厂时精度校准为±1%- 低功耗内部48kHz振荡器- 可使用晶振和谐振器作为外部振荡器。(2)节能的休眠

11、模式(3)PORTB上有可编程的弱上拉功能(4)主复位/输入引脚复用(5)看门狗定时器带有独立的振荡器，能保证可靠的运行(6)低电压编程(7)在线串行编程(8)可编程代码保护(9)欠压复位(10)上电复位(11)上电延时定时器和振荡器起振定时器(12)宽工作电压范围（2.0V到5.5V）(13)工业级和扩展级温度范围(14)高耐用性闪存/EEPROM单元- 闪存可经受10万次写操作- EEPROM可经受100万次写操作- 数据保持期为40年3.低功耗功能：(1)待机电流：- 当电压为2.0V时，典型值为100nA(2)工作电流：- 当频率为32kHz，电压为2.0V时，典型值为12µ

12、A- 当频率为1MHz，电压为2.0V时，典型值为120µA(3)看门狗定时器电流:- 当电压为2.0V时，典型值为1µA(4)Timer1振荡器电流：- 当频率为32kHz，电压为2.0V时，典型值为1.2µA(5)双速内部振荡器：- 有4MHz和48kHz两种频率可供选择- 从休眠状态唤醒4µs，3.0V，典型值4.外设功能：(1)16个具有独立方向控制的I/O引脚 (2)较高灌/拉电流用于直接驱动LED(3)模拟比较器模块带有：- 两个模拟比较器- 可编程的片上参考电压 （VREF）模块。- 可选择的内部或外部参考电压- 可外部访问比较器输出(4)

13、Timer0：带8位可编程预分频器的8位定时器/计数器(5)Timer1：带有外部晶振/时钟源功能的16位定时器/计数器(6)Timer2：带8位周期寄存器、预分频器和后分频器的8位定时器/计数器(7)捕捉/比较、PWM模块(8)可寻址的通用同步/异步收发器USART/SCI2.2.2射频电路在图2.5所示的射频信号电路中，采用Nordic公司的nRF401器件，该器件是433MHz ISM频段的单片UHF无线收发IC。它采用FSK的调制解调技术，其最高工作速率可达20kb，发射功率可调，最大达10dBm。基本技术指标如下：中心载频点为433.92/434.33MHz；最大发射功率为10dBm

14、；工作电压为2.75.25V；接收时消耗电流为250A，发射时最大为28mA，待机电流为8A。图2.5发射（接收）模块电路NRF401的ANT1和ANT2是天线的输入/输出复用脚。在输入模式时，射频信号通过将该脚连接到低噪音放大器后解调；同样，在输出模式时，调制的信号在功率放大后，通过该脚输出。4脚为nRF401的PLL锁相环滤波器输入，该脚正常工作时的电压是1.1V±0.2V。5脚和6脚为压电晶振控制的外围电路，此两脚间接一个Q>45（在433MHz）值的22 H电感。7脚和8脚分别为数据输入脚和输出脚。配合18脚PWR_UP和19脚TXEN上的电位时序完成信息的发送和接收。

15、11脚外接射频功率控制电阻。如图2中的R3，该值在22100k之间。一般在30k左右达到7dBm。重要的时序参数：NRF401在不同工作模式下的时序如表2.1所示表2.1 nrf401的工作时序表模式控制名称最大延时条件TXRXt3 ms连续工作RXTXt1 msStd.byTXt2 msStd.byRXt3 msVDD=0TXt4 ms上电VDD=0RXt5 msTX n RX 的切换 当从 RXTX 模式时，数据输入脚（DIN）必须保持为高至少1ms才能发送数据,时序如图2.6（a）所示。当从 TXRX 模式时，数据输出脚（DOUT）要至少3ms以后有数据输出，如图2.6（b）所示。图2.

16、6TX n RX 的切换时序图Standby n RX 的切换 从待机模式到接收模式，当PWR_UP输入设成1时，经过t时间后DOUT脚输出数据才有效。请看表2.1，对nRF401来说，t最长的时间是3ms，如图2.7（a）所示。Standby n TX 的切换从待机模式到发射模式，所需稳定的最大时间是t，请看表2.1。 图2.7Standby n RX 和Standby n TX 切换的时序图Power Up n TX 的切换 从加电到发射模式过程中，为了避免开机时产生干扰和辐射，在上电过程中TXEN的输入脚必须保持为低，以便于频率合成器进入稳定工作状态，当由上电进入发射模式时，TXEN 必

17、须保持1ms以后才可以往 DIN 发送数据，见图2.8（a）。Power Up n RX 的切换 从上电到接收模式过程中，芯片将不会接收数据，DOUT也不会有有效数据输出，直到电压稳定达到2.7V以上，并且至少保持5ms。如果采用外部振荡器，这个时间可以缩短到3ms，见图2.8（b）。图2.8 Power Up n TX和Power Up n RX的切换时序图2.2.3螺旋天线的结构由于天线有不同类型，应根据具体应用要求来选择。本应用中，天线位于汽车轮毂内，紧靠气门嘴。在高速行驶中，天线不断变换方向。为了尽可能扩大接收的角度，选用螺旋天线。螺旋天线的圈数（N）、直径（D）和圈距（S）决定了天线

18、的增益和方向性。天线的总长为LN=NLo=Nsqrt(S2+C2)这里C=D是螺旋的园周，Lo=sqrt(S2+C2)是一圈导线的长度。另一个重要参数是螺旋角，它是螺旋线切线和螺旋轴垂直平面的夹角。螺旋角的定义为=tan-1(S/C)螺旋天线有以下2种工作模式。(1)常态模式。在常态工作模式，天线辐射场在相对于螺旋轴的法线平面有极大值。对于该模式：NLo<<。(2)轴向（端射）模式。这种工作模式只有一个主瓣，它的最大辐射强度沿着螺旋轴，副瓣与轴间有一个倾斜角度。为激励这种模式，其直径D和空间S必须是波长的一个大分数。本设计采用单端天线时匹配网络的设计，图2.9的180nH电感要求自

19、谐振频率大于433MHz。根据 具体应用不同，在RF输入输出处，可能需要 LC 匹配网络。单端天线到nRF401的连接,也可以采用一个8：1的RF线圈匹配阻抗。图2.9 单端天线时匹配网络2.2.4传感器电路英飞凌公司的SP12传感器整合了硅显微机械加工的压力与加速度传感器、温度传感器和一个电池电压监测器，提供四合一传感功能，并配有一个能完成测量、信号补偿与调整及SPI串行通信接口CMOS大规模集成电路。英飞凌的SP12传感器测量范围：(1)压力范围：100kPa到450kPa，分辨率1.37kPa/lsb；(2)加速度范围：-12g到115g，分辨率0.5g/lsb；(3)温度范围：-40到

20、+125，分辨率1/lsb；(4)传感器供电电压：1.8V到3.6V，分辨率18.4mV/lsb。英飞凌的SP12传感器的优点：(1)检测精度方面：硅压阻式压力传感器SP12是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的，其测量精度能达0.01%0.03%FS；(2)测量可靠性方面：SP12设有补偿功能，可以对压力, 加速度,温度,供电电压信号进行检测和补偿,准确提供不同型号轮胎在不同环境时的正确补偿值，有效地保证了测量可靠性；(3)低功耗方面：英飞凌的SP12传感器首先是采用了唤醒瞬态工作模式，当它工作在睡眠工作模式时其功耗仅0.6微安秒，器件所有数字模拟部分全部工作时的电

21、流消耗是6mA，大大地降低系统功耗，延长了电池的使用寿命。图2.10传感器电路SP12传感器引脚：NCS：片选使能输入信号，当NCS接收到低电平信号时SP12被选中工作，否则SP12不工作。SCLK：串行时钟输入/输出，用于输出或者接收数据传输的串行时钟，本例中用于接收来自单片机的串行时钟。 SDI：串行数据输入信号，用于接收单片机的串行数据输入。SDO：串行数据输出信号，用于向单片机串行输出SP12的测量数据。同时内部有两个时钟信号，WAKEUP和RESET。WAKEUP每6s输出一个脉冲信号，RESET每隔约54min输出一个脉冲信号，低电平有效。 采样端对数据进行的处理由于SP12测量的

22、压力、温度、加速度以及电压并不能直接用来表示实际的压力、温度、加速度以及电压，需要进行二次处理才能转化为实际检测值。所以，需要单片机对接收到的SP12响应数据进行处理后才能送到液晶显示器进行显示。(1)压力数据处理：实际压力 = 温度字节数据×1.37 + 100（kPa）(2)温度数据处理：温度字节中的内容（T+50），反映了测量到的温度T，单位是摄氏度。其范围是10175，对应于-40125的温度范围，即：实际温度 = 温度字节数据50（）由于温度测量存在非线性误差，因此必须进行修正，修正公式为： = （1）=0.92+0.04*+0.002*（2）式中：为修正后的温度，为实际温

23、度，为非线性误差。(3)加速度数据处理：实际加速度 =（加速度字节数据×0.5） 12（g） (4)电压数据处理：实际电压 =（电压字节数据×0.0184）+ 1.73（V）2.2.5 LCD显示1602LCD分为带背光和不带背光两种，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，本设计采用的是不带背光的LCD。管脚如图2.11所示：图2.11 1602LCD管脚图1.1602LCD主要技术参数显示容量:16×2个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H

24、)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表2.2所示:表2.2 1602LCD引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极引脚接口说明：第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K

25、的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表2.3所示：表2.3 1062指令及时序表序号指令RSR/WD

26、7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容1602控制命令1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01

27、H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时

28、显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。与HD44780相兼容的芯片时序表如下：表2.4 1602芯片时序表读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出无读写操作时序如图2.12

29、和2.13所示：图2.12 读操作时序图2.13 写操作时序1602LCD的RAM地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图2.14是1602的内部显示地址。图2.14 1602LCD内部显示地址1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，如图10-58所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是010000

30、01B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”，对应关系如表2.5所示。表2.5字符码与字符字模之间的对应关系表2.2.6系统功耗由于要求TPMS系统整体静态电流小于20 A，所以保证选用的器件必须是低功耗或超低功耗的芯片。PIC16F628A的静态电流为0.1 A，传感器SP12的静态电流为0.6 A，射频NRF401的待机电流为8 A。 经过实测，静态功耗Ist =Ist_mcu+Ist_sensor+Ist_rf+Ist_cap=15 A。Ist_cap为钽电容的泄露电流。动态功耗在射频处于连续发射的情况下，经实测为25 mA(最大值)。第3章

31、汽车轮胎压力监测系统的软件设计本系统软件设计采用模块化结构。整个程序分为采样端的数据采集发送程序和接收端的数据接收程序两大部分。两部分程序均采用C语言编写。3. 1 采样端的软件设计3.1.2采样端工作流程介绍采样端的功能主要有两个阶段：第一个阶段：对整个传感模块进行上电复位；第二个阶段：传感器测量温度和压力，将信号传递给单片机；单片机对信号进行处理，也就是调制，生成数据帧，交给射频发射芯片；最后由射频发射芯片将数据帧发出。下面给出了采样端工作流程图：初始化测量温度和压力将数据传给单片机单片机将数据进行处理单片机将信号传送到射频芯片射频调制芯片调制并发射图31采样端工作流程图3.1.3采样端的

32、软件流程设计采样端程序采用C语言编写：程序中通过汇编代码严格控制各组件的工作时间。子机系统中相邻两个轮胎间隔3秒发射一包数据给主机，发射该包数据所需时间约为400毫秒，含有3组地址和压力数据。每个轮胎数据的发射时间间隔为12秒。各子机每隔12秒被唤醒监视压力。各子机软件结构大致相同。主要由两大部分组成，即采样和软件异步串行通讯。1.轮胎发射时序的设计每两个轮胎中的子机发射数据的间歇时间为3秒。各子机每休眠116秒将被系统唉醒一次，监视轮胎压力变化是否过大；如果过大，则立刻向主机报警。各子机每12秒固定向主机更新一次压力数据。发射间歇休眠116秒发射。2.采样端软件流程设计系统上电初始化后就开始

33、测量数据。如果测量的数据是一个新的最大或者最小值(在传输数据之间的时间内)，就把它储存在RAM。如果这次所测数据变化值超过了系统所设定的最大值则立刻进行数据传输，否则计数自减。正常情况下，每经过10次测量。大约30多秒时间，监视模块传送一次数据。nrf401完全由PIC控制，包括数据的发送和功耗管理。这种软件处理既可以有效地节省能源，又能实时地监控汽车轮胎压力的突变。根据以上分析，进行采样端的软件流程设计，设计结果如图3.2所示。初始化测温度和压力是否出现新的压力值储存是否超过最大阈值？计数自减1计数是否为0唤醒sp12传输数据Sp12休眠延时Delay=3sNoYesSNoNoYesSYes

34、图3.2 采样端软件流程图3.1.4软件异步串行通讯1.串行通信接口(SCI)的异步通讯原理SCI异步通讯方式采用了标准的NRZ格式，即一位起始位，8或9位数据位和一位停止位。一般情况下数据为8位，第9位在必要时可作为软件校验码的存储位。SCI传送和接收顺序是首先从最低位(LSB)开始。SCI的发送器和接收器在功能上是独立的，但它们所用的数据格式和波特率必须是相同的SCI异步通讯接口包括下面几部分：波特率发生器、采样电路、异步发送器和异步接收器。2.软件通讯子程序设计明白了异步串行通信接口(SCI)原理及其内部各时序图后，就可以得出采样端通信流程。流程图如图3.3和图3.4所示。开始唤醒单片机

35、测量温度压力并储存发送握手信号等待接收端应答调用发送函数等待接收端应答接收端准备好发送成功？结束并休眠NoYesSYesSNo图3.3 采样端通信流程图开始发送温度压力值发送校验和驾驶室校验是否正确结束NoYes图3.4发送函数流程图3.2接收端软件设计主机软件采用c语言编写，在MPLAB下调试。主机软件的主要任务是接收解码、数据处理。下面是对接收端功能的详细说明。(1)接收和处理数据主机接收波特率设定与发射机的相同。即：软件通过中断设置，来读取SBuF寄存器中的数据。然后判断接收到的一帧数据格式正确与否；再确定轮胎地址的有效性。如果该帧数据有效，那么接着进入数据处理程序。判断压力是否过限，最

36、后再确定是否报警。(2)手动读取程序判断上述计数按钮的中断，然后采用根据按键的不同数以判断选择要读取的轮胎位置，然后立刻显示该位置对应的当前轮胎I D，温度，气压值。在手动读取的过程中，键盘的主要工作过程如下：a 判别键盘上是否有键按下：b如果有键按下，则应进行扫描，判别是哪一个键按下；c去抖动常采用延时程序；d读取闭合按键的特征值；e对特征值进行译码，获得按键的相应顺序号，而后再按各键的实际定义去执行相应的服务程序；(3)极限压力和名义压力的确定和改变本设计定义了一个上限压力max，一个下限压力min，一个漏气压力leak。因为欠压过压和漏气的判别是在驾驶室模块里面完成的，所以只要改变这些值

37、，就可以改变报警的标准。改变的方法就是用单片机与RS-232接口跟计算机相连接，通过计算机来改变这些值。轮胎的ID也可以通过计算机来改变，也就是改变四个轮胎数组的头一个字节，以便实现轮胎在换位的时候进行识别。3.2.1接收端的通信流程介绍接收端通信流程的如图3.5所示。开始初始化接收状态存入轮胎所在组开始接收报警超时数据有效手动读取超压或欠压显示温度和压力YesSYesSNoNo返回NoNoYesSYesS图3.5接收端通信流程图3.2.2接收端的软件流程设计根据接收端功能要求，按照接收端通信流程，下面介绍接收端的软件流程设计。上电后，PIC初始化自身，并配置nrf401，LCD显示系统信息。

38、此后单片机等待nrf401传来数据，接到数据后，单片机进行数据校验。接收的数据包含的轮胎的ID与存储在单片机存储器中四个ID做比较，如果与其中一个相符，数据确认有效。单片机处理该数据并根据结果决定是否做出气压过高、欠压、漏气等预警功能。下面是接收端的软件流程图3.6。初始化pic配置nrf401LCD显示等待数据接收数据校验数据检验轮胎IDID是否正确？校验成功？校验失败校验成功ID正确ID错误图3.6接收端软件流程图3.3 PROTEUS 仿真 Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，能够仿真单片机及

39、外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。 1.其功能特点 Proteu

40、s软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是： (1)原理布图 (2)PCB自动或人工布线 (3)SPICE电路仿真 2.革命性的特点 (1)互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 (2)仿真处理器及其外围电路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。本设计利用Proteus仿真模拟了部分电路

41、。第四章结论基于单片机的轮胎压力监测系统，可以有效地对行驶过程中的轮胎的压力和温度进行实时测量和显示，提醒驾驶人员根据相关情况采取必要的措施，无论是对于延长轮胎的使用寿命还是对于防止由于轮胎压力和温度引起的交通事故都有非常有效的作用。 1系统地了解了汽车轮胎压力监测系统的分类和相关的技术，包括各种汽车轮胎压力监测系统的组织结构和工作原理。2查阅相关的资料和技术文档，了解汽车轮胎压力监测系统中所用元器件的特性，比较不同元器件的缺点和优点，根据汽车轮胎压力监测系统对于工作环境和技术方面的要求，选择适合于所确定方案的芯片； 3根据所选择的元器件，仔细阅读技术文档，进行汽车轮胎压力监测系统的硬件设计；4。完成汽车轮胎压力监测系统采样端和接收端的软件流程设计，并以此为依据，进行代码的编写和调试。参考文献1周润景,张丽娜编著.基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真J.北京：北航大学出版社，2005.2加西奥（Jasio,D.）.PIC微控制器技术及应用