GBXXXX-2009汽车轮胎气压监测系统
1 GB XXXX－20XX车辆轮胎气压监测系统 编制说明
一、任务来源
根据我国标准化管理的原则，任何个人和机构都可以提出制订标准的要求。 今年人大会议期间，收到了人大代表关于制订TPMS强制性国家标准的提案。提案交到了工信部、公安部、国标委处理，引起了有关政府部门的重视。 另一方面，美国已强制实施了这方面的法规，欧洲也将实施，我国何时强制必然提上了议程。 为此，汽车行业在制订了推荐性国家标准的基础上，着手强制标准的制定工作。
二、目的和必要性 轮胎气压是影响汽车行驶性能和安全性能的重要指标，轮胎气压太高,会加快轮胎的磨损，容易造成胎冠部位爆裂，同时因与地面摩擦力减小，还会影响制动性能；轮胎气压过低或漏气，与地面的摩擦力成倍增加，也会加速轮胎的磨损，同时增加油耗；由于轮胎胎侧是轮胎的薄弱部位，气压过低时，会不断受到挤压和拉伸，易造成疲劳失效，发生爆胎。所以对轮胎气压进行实时监控是保证轮胎安全的重要手段。 轮胎气压监测系统（TPMS）正是基于这样的要求而开发设计的一项提高汽车安全性的新技术，它运用汽车电子技术、传感器技术、无线通讯技术等，在汽车行驶时实时监测所有轮胎的气压，对轮胎气压过低、气压过高、漏气状态进行报警。综上所述，TPMS对于提高汽车的安全性及经济性有较大贡献。
三、国外标准法规现状 美国是世界上第一个也是目前惟一制定并强制实施TPMS法规的国家。美国公路交通安全管理局（NTHTSA）制定了FMVSS138法规，要求2007年9月以后，所有在美国销售的最大设计总质量不超过4536kg的四轮乘用车和商用车都必须安装轮胎气压监测系统。在美国联邦立法和市场商机的推动下，各大汽车电子企业投入了极大的研发热情，同时还有许多知名芯片制造企业纷纷加盟，不断推出体积更小、重量更轻、性能更可靠、寿命更长的新一代产品。目前，在美国TPMS已经非常普及。国际标准化组织（ISO）也于2006 2
年3月制定了有关轮胎气压监测系统的国际标准ISO 21750：2006。美国汽车工程师学会也在2004年12月制定了关于轻型车辆轮胎气压监测系统的SAE J 2657标准。 目前可参考的国际汽车法规及标准项目如下： ― FMVSS 138 轮胎气压监测系统； ― SAE J 2657：2004 轻型车辆轮胎气压监测系统； ― ISO 21750：2006 道路车辆 用于提高车辆安全性的轮胎压力监测系统。 以上一个技术法规和二个标准从不同侧面对TPMS系统给出了要求，值得我们在制定TPMS国家标准时参考和借鉴。此外，日本的汽车标准化组织（JASO）也制定了一项TPMS实车测试方法的技术文件，其技术内容基本是对美国FMVSS 138法规的细化。负责制定欧洲和全球汽车技术法规的“世界车辆技术法规协调论坛（UN/WP29）”下属的制动和行走机构工作组（GRRF），在2007年9月召开的第62次会议上决定成立一个TPMS非正式工作组，由德国担任主席国来推动这项工作，并于2007年11月和2008年2月召开非正式工作组会议，探讨制定有关TPMS的ECE法规可行性，从几次会议的结果来看，此项工作的难度比预想的要大得多，进展速度并不快。 各国及各标准化组织对于制定TPMS标准的目的和出发点不尽相同，所以体现在标准上也有较大的差异，并各有优缺点。
美国联邦法规FMVSS 138简介 美国FMVSS 138 法规为强制执行的安全标准，在性能要求上只规定了最基本的功能要求，即当轮胎气压低于规定气压值时TPMS应在20 min内发出欠压视觉报警信号，规定了视觉报警信号的有关要求，还规定了试验条件、试验程序及详细的实施过渡期。美国FMVSS 138 法规对TPMS 系统性能的具体要求为： a) TPMS系统必须在汽车点火的时候开始运行并在轮胎气压降低25%的时候发出警报。 b) TPMS系统出现故障的时候必须向驾驶员发出警报。 c) TPMS警报灯必须保持开启状态直到轮胎充气到正常的气压或系统故障排除为止。 d) 汽车点火时必须对仪表盘上的警报灯进行一次自检。 e) 车主手册必须写明更换轮胎有可能不匹配的警告。 f) 汽车制造商必须逐步增加装配TPMS的比例，2007年9月后在美国销售的最大设计 总质量不超过4536 kg的四轮乘用车和商用车的装配率要求达到100%。 3
g) 实车测试速度为50－100km/h。 因受当时技术水平的制约，该法规只规定了最基本的欠压报警功能，并且兼顾了间接式（即通过轮速传感器间接计算轮胎低气压的方式）TPMS系统。但由于间接式TPMS系统自身的缺陷，如车辆静止时不能监测、判断是否低气压的周期过长（约20min）、容易误报警、某些特殊状态不能监测出低气压，且不能显示气压值等，所以满足该法规的产品并不一定安全可靠。
SAE J 2657：2004标准简介 该标准规定了装置于无内胎轮胎内的轮胎气压监测系统（TPMS）的试验方法及性能要求。主要对胎压监测传感器模块的耐温性、热循环、热冲击、耐极限温度、耐潮湿、结霜、耐压、快速漏气、耐海拔高度、耐脏污、耐盐雾腐蚀、抗跌落、耐机械冲击、电磁兼容性等规定了具体试验方法，在性能上对报警信号的显示方式、系统的工作条件、最基本性能给出了具体要求。该标准规定系统在车速24 km/h到最大车速之间应对轮胎气压进行监测。 该标准对测量精度没有要求，没有限定产品使用寿命，欠压报警的响应时间过长（10 min之内），功能上基本与FMVSS 138类似。
ISO 21750：2006标准简介 该标准适用于无内胎轮胎使用的胎压监测系统，要求监测所有使用的轮胎，并为驾驶员提供信息。标准对系统及部件规定了全面的性能要求。该标准规定了车速超过25 km/h后系统应对轮胎气压进行监测。对系统划分了以下几个层次，且对每种系统的性能给出了定性要求。 ― 胎压报警系统（TPAS） 指测量轮胎充气压力和内部温度或与压力相对应的参数，并发出信息提醒驾驶员轮胎的充气压力限值已达到需要采取措施的系统。 ― 胎压警告系统（TPWS） 能够给驾驶员提供有用信息，至少包括每个轮胎实际的压力状态。用途是当轮胎需要采取纠正措施时发出警告。 ― 轮胎漏气报警系统（TLAS） 检测出使用中的某个轮胎气压与其它轮胎气压和相对自身初始气压有明显变化要求采取措施的系统。 标准对轮胎模块规定了部分性能限值： 4
a) 使用寿命:在配套车型上至少使用6年或者行驶10万 km。 b) 测量精度:绝对压力测量值最小精度应满足： ——在0℃－70℃温度范围内为满量程的±2%，最大不超过±10 kPa； ——在其他条件下为满量程的±5%，最大不超过±25 kPa； 对安装在车轮内部的胎压监测模块还规定了耐环境性能及具体试验方法。对显示模块规定了详细的人机界面要求。 该标准比FMVSS 138和SAE J 2657适用的范围广，但不要求车辆静止时TPMS工作，只要求车辆速度大于25 km/h时，在3min内欠压报警，10 min内故障报警。 以上一个技术法规和两个标准从不同侧面对TPMS提出了要求，值得在制定我国国家标准时参考和借鉴。但要制定全方位考核系统安全性和可靠性的标准，在性能要求上还有一些欠缺，比如，如何体现和保证系统信号传输的可靠性、稳定性，如何体现和保证系统能达到6年以上的使用寿命等，这些是TPMS系统设计中的难点和关键技术，也是制定标准的难点所在。
四、推荐性国家标准制订过程 我国TPMS产品的研究和发展晚于美国和欧洲等国家。从2002年开始，国内出现了早期的TPMS产品，普遍以国外产品代理或者仿制开发形式出现，规模小、技术含量较低。2003年，上海大众开始了TPMS的研发计划，国内TPMS研发开始进入同整车厂合作的阶段。经过一段时间的自主研发和创新，一批我国自行研发的TPMS产品在性能上达到了国际先进水平，实现了“可靠接收、即时反应、低功耗、长寿命”的要求。我国TPMS产业发展进入了拥有自主知识产权的自主研发阶段。制定一部技术指标先进、性能要求合理、试验方法严密的TPMS国家标准，将对规范和引导TPMS产业的健康发展起到促进作用，一方面消费者会享受到高性能和高品质的产品，杜绝过时的技术和低水平的产品充斥市场，另一方面先进的标准也将引导制造商提升研发能力，而不是在低水平的产品上进行价格竞争。 为了在制定TPMS国家标准时充分考虑国内外技术发展水平和产业现状，标准起草单位中国汽车技术研究中心于2007年4月21日在上海举办了“轮胎气压监测系统（TPMS）技术标准研讨会”，有关部委领导、整车厂、国内外TPMS系统集成商、芯片供应商等相关单位的160余名代表参加了会议，进行了全面的技术交流并对如何制定我国TPMS标准提出了建议。 2007年7月31日召开了“TPMS标准研究工作组成立及第一次工作会议”，由中国汽 5
车技术研究中心牵头，组成了包括整车企业、检测科研机构、TPMS系统制造企业、传感器和芯片制造企业等共18家单位参加的标准起草工作组，并开始了标准制定工作。标准起草工作组成员有：中国汽车技术研究中心、公安部交通安全产品质量监督检测中心、长沙汽车电器研究所、天津汽车检测中心、上海大众汽车有限公司、上海泰好电子科技有限公司、上海保隆汽车科技股份有限公司、苏州驶安特汽车电子有限公司、上海航盛实业有限公司、河南雪城科技股份有限公司、慈溪市福尔达实业有限公司、重庆汉邦网络技术有限公司、车王电子(宁波)有限公司、丰田汽车技术中心（中国）有限公司、英飞凌科技（中国）有限公司、通用电气传感仪器仪表（上海）有限公司、西门子威迪欧汽车电子(长春)有限公司上海分公司、飞思卡尔半导体（中国）有限公司。标准工作组于2007年9月27日、2008年1月21日、2008年3月25日先后召开了3次标准讨论会，经过工作组专家对标准文本的多次讨论与修改，2008年5月形成了标准征求意见稿。 本标准的编写规则执行了GB/T1.1－2000。
五、本标准的起草 “汽车轮胎气压监测系统”推荐性国家标准草案公布后，引起了国内外的强烈反响。对标准提出了一些看法。 美国已于2007年9月强制实施了TPMS法规。据悉欧洲也将于2012年强制实施TPMS法规。中国已成为世界汽车生产和消费大国，何时强制实施TPMS法规就提上了日程。中国汽车工业协会对我国的推荐性国家标准与各方多次讨论后，认为考虑到立项的周期、标准制订的周期、向WTO通报的周期，特别是使制造商有充分的产品开发周期，我国强制实施TPMS标准的最早时间也要到2012年。因此尽管推荐性国家标准还未批准，现在起草强制性国家标准既不存在与推荐性国家标准相抵触，也不存在过早的问题。实际上，美国和世界各国并没有因为有了强制性法规就不能制订推荐性国家标准，也不存在必须先有推荐性国家标准，才能制订强制性法规。两者不是矛盾和相互替代的关系，而是补充的关系。
TPMS系统(Tire Pressure Monitory System)发展综述
TPMS系统（Tire Pressure Monitory System）发展综述一、TPMS产生背景介绍轮胎是汽车上非常重要的一个功能部件，其性能的优劣直接影响汽车行驶的可操纵性、安全性和舒适性。
它不仅承载了整个汽车的所有重量，而且还起到了减震的作用，因此它是影响汽车行车安全的重要因素。
然而，汽车在行驶过程中，轮胎很容易因出现压力或者温度异常而导致爆胎，有数据表明，它是引发交通事故的一个重要原因。
据统计，在国内高速公路上所发生交通事故的70%是由于爆胎引起的，而在美国，这一比例更是高达80%。
2000年11月1日，美国总统克林顿签署批准了美国国会关于修改联邦运输法的提案，即TREAD法案（The Transportation Recall Enhancement，Accountability and Documentation ACT）。
法案要求从2007年1月起，所有在美国销售的轿车都必须强制安装TPMS。
为响应美国国会对车辆安装TPMS立法的要求，美国运输部与美国国家公路交通安全管理委员会（NHTSA）联合对当时的两种TPMS（PSB TPMS：Pressure-Sensor Based TPMS与WSB TPMS：Wheel-Speed Based TPMS）进行评价，得出了PSB TPMS从性能和功能上都比WSB TPMS有一定优势的结论。
在报告中第一次将TPMS作为专用词汇。
同一时期，NHTSA出台了一项法规，法规规定从2003年11月到2006年10月31日期间美国新出厂的轻型汽车将逐步引入TPMS。
由此轮胎监测系统即TPMS，与安全气囊、防抱死制动系统一起成为了车辆必备的安全装置。
受TREAD法案驱动，各大公司及许多研究机构都已经开始研究相应的TPMS方案，如Motorola、GE等都已经研制出适用于TPMS的MEMS传感器及相应的TPMS技术方案。
此时国外的TPMS产品已经相当成熟，能够经受5-7万公里的使用测试。
直接式胎压监测系统的设计
今 日电子 ・ ２ ０ 年 ９月 ０ ６
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应用天地 ：汽车电子
电接收 模块 。该芯片的 工作 程图 ，接 通 电源后 ，接 收机先后进 行初 频率为 ３ ０ ５ ＭＨｚ 电压 始 化 和 配置 。 一 旦 确认 接 收机 配 置完 ０ ～４ ０ ，
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直接式 气压检测装置是利用安 装在 图 １ 系统 结构框 图
片必须是低功 耗的。 ９ ０ ４ ０ Ｐ 多种压 力范 围，并可定制 ０ ／ｌ ０ ｋ ａ 量程 。 ３Ｔ Ｍ Ｐ Ｓ发射接 口电路设计 发射 接 口电路如 图２ 所示 。 无线 电发 送模块 ＭＣ ３ ９ 可进行 ＯＯＫ或 Ｆ Ｋ两 ３４ ３ Ｓ 种调制 ，工作 在 ３ ０ ５ ＭＨｚ ０ ～４ ０ 频段 ， 采
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Ｂ ｓｄ ＴＰ ａｅ ＭＳ（ Ｓ ＭＳ，简称直 接 为 ５ ０ ，因此节能是一 个十分重要 程 ， 一步节省 能耗。ＮＰ 还具 有极 Ｐ Ｂ ＴＰ ～ｌ 年 进 Ｘ１
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许微控制器 与各 种外围接 口 个轮胎和 Ｉ Ｄ则要 与存储在 ＫＸ８存储器
器件 以 串行方 式进 行通 信 。 中的 ４ Ｉ 比较。如 果发现一个 相配 个 Ｄ值 Ｓ Ｉ 口使用四条线 ： Ｐ接 串行 时 的 Ｉ Ｄ，则 数据 就被处 理并 点亮 相应的
轮胎性能检测标准 轮胎注意要则
轮胎性能检测标准轮胎注意要则同科橡胶塑料研究所位于青岛“橡胶谷”、专业提供：轮胎老化测试、轮胎性能分析、轮胎耐磨测试、轮胎耐滑性测试、轮胎耐低温测试、轮胎耐磨耗测试、等其它老化测。
同科橡塑研究所轮胎性能部分测试标准GB9744-2007载重汽车轮胎JIS D4230-1998汽车轮胎GBT18505-2001汽车轮胎动平衡试验方法GBT19047-2003增强型载重汽车轮胎JIS D4207-1994汽车轮胎气门JIS D4211-1994汽车轮胎气门芯JIS D4241-2000汽车轮胎防滑链GJB1260-1991军用越野汽车轮胎系列GB2977-1989载重汽车轮胎系列JIS D4230-1998中文版汽车轮胎GB9744-2007(英文版)载重汽车轮胎GBT4501-2008载重汽车轮胎性能室内试验方法GB T18861-2002汽车轮胎滚动阻力试验方法GBT2977-2008载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷GBT6327-1996载重汽车轮胎强度试验方法JTT303-1996汽车轮胎使用与维修要求JIS D4202-1994汽车轮胎标识和尺寸GB T18506-2001汽车轮胎均匀性试验方法GBT19389-2003载重汽车轮胎滚动周长试验方法GBT22038-2008汽车轮胎静态接地压力分布试验方法GBT23663-2009汽车轮胎纵向和横向刚性试验方法GBT23664-2009汽车轮胎无损检验方法X射线法GB4501-1984载重汽车轮胎耐久性试验方法转鼓法DIN ISO8767-1995汽车轮胎.滚动阻力测量法JIS D4202-1990汽车轮胎.标识和尺寸SNT1636.5-2005进出口轮胎检验规程第5部分：载重汽车轮胎GB T4501—1998载重汽车轮胎耐久性实验方法转鼓法GB7036.1-1997充气轮胎内胎第1部分：汽车轮胎内胎ISO10454-1993载重汽车和公共汽车轮胎检验轮胎负荷实验室试验法BS AU50-1.1.3-1993轮胎和车轮.轮胎.汽车轮胎.滚动阻力测量法BS AU50-1.2.1b-2001轮胎和轮子.轮胎.商用汽车轮胎.轮胎ISO9112-2008载重汽车和公共汽车轮胎.测量轮胎滚动周长的方法.承载新轮胎GBT26149-2010基于胎压监测模块的汽车轮胎气压监测系统ISO4209-2-2001货车和公共汽车轮胎和轮辋(米制系列)第2部分:轮辋BS AU50-1-1.4B-1996轮胎和轮子.轮胎.汽车轮胎.检验性能的试验方法作为汽车与地面唯一接触的部分，轮胎的重要性不言而喻，不好的轮胎不但会影响汽车行驶的速度、噪音、稳定性和油耗，甚至存在造成行车事故的隐患。
乘用车轮胎气压监测系统标准研究制定工作组成立
权行为 不姑 息， 主动运用法律手 段保护知 识产
权。
《 中 国橡胶 网
业的设备、复制别的企业的软件等。鼓励企业将 创新技术和成果 申报专利及知识产权保护 。未经
１ ７ ～ １ ９日于 大 连 举 行 的 橡 胶机 械 年 会 上 ，我 国 主 流橡 胶 机械 企 业一 起在 橡 胶 机械 行业 知 识产 权 宣 言上 签 字 ，承诺 从 自己做 起 ，从 企业 做 起 ，做 中 许可 ，不 得将 别人 的 专利及 知 识产 权 用于 自己的 产 品 中。鼓 励行 业 申报专 利遵 守 专 利 “ 三性 ” 要
国创新企业的典范，做 知识产权保护的先锋 ，严 格遵守知识产权保护法律 、法规 、职业道德。 该 宣言 要求企 业 加 强知识 产权 的保 护 ， 制定 措施防范 图纸、软件等知识产权的泄密及流失。 企 业 不参 与 任何 形 式 的 图纸 、软件 等 知 识产权 的
非法 买 卖 。未 经原 创者 的 许可 ，不得 测 绘 别的企
功能 、性能 和 指标 及 试验 方法 进行 梳理 ， 以书 面
形式 发送至中国汽车技术研究中心汽车标准化研 究所 。 Ｔ Ｐ Ｍ Ｓ 标准涉及汽车生产企业、Ｔ Ｐ Ｍ Ｓ 及相关产 品生产企业等各方利益，受到各方关注。会议要 求各方协调配合，从国家和行业的角度出发，共 同开展标准的研究与制定工作 。全 国汽车标准化 技术 委 员会 也将 及 时 发布 标 准研 究 制定相 关工 作
佘 人参 加 了会议 。
能 和 附加功 能达 成 了初 步共 识； 后续 将 以Ｔ Ｐ Ｍ Ｓ 产 品及其 功 能为 基 础 ，进 一步 确 定性 能及 指 标 。会
议讨论通过了工作组今后的工作计划，并要求各 与 会企 业 按 全 国汽 车 标 准 化 委 员会 于 今 年 ９ 月 份 发出的 （ （ 关于开展乘用车Ｔ Ｐ Ｍ Ｓ 功能 、性能及试验 方法调查的通知 中的要求对本企业Ｔ Ｐ Ｍ Ｓ 产品的
双向通讯的轮胎压力监测系统设计
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２ ０ 年己 ０ ７ 月
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双 向通 讯 的轮 胎 压 力 监 测 系统 设 计
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（ 合肥工业大学计算机 与信息 学院 合肥 ２０ ０ ） ３ ０ ９
摘
要 ： 文介 绍 了基 于英 飞 凌 Ｓ １ 本 Ｐ ２传 感 器 的双 向通 讯轮 胎 压 力监 测 系统 ， 出 了硬件 及 软 件 设 计 方 法 、 给
模 块硬件 电路 及 相 关程序框 图 、 信协 议 和 算 法 等 。利 用 该 系统 可 实现 汽 车启 动 自检 、 通 自动 轮 胎 定位 及 数
据碰 撞避 免 等功 能 ， 以随时 测量 加速 度 、 可 电池 电压 、 胎 内部 温 度 压 力 ， 有 发 生异 常 则及 时发 出报 警 信 轮 如 号 ， 而有 效避 免事 故发 生 。 从
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａ ｉ ｉｅ ｔ ｎ ｌ ｔａ ｓ ｉ ｓ ｎ ｔ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｏ ｉ ｒｎ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ Ｓ ２ ｓ ｎ ｏ ｓ ｉ ｔｏ ｂ — ｒ ｃ ｉ ａ ｒ ｎ ｍ ｓ ｉ ｉ ｒ ｓ ｕ ｅ ｍ ｎ ｔ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｐ１ ｅ ｓ ｒ ｗａ ｎ ｒ — ｄ ｏ ｏ ｒ ｏ
汽车轮胎中央充放气系统
1轮胎中央充放气系统(Central Tire Inflation /Deflation Sys-tem以下简称CTI/DS)是指装于轮式车辆或其它轮式装备上的用于监测和调节轮胎气压的系统。
它的发明，使得驾驶员无论在汽车的停驶状态还是行驶中都可以在驾驶室内方便地对轮胎气压进行检测和调节，从而大大提高了越野汽车的机动性能，所以可称它为现代越野汽车机动性能的增强器。
安装CTI/DS就是一种提高军用越野汽车机动性能的有效手段。
由于它的安装，轮式车辆的综合性能，包括通过性、经济性等都得到不同程度地改善，轮胎寿命也得以延长。
尤其是轮式车辆在装备CTI/DS系统以后，其通过性能几乎能与一般的履带车辆相媲美。
因此，该系统从发明到现在，一直受到世界各国尤其是军方的高度重视。
早在80年代，美国MGC公司就已经将轮胎中央充放气系统称为“军用越野汽车现代化的标志”。
在中东的沙漠中，装有普通轮胎的运输车辆无法胜任运输工作，这种车辆即使不装载货物，一旦驶入沙漠也将陷入其中，难以自拔。
在美军的车辆中，尽管有的车辆装有新型轮胎，这种轮胎放气后也能够达到所要求的通过性，但只有装用CTI/DS的M939A2系列车能根据所遇到的地面实际情况及时调整轮胎气压，并能以较高的车速行驶。
并且，M939A2不但能在别的车辆无法行驶的地方畅行无阻，它还能够牵引装有普通轮胎的挂车(当时挂车的车轮已经深陷沙中)。
在海湾战争中，飞毛腿导弹是伊拉克的杀手铜。
在美军高技术武器的打击下，伊拉克的固定导弹发射架几乎全部被摧毁，但它的移动导弹发射架却能部分保存下来。
其原因是这些移动导弹发射架安装在装有轮胎中央充放气系统的车辆底盘上，发射飞毛腿导弹后，能迅速在沙漠中逃脱。
由此可见，CTI/DS对提高作战装备生存能力起着重要作用。
提高军用越野汽车在沙漠上的通行性能只是CTI/DS的作用之一。
在战争中，当公路大面积遭到破坏时，汽车往往被迫离开公路到荒野、农田或泥泞的陆地上行驶。
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现-任务书
指导教师签字：
年 月 日
教研室主任签字：
年 月 日
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
设计内容：设计一个小型汽车轮胎胎压监测系统,该系统采用直接式胎压监测的方法，硬件主要包括以下四大模块:单片机主控模块、传感器模块、报警模块和显示模块。其中单片机主要完成外围硬件的控制以及一些运算功能;传感器完成信号的采样功能;报警模块主要负责声音报警和灯光报警;显示模块完成字符、数字的显示功能。系统软件主要由主程序、监测胎压、温度子程序、报警子程序、显示子程序等模块组成。系统接通电源后进行初始化，然后胎压监测程序启动，连续监测轮胎的压力及其温度，当轮胎压力或温度小于设定的报警值时，在LED显示器上显示。当数值大于报警值，报警灯闪烁、喇叭鸣响，同时显示器显示当前的压力及其温度，提醒司机进行相应处理。
2011.3.1——2011.3.11查阅文献、撰写开题报告
2011.3.12——2011.3.27系统总体设计
2011.3.28—2011.4.13系统硬件设计
2011.4.14——2011.5.1系统软件设计
2011.5.2——2011.5.10系统测试
2011.5.11——2011.5.31撰写系统设计说明书
研究方法：系统设计方法采用先搭建系统硬件电路，然后进行系统软件设计。硬件电路需要进行传感器的选取及其设定、单片机的选取、显示电路及其报警电路的设计。软件设计主要包括胎压监测模块、显示模块、报警模块及其主模块的设计。
三、设计（论文）完成后应提交的成果
形成可演示的轮胎胎压监测系统及其系统设计说明书。
四、设计（论文）进度安排
毕业设计（论文）任务书
学生姓名
系部
汽车与交通工程学院
专业、班级
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现
摘要随着社会经济和科学技术的发展，公路交通已经成为关系国民经济命脉和社会、经济发展的重大系统，但随之而来的交通事故给人的生命安全和经济发展造成了重大损失。
爆胎是引起交通事故的主要原因，保持标准的车胎气压行驶是防止爆胎的关键，胎压检测系统(TPMS)是由此应运而生的一项汽车安全防范系统。
胎压检测系统主要用于汽车行驶过程中对汽车胎压与温度的实时检测，当出现异常状态时进行报警，从而保障驾乘者的行车安全。
本课题研究的目的是开发一种用于机动车辆上的无线胎压检测系统。
本文提出了一种基于无线技术的胎压检测系统方案，给出了系统总体结构框图，阐述了系统硬件电路和各模块软件的设计方法。
硬件设计综合运用了检测技术、单片机技术及无线通信技术，其中发射模块能实时检测、处理轮胎的压力和温度参数，并运用无线方式将处理后的数据传输到接收模块；接收模块能校验数据并显示结果，用以告知驾驶员各个轮胎的情况。
软件设计包括发射模块和接收模块两部分，具体为发射模块和接收模块的初始化、数据测量及处理，发射及接收程序。
关键词：胎压检测系统；无线通信技术；传感器；射频收发；C语言ABSTRACTWith the socio．economic and science and technology development，road traffic has become the major system of the national economy and the social，economic development，however,traffic accidents following resulted in significant losses about the lives and safety of people and economic development．Puncture is the main cause of traffic accidents，keep driving in standards tire pressure is the key to prevent puncture，Tire pressure detection system(TPMS)which bom as a car security system．Tire pressure monitoring system is mainly used for real-time tire pressure and temperature monitoring in the process of driving to protect the occupants of the driving safety when the abnormal state of alarm．The purpose of this research is to develop a wireless RF transmission tire pressure monitoring system which used in motor vehicle．This paper proposed a wireless technology based on the fire pressure monitoring systems programs，gave the overall system design block diagram and explain the system hardware circuit design and software design of the modules．Hardware circuit mainly uses sensor detection technology,single-chip technology and wireless communication technology,transmitter module can detect，deal with the tire pressure and temperature parameters real—time，and transmitted data processed to the receiver module use the way of wireless．Receiver module cail calibration data and display the result to inform the driver of the situation of all tires．Software design contains transmitter module and receiver module，specific for transmitter module and receiver module initialization，data measurement and processing，send and receive procedures．Key words：tire pressure monitoring system，wireless communication technology sensor,anti-jamming，RF transceiver，C language目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................................................................... I I 第1章绪论 . (1)1.1选题的背景 (1)1.2课题的目的及意义 (3)1.3课题主要工作 (4)第2章系统整体方案设计 (5)2.1系统设计要求 (5)2.2系统设计方案 (5)2.2.2发射模块 (6)2.2.2接收模块 (6)2.3元器件选择 (6)2.4关键技术研究 (7)2.4.1频率选择 (7)2.4.2信号编码方式 (7)2.4.3轮胎定位技术 (8)2.5本章小结 (8)第3章发射模块的设计 (9)3.1传感器单元的硬件电路设计 (9)3.1.1 DS18B20工作方式 (9)3.1.2 ADC0809工作方式 (10)3.1.3 DS18B20温度检测程序 (12)3.2发射单元的硬件电路设计 (16)3.2.1 发射单元控制电路 (16)3.2.2 发射单元发射电路 (18)3.3发射模块的软件设计 (18)3.3.1 编程工具选用 (18)3.3.2编程语言及开发软件的选用 (18)3.3.3通信协议 (19)3.3.4软件设计 (20)3.4 本章小结 (25)第4章接收模块的设计 (26)4.1接收模块的硬件电路设计 (26)4.1.1射频接收单元的硬件电路设计 (26)4.1.2射频接收单元工作方式 (28)4.1.3显示报警单元电路设计 (34)4.1.4蜂鸣器报警单元电路设计 (34)4.1.5电源单元设计 (35)4.2接收模块的软件设计 (35)4.3本章小结 (39)第5章系统测试 (40)5.1 概述 (40)5.2信号实时传输显示测试 (40)5.3温度超过预警值报警测试 (41)5.4模拟压力超过预警值报警测试 (42)5.5模拟压力和温度超过预警值报警测试 (42)5.6本章小结 (43)结论 (44)参考文献 (45)致谢 (46)附录 (47)第1章绪论1.1选题的背景本世纪初，由于凡世通(Firestone)轮胎的质量问题，造成了超过100人死亡和400人受伤，此事引起了业界和美国政府的高度关注，普利斯通、凡世通公司被迫收回650万只轮胎。
轮胎气压监测与爆胎自动减速系统
原稿 收到 日期 为 ２００５年 ６月 ７日，修改稿收到 日期为 ２００５年 ８月 ２９日。
维普资讯
汽 车 工 程
２００６年 （第 ２８卷 ）第 ２期
逐步加 剧 的趋 势 ，在 爆胎 后对 汽车 操 控越 早 ，其 化 解
爆胎危 险的机会 和 贡献 越大 。研 究驾 驶 员 在爆 胎 突 发事件发生后对汽车实施操控 的时间，即驾驶 员制
文献［２］提 出一种 自动制动控 制装置 ，汽车发 生爆胎后 ，可使爆胎车轮的制动功能关闭或解除 ，而 其他车轮制动功能正常 ，避免驾驶员行车制动造成
爆胎车轮制动过度 （抱死）。 作者开发出一种汽车轮胎气压监测与爆胎 自动
减速系统 ，进 行了超过 ４０ Ｏ００ｋｍ 的运行试验及 １９ 次爆胎实测 ，证实该 系统具有轮胎气 压监测 和爆胎 后救助功能 ，可有效化解爆胎产生的危险。
２００６年（第 ２８卷 ）第 ２期
汽 车 工 程
Ａｕｔｏｍ ｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
维普资讯
２００６０４３
轮胎气压监 测与爆胎 自动减速系统
傅建中，石 勇
（桂林安金汽车安 全测控技 术有限公 司，桂林 ５４１００４）
［摘 要］ 开发 出一 种汽车轮胎气 压监测与爆胎 自动减速 系统。选用有 ＡＢＳ功能 的 Ｐａｓｓａｔ轿 车和无 ＡＢＳ功 能 的 Ｓａｎｔａｎａ轿 车 ，进行 了 １９次 电雷管爆胎试验 ，试验车速范 围 ９９—１６７．１ｋｍ／ｈ，系统反 应时 间范 围 ４８—１８０ｍｓ，制 动 痕迹无 明显偏航 。试验表 明系统在驶员制动反应时间 内制动减速 ，对化解 因爆胎产生 的危险具有很好 的效果 。
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ａ ｔｉｒｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｉｒｅ ｂｌｏｗ－ｏｕｔ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ａ
一种新的车轮气压实时监测系统
通过汽车行驶时车轮物理参数的变化 间接推导 出轮胎气 压变化值 ，硬件简单 ，体 积 小 ，成本低 ， 兼容性好 ，性能稳定 ，使用方便． 本文提出的车轮气压监测系统为间接式 ，该系统利用汽车原有 的 Ａ Ｓ Ｂ 系统轮速 传感器信号 ，整形后 由单片机处理 ，实现对 车轮气压监测 的目的．
在ｔ 时间内，轮速传感器感应 电动势周期数为【 ：
Ｎ＝ｐ ｔ￣ ｖＩｒ Ｄ （） １
式 中 ，ｐ为 轮速 传 感 器 旋转 一 周 产 生 的脉 冲数 ，Ｖ为 车速 ，单 位 为 ｍ／，Ｄ 为车 轮 直 ｓ 径 ，单 位 为 ｍ． 设 在 前 轮 中 ：ⅣＡ ０ 、 分 别 为左 轮在 ｔ和 ｔ时 间 内轮速 传 感器 的感应 电动势 周 期 ０ 数 ；Ⅳ 、ⅣＢ分 别 为右 轮 在 ｔ和 ｔ时 间 内轮 速传 感 器 的感 应 电动 势 周 期 数 ；Ｄ Ｄ 肋 。 小 分 别 为左 轮 在 ｔ和 ｔ时 间 内 的 直 径 ；Ｄ即 Ｂ分 别 为 右 轮 在 ｃ和 ｔ时 间 内 的直 径 ； ０ 、Ｄ ０
和 幅 度 与 轮 速 有 关 ，轮 速 越
１ 轮速 传 感 器 ；２压 力 调 节 器 ；３电子 控 制器
图 ｌ ＡＢ Ｓ系统 工 作 原理
驱 动 轴 上 ，与 车 轮 同 步 转 动 ．乏
一
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ｌ Ｌ
高 ，输 出 电压 频率 高 ，幅 度
传感器都使用霍尔 （ ａ ） Ｈ ｌ 组件或使用 由车辆 电 １ 气系统提供能源的限磁型传感器．主动型传感
器 的最 大 优点 在 于 ：即使 是 在 车轮 转 速 很低 的
情况下也能够提供精确的轮速信号． 在前轮 ，Ａ Ｓ Ｂ 系统 的轮速传感器被固定在