基于单片机的自动充放气装置设计

基于单片机的自动充放气装置设计

1当前车轮带压力检测与控制的必要性轮胎在安全、环保、节能和减少运输成本方面发挥着重要作用。然而，胎压是胎盘的生命。如果胎压太高或太低，会影响汽车的行驶安全、轮胎寿命和汽车操纵的稳定性。目前，给汽车轮胎充气大部分仍然采用电动类的充气装置，利用气罐，连接气管给轮胎充气，人工读取压力表值，看是否达到所要求的压力，没有采用先进的压力检测和控制技术，要达到轮胎标准压力往往需经过多次的充气与测量过程，维修人员的劳动强度大，充气时间长，且充气气压不受控、不精确，并且工作效率较低因此，研究一个基于单片机自动控制的自动充放气系统是很有必要的，该系统只需设定你所需要的气压值，它就会自动地完成任务，并且在充放气完成之后将自动停止。下面将简单介绍汽车轮胎自动充放气系统的控制器部分的设计原理及设计方案。2精神地层压力保护系统内置压力传感器和微处理器，自动控制充气放气过程，传感器检测汽车轮胎内部气压强度，然后在液晶显示器上显示出来，在超过其设定值时，单片机自动控制电动机和电磁阀的工作，满足汽车轮胎充放气的要求，在出现异常时声光报警并自动切断电源，保障轮胎充放气的安全。系统整体设计框图如图1所示。3系统硬件组成3.1主控芯片系统电路综合本装置所要实现的各部分功能，仅需一片STC12C5A60S2单片机就可以满足设计的需要，因此采用STC12C5A60S2作为主控芯片。STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机的指令代码和8051单片机可以做到完全兼容,但速度是8051单片机的10倍以上，其内部包含专用看门狗复位电路、4个定时计数器、2路脉冲宽度调制输出及8路高速10位模数转换输出，具有性价比高、功能强等特点，在自动化控制领域具有较为广泛的应用3.2bmp85简介传感器的选用直接关系到所检测的信号是否正常，本设计选用的是德国博世（BOSCH）生产的高精度、超低能耗的压力传感器BMP085，该传感器工作电压1.8V-3.6V，气压检测范围300hPa-1100hPa，绝对精度可以达到0.03hPa，并且功耗很低，只有3μA，主要由电阻式压力传感单元、AD转换单元以及控制单元等三部分构成，控制单元内部包含E2PROM与I3.3继电器接口设备执行机构采用继电器来控制各个轮胎的充放气阀门，实现轮胎压力的调节，通过ULN2003A驱动继电器工作，ULN2003的输入引脚IN1-IN7直接与单片机连接，输出引脚OUT1-OUT7连接继电器的负极，正极连接5V的电源，继电器的常开触点节阀门的一端，在单片机输出控制信号时，继电器线圈通电，常开触点闭合，阀门被接入电路中，实现充气功能，电路如图4所示。4带指令的轮胎压路首先气管连接到轮胎后，传感器就会将检测到的汽车轮胎内部的气压参数，经模/数转换器，转换成路数字信号传给单片机，接着单片机把气压值送给显示器并显示当前气压值。然后键盘设置需要的气压值，经单片机键盘扫描程序读出键值，并显示出来，接着单片机比较当前气压值和输入气压值：如果这两个值相等或者偏差在一定的范围内，说明轮胎压力值符合要求，不需要充放气，单片机不发出指令，电磁阀不工作；当输入气压值大于轮胎当前气压值时，说明轮胎气压偏低，需要对轮胎充气，这时，单片机便将设定值传递给电磁阀，将气路开通，开始充气。在充气的过程中压力传感器实时监测，当监测到压力等于设定值后，单片机发出指令，将气路断开，充气完成；当输入气压值小于轮胎当前气压值时，单片机发出指令，控制电磁阀开始放气，当两值相等时，电磁阀断开，停止放气。具体流程图如图5所示。5装置测试与数据收集充放气装置的各个模块在调试完成后，将软件部分通过下载线接口下载到主控芯片STC12C5A60S2的片内存储器中，加上轮胎检测模块，就构成了轮胎充放气控制装置的样机。样机如图6所示。样机制作完毕后需要对装置进行联调测试，通过这个测试，可以对系统的设计指标和功能进行验证。在汽车空载的情况下，通过胎压传感器采集环境数据，记录该数据与专业工具显示值进行对比，记录10组数据，如下页表1所示。分析现场测试的数据，该充放气装置测量的数据和专业工具测量的数据存在一定的偏差，绝对误差最大为20Kpa，平均绝对误差为8.1Kpa，最大的百分比误差为4.7%；在工作时，充放气阀门正常工作，压力值超限时，报警器启动能够正常报警；测试结果表明，该充放气装置测量结果准确，精度较高，运行正常，能够满足汽车轮胎的充放气控制工作，具有一定的应用价值。6参数化充放气基于单片机的自动充放气装置，能够集充气、放气、胎压监测等