CN105946472A - 汽车胎压监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车安全技术领域，具体说，涉及一种汽车胎压监测系统，包括：轮胎监测模块、单片机及蓝牙模块；所述轮胎监测模块用于采集汽车轮胎内的气压及温度数据，并通过无线传输将采集到的数据传输至所述单片机，所述单片机用于对所述数据进行分析处理，并通过所述蓝牙模块将轮胎监测结果实时传输至智能终端的显示屏。通过实时监测车胎当前的压强及温度，提高汽车在行驶过程中的安全性。

Description

汽车胎压监测系统

技术领域

本发明属于汽车安全技术领域，具体说，涉及一种汽车胎压监测系统。

背景技术

随着中国经济的快速腾飞，汽车逐渐成为了每个家庭中必备的私人交通工具。汽车的发展给人民带来了方便、快捷和生活上的舒适。然而，在汽车产业高速发展的同时，交通安全事故发生率也在持续提高。其中，因为轮胎而导致的交通事故不在少数。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。随着道路交通的迅速发展，特别是高等级公路里程的增加，因轮胎爆裂而导致的交通事故频繁发生。保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键，因此，需要一种胎压监测系统以提高汽车行驶的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车胎压监测系统，以解决上述问题。

本发明的实施例提供了一种汽车胎压监测系统，包括：轮胎监测模块、单片机及蓝牙模块；轮胎监测模块用于采集汽车轮胎内的气压及温度数据，并通过无线传输将采集到的数据传输至所述单片机，单片机用于对该数据进行分析处理，并通过蓝牙模块将轮胎监测结果实时传输至智能终端的显示屏。

进一步，该系统还包括报警模块，该报警模块与单片机电连接；单片机还用于通过蓝牙模块获取智能终端预设的报警值，当轮胎监测结果高于或低于报警值时，单片机控制报警模块进行报警。

进一步，报警模块包括蜂鸣器报警模块和LED报警模块。

进一步，轮胎监测模块包括压力传感器模块和温度传感器模块。

进一步，轮胎监测模块采用SP12传感器。

进一步，单片机采用AVRmega16单片机。

进一步，智能终端为智能手机。

与现有技术相比本发明的有益效果是：通过实时监测车胎当前的压强及温度，提高汽车在行驶过程中的安全性。

附图说明

图1是本发明汽车胎压监测系统的结构框图；

图2是本发明汽车胎压监测系统一实施例的结构框图；

图3是本发明汽车胎压监测系统一实施例中SP12传感器的工作流程图；

图4是本发明汽车胎压监测系统一实施例中智能手机APP的流程图；

图5是本发明汽车胎压监测系统一实施例中SP12传感器的电路图；

图6是本发明汽车胎压监测系统一实施例中下载接口电路的电路图；

图7是本发明汽车胎压监测系统一实施例中蓝牙串口通信电路的电路图；

图8是本发明汽车胎压监测系统一实施例中蜂鸣器报警电路的电路图；

图9是本发明汽车胎压监测系统一实施例中LED报警电路的电路图；

图10是本发明汽车胎压监测系统一实施例中AVR单片机控制电路的电路图；

图11是本发明汽车胎压监测系统一实施例中软件主程序的工作流程图；

图12是本发明汽车胎压监测系统一实施例中温度和压力采集和计算算法流程图；

图13是本发明汽车胎压监测系统一实施例中蜂鸣器及LED灯报警流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

参图1及图2所示，本发明汽车胎压监测系统的结构框图；图2是本发明汽车胎压监测系统一实施例的结构框图。

本实施例一种汽车胎压监测系统，包括：轮胎监测模块10、单片机20及蓝牙模块30；轮胎监测模块10用于采集汽车轮胎内的气压及温度数据，并通过无线传输将采集到的数据传输至所述单片机20，单片机20用于对该数据进行分析处理，并通过蓝牙模块30将轮胎监测结果实时传输至智能终端40的显示屏，从而可以实时的监测轮胎的气压异常和高温异常。

本实施例通过实时监测车胎当前的压强及温度，可以及时地检测到轮胎压力及温度给驾驶员提供最新的数据，防止爆胎，减小生命危险，提高汽车在行驶过程中的安全性。

在本实施例中，该系统还包括报警模块50，报警模块50与单片机20电连接；单片机20还用于通过蓝牙模块30获取智能终端40预设的报警值，当轮胎监测结果高于或低于报警值时，单片机20控制报警模块50进行报警。

在本实施例中，报警模块50包括蜂鸣器报警模块和LED报警模块。

在本实施例中，轮胎监测模块10包括压力传感器模块和温度传感器模块。

在本实施例中，轮胎监测模块10可采用SP12传感器。

在本实施例中，单片机20可采用AVRmega16单片机。

在本实施例中，智能终端40为智能手机。

下面对本发明进行详细说明。

本实施例提供的汽车胎压监测系统，采用AVRmega16为核心处理器，利用SP12传感器采集轮胎气压、温度数据(SP12传感器的工作流程图参见图3)，将接收到的数据传送给mega16单片机。数据通过单片机处理后，单片机通过蓝牙无线发送到手机端，将数据在手机端上显示出来。同样，通过在手机端设置报警值，通过蓝牙无线发送给单片机处理，当所测得胎压高于或低于所设的报警值时，胎压监测系统就会立刻报警提示。由于SP12具有SPI串口，可以直接跟单片机的SPI口进行连接即可进行通信。单片机对接收到的SP12响应数据进行处理后送到智能手机显示。另外，该系统要与智能手机连机工作，完成单片机与智能手机的串行通信，并将数据存入程序库中，设计好接口电路。显示模块拟利用智能手机的显示屏，显示当前车胎的压强、温度。

参图4所示，智能手机承担了胎压信息显示、报警、TPMS参数设置的任务。主要由2个界面组成：数据显示界面、参数设置界面。当打开该手机软件时，首先设置与蓝牙连接，选择进入数据显示界面后，开始接收数据，并对数据进行显示和保存，当压力、温度出现异常时，进行蜂鸣器报警；进入参数设置界面后，输入报警阈值、传感器ID等有效的TPMS参数并对手机端进行配置，再通过蓝牙发送编码后的数据，发送成功后返回主界面。

本实施例采用的SP12传感器是一种高集成度的胎压传感器芯片,内部集压力传感器、温度传感器单元于一体，同时具有低频接收功能。压力测量范围为1.00～4.50bar，即100kPa到450kPa，分辨率为1.37kPa/lsb；温度测量范围为-40～125℃，分辨率为1C/lsb。最大输出功率为+8dBm(50Ω负载)，最低工作电压为1.9V，中心频率为433.92MHz。在行车过程中，传感器2S发送1次轮胎状态数据；当轮胎出现异常时，立即发送数据。

本实施例采用的ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmega16AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

该系统的硬件组成包括：轮胎压力和温度传感电路、下载接口电路、蓝牙串口电路、蜂鸣器报警电路、LED报警电路、AVR单片机控制电路，通过外围电路的设计，共同完成汽车轮胎实时的温度及压力监测功能，具体描述如下。

轮胎压力和温度传感电路：

参图5，SP12包含电阻式压力传感器、AD转换器、和控制单元，其中控制单元包括E2PROM和I2C接口。SP12传送没有经过补偿的温度压力值。E2PROM储存了176位单独的标准数据，这些标准数据用于补偿、温度依赖性和传感器其他的一些参数。UP＝压力数据(16to19bit)UT＝温度数据(0to15bit)典型电路。I2C是两根数据线的接口，时钟频率最高可以达到3.4Mbps，SCL和SDA需要上拉电阻。I2C总线用于控制器件，从E2PROM中读出校准数据以及当AD转换完成后读出测量数据。SP12有一个主清除信号(XCLR)——低电平输入，用来复位SP12和初始化寄存器和控制器。器件可以通过上电复位电路(POR)自动的复位。XCLR(是器件上的一个复位引脚)在不用的情况下可以空置。

下载接口电路：

参图6所示，本实施例采用ISP下载接口来烧录程序并为整个胎压监测系统提供电源。标准SPI接口(串行外围设备接口SPI(serial peripheral interface)总线技术)是以主从方式工作的，这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件，其接口包括以下四种信号：(1)MOSI：主器件数据输出，从器件数据输入；(2)MISO：主器件数据输入，从器件数据输出；(3)SCLK时钟信号，由主器件产生；(4)/SS：从器件使能信号，由主器件控制。MOSI(SPI Bus Master Output/Slave Input)SPI总线主输出/从输入；MISO(SPI Bus Master Input/Slave Output)SPI总线主机输入/从机输出；AVR的ISP接口的定义：大部分AVR MCU的ISP数据端口亦为SCK、MOSI、MISO引脚(如Attiny13/24/2313，Atmega48/88/168，Atmega16/32/162，Atmega8515/8535等)，比如ISP下载器端口(AVR端口)为：MISO VCC SCKMOSI RESET GND。

蓝牙串口电路：

参图7所示，本实施例采用串口通信的方式与智能手机端进行数据的交换。HC-05蓝牙模块适用于各种3.3V的单片机系统，模块可以使用AT指令设置波特率配对、密码用户信息等，默认波特率:9600,从机模式，配对密码1234。AVR单片机的异步串行收发器(USART)是一个高度灵活的串行通讯设备。USART主要分为三个部分：时钟发生器，发送器和接收器。控制寄存器由三个单元共享。时钟发生器包含同步逻辑，通过它将波特率发生器及为从机同步操作所使用的外部输入时钟同步起来。XCK(发送器时钟)引脚只用于同步传输模式。硬件电路焊接时时，将RX、TX、以及GND引出，通过USB转串口线连接(只需要三根线：传输线、接收线、接地线)。

蜂鸣器报警电路：

参图8所示，蜂鸣器的端口一接地，端口二接三极管的集电极，三极管的发射机接VCC，三极管的基极接4.7千欧的电阻。当前胎压低于所设定的报警胎压值时，蜂鸣器报警；当前胎压高于所设定的报警胎压值时，蜂鸣器报警。

LED报警电路：

参图9所示，除带有蜂鸣器听觉报警之外，还带有LDE灯视觉报警功能。当胎压处于正常状态时，LED灯全灭，表示正常状态。当前胎压高于所设定的报警胎压值时，LED0灯亮；当前胎压低于所设定的报警胎压值时，LED1灯亮。

AVR单片机控制电路：

参图10所示，mega16芯片的PD0口是数据接收端，PD1口是数据传输端，用于HC-05的蓝牙串口通信，分别接蓝牙模块的RXD和TXD端口。PC0是时钟端接口，PC1是数据端接口，分别接SP12模块的SCL时钟端和SDA数据端。

本实施例的胎压监测系统的软件部分分为三大部分，分别为：串口无线通信协议，胎压、胎温采集模块和智能手机控制模块。软件的主程序流程参见图11，温度和压力采集和计算算法流程参见图12，蜂鸣器及LED灯报警流程参见图13。

由于无线通信硬件采用的是蓝牙模块，所以相对应的软件部分采用串口无线通信的程序去实现，串口号为COM1，波特率为9600，没有校验位，数据位为8位，停止位为2位，发送间隔为1000毫秒。单片机每接收一个字节，就处理一个字节，将读到的字节存储预留的内存中，在读到整个文件结束的标志位后，再将数组中的信息存入到EEPROM中。

胎压、胎温传感器模块方面，将从传感器中读取到的数据，放在寄存器temp_data中，再将temp_data作取余运算，十万位除以100000，万位除以10000，以此类推。最后，还要加0x30，将其转换为ACSII码用于串口显示。

智能手机控制模块方面，采用已经开发好的APP“蓝牙串口通信助手”作为操作界面，进入系统，设置相关的报警值，通过“蓝牙串口通信助手”发送和接收数据。

下面通过智能手机进行低压报警、正常气压及高压报警测试。

胎压监测系统接电启动，手机蓝牙连接完成。初始默认最高气压报警值为102.00Kpa，最低气压报警值为101.00Kpa。当前气压为099.04Kpa，低于初始默认最低气压报警值，因此手机屏幕提示“！LOW PRESS”，意为“低压报警”，同时蜂鸣器响起，LED灯显示为低压报警灯亮。

通过手机发送209800，设置最低报警气压为098.00Kpa。目前最高报警气压为102Kpa，最低报警气压为098.00Kpa，当前气压为099.05Kpa，属于安全气压，蜂鸣器不响，LED灯不亮。

通过手机发送209700，设置最低报警气压为097.00Kpa；再通过手机发送109800，设置最高报警气压为098.00Kpa目前最高报警气压为098.00Kpa，最低报警气压为097.00Kpa。给传感器试压，当前气压为099.05Kpa，超出最高报警气压，因此手机屏幕提示“！HIGH PRESS”，意为“高压报警”，同时蜂鸣器响起，LED高压报警灯亮。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (7)

1.一种汽车胎压监测系统，其特征在于，包括：轮胎监测模块、单片机及蓝牙模块；所述轮胎监测模块用于采集汽车轮胎内的气压及温度数据，并通过无线传输将采集到的数据传输至所述单片机，所述单片机用于对所述数据进行分析处理，并通过所述蓝牙模块将轮胎监测结果实时传输至智能终端的显示屏。

2.根据权利要求1所述的一种汽车胎压监测系统，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与所述单片机电连接；所述单片机还用于通过所述蓝牙模块获取智能终端预设的报警值，当轮胎监测结果高于或低于所述报警值时，所述单片机控制所述报警模块进行报警。

3.根据权利要求2所述的一种汽车胎压监测系统，其特征在于，报警模块包括蜂鸣器报警模块和LED报警模块。

4.根据权利要求1所述的一种汽车胎压监测系统，其特征在于，所述轮胎监测模块包括压力传感器模块和温度传感器模块。

5.根据权利要求1所述的一种汽车胎压监测系统，其特征在于，所述轮胎监测模块采用SP12传感器。

6.根据权利要求5所述的一种汽车胎压监测系统，其特征在于，所述单片机采用AVRmega16单片机。

7.根据权利要求1所述的一种汽车胎压监测系统，其特征在于，所述智能终端为智能手机。