完整版基于SP37汽车胎压监测传感器研究毕业设计.docx

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完整版基于SP37汽车胎压监测传感器研究毕业设计

河北工业大学

毕业论文

作者：

朱铭健学号：

113009

学院：

控制科学与工程学院

系（专业）：

自动化

题目：

基于SP37汽车胎压监测传感器的设计及实现

指导者：

梁涛教授

（姓名）（专业技术职务）

评阅者：

（姓名）（专业技术职务）

2015年6月2日

毕业设计（论文）中文摘要

题目基于SP37汽车胎压监测传感器的设计及实现

摘要：

随着汽车作为一种重要的交通工具在我国不断普及，道路安全问题也受到了人们的广泛关注。

据统计，每年有相当部分的交通事故是由汽车胎压异常引起的。

所以，如何有效地监测胎压异常并对驾驶者及时地警报成为了重要的研究课题。

汽车胎压传感器作为汽车轮胎压力检测系统的重要组成部分，其性能会直接影响到整个系统的总体性能并进一步影响到驾驶者的安全。

本文首先介绍了胎压监测系统课题研究的相关背景和意义，然后介绍了SP37芯片以及开发SP37使用的编译软件，烧录器和烧录软件，接着介绍了传感器的外围电路和软件设计以及通信协议，最后提供了开发测试过程和结果以及传感器的精度和使用年限。

关键词：

SP37胎压监测胎压传感器TPMS

毕业设计（论文）外文摘要

TitleTheResearchBasedonTirePressureMonitoringSensorSP37

Abstract

Withthepopularizationofcarasanimportanttransporttool,theissueofsafetyintheroadhasattractedfarandwideattention.Accordingtostatistics,therearemanytrafficaccidentseveryyear,whicharecausedbyabnormalchangeoftirepressureofcars.Thus,howtomonitortheabnormalchangeoftirepressureefficientlyandalertthedrivertimelyhasbecomeanvitalresearchsubject.Asanimportantportionoftirepressuremonitoringsystem,thetiremonitoringsensor’sperformancehasinfluenceontheperformanceofthewholesystemandaffectthesafetyofdriverfurther.

Thispaperintroducethebackgroundoftiremonitoringsensoranditsresearchingsignificanceatfirst.Then,thepaperintroducethechipSP37,theprogrammingsoftware,theprogrammerandtheburnersoftware.Next,thesoftwaredesignandtheperipheralcircuitdesignofsensorandthecommunicatingprotocolareintroduced.Finally,theresultandprocedureofthedevelopmentforthesensorandtheprecisionandservicelifeofitarementioned.

Keywords：

SP37TirepressuremonitorTirepressuremonitorsensor

TPMS

1绪论…………………………………………………………………………………1

1.1课题研究背景……………………………………………………………………1

1.2国内外轮胎压力检测系统发展现状…………………………………………1

1.2.1国外轮胎压力检测系统发展现状………………………………………………2

1.2.2国内轮胎压力检测系统发展现状……………………………………………2

1.3课题研究意义…………………………………………………………………2

1.4课题主要实施内容，总体方案…………………………………………………2

2相关理论与系统介绍………………………………………………………………3

2.1汽车轮胎压力检测系统概述…………………………………………………3

2.2SP37芯片介绍……………………………………………………………………4

2.3相关软硬件工具介绍……………………………………………………………6

2.3.1开发软件…………………………………………………………………………6

2.3.2烧录器…………………………………………………………………………7

3SP37传感器外围电路设计…………………………………………………8

3.1硬件系统功能概况………………………………………………………………8

3.2硬件系统目标……………………………………………………………………9

3.3硬件系统总体分析………………………………………………………………9

3.3.1低频接收电路…………………………………………………………………12

3.3.2高频发射电路…………………………………………………………………12

3.3.3系统工作电路…………………………………………………………………13

4软件设计……………………………………………………………………………14

4.1软件需求…………………………………………………………………………14

4.1.1LF低频唤醒……………………………………………………………………14

4.1.2定时器唤醒……………………………………………………………………16

4.1.3初次上电或系统复位…………………………………………………………16

4.2程序流程图…………………………………………………………………17

4.3相关配置…………………………………………………………………………17

5开发过程及测试结果………………………………………………………………18

5.1开发过程…………………………………………………………………………18

5.2测试………………………………………………………………………………18

5.3检测精度及使用年限……………………………………………………………20

结论……………………………………………………………………………………23

参考文献………………………………………………………………………………24

致谢………………………………………………………………………………25

附录A部分程序……………………………………………………………………26

1绪论

轮胎压力监测系统（TirePressureMonitoringSystem，TPMS），是一种利用安装在汽车轮胎内的胎压监测传感器采集汽车轮胎压力、温度、加速度等数据，并将数据利用无线传输技术传送到驾驶室内的显示终端中，实时地显示以上相关数据，并在轮胎出现异常时对驾驶者进行预警的汽车主动安全系统。

利用TPMS系统即可实现轮胎压力的有效监控，预防因汽车轮胎压力变化引起的事故的发生。

1．1课题研究背景

随着社会生产力的不断提高，汽车正走入千家万户，由此引发的交通安全问题正不断引起人们的关注。

与此同时，汽车电子正在蓬勃发展，很多在其他领域取得巨大成就的技术正被不断地移植到这个领域里，令其成为整个电子领域里的一个重要研究方向。

由此可见，使用相关电子技术解决汽车安全问题将会成为未来汽车和电子行业研究的一个热门方向。

轮胎作为支撑汽车及其载重的重要部件，其性能优劣直接影响汽车的稳定性和安全性。

当轮胎气压出现问题时，会给道路安全带来很大的隐患，甚至直接威胁驾驶者的财产和人身安全。

统计表明：

交通事故发生的主要原因是汽车在高速时发生爆胎事故。

另据统计，在中国，轮胎故障造成了46%的高速事故，其中爆胎就占了事故总量的70%[1]。

怎样有效对爆胎进行预警，已成为全球关注的重要问题。

1．2国内外轮胎压力检测系统发展现状

如何对汽车胎压进行检测并对压力异常变化进行有效预警是一个全球性的问题，在TPMS发展过程中，部分西方国家处于汽车电子发展前列，他们的技术更为成熟，稳定。

而对于我国而言，胎压检测系统的出现迟延许多年，因此在各个方面均处于高速发展阶段。

随着科技的进步，我国的TPMS系统日趋成熟，同时不断改进技术，为汽车安全系数的提高做着努力。

1.2.1国外轮胎压力检测系统发展现状

TPMS首先是在美国提出，并制订了相关标准和法规推广其应用。

其他国家也相继推出了自己的标准，欧盟于2012年，韩国和日本于2013年推出了TPMS相关的标准。

由于国外推行TPMS系统较早，所以研发生产的TPMS系统也比较成熟，其主要的汽车零配件生产商如米其林集团也对TPMS系统进行了深入的研究和大量的生产[2]。

1.2.2国内轮胎压力检测系统发展现状

我国TPMS相关的内容最早在国家标准里面涉及到是在2003年11月24日发行的中华人民共和国的国家标准《机动车运行安全技术条件》（征求意见稿）。

这标志着我国也由此开始重视TPMS系统[2]。

目前我国汽车用户还没有完全意识到TPMS安装的必要性，国家也未出台相应的法规强制安装TPMS。

但就长远来看，随着人们对该系统的不断了解，以及国家法律法规的日益完善，相信不久的将来就会颁布强制性安装TPMS系统的规定。

对于重型卡车，规定强制安装汽车胎压监测系统是尤为重要且势在必行的。

目前国内研发的汽车胎压监测系统都是基于英飞凌或者飞思卡尔的相关芯片来设计研发的。

为了拥有自己的知识产权，国内的一些研究机构和公司也开始参与研究生产TPMS系统，例如中山市铁将军汽车电子有限公司、深圳市棋港电子有限公司、上海泰好电子科技有限公司和佛山市朗杰电子科技有限公司等[2]。

1．3课题研究意义

随着我国汽车消费者安全意识的不断提高以及对TPMS系统了解的不断加深，不难预见到未来我国每一部汽车上面都会配备TPMS系统，而目前国外厂商长期霸占我国TPMS市场，为了让我国在未来的汽车电子领域占据一席之地，对TPMS进行研究已经刻不容缓。

在汽车胎压监测系统中最重要的部件就是传感器。

传感器肩负着检测温度，压力，加速度和电池电量的作用，同时，还具有高频发送和低频接收的功能，传感器的相关研究直接决定了TPMS能否长期有效稳定运行。

因此，对TPMS系统中的传感器进行研究显得尤为重要。

1．4课题主要实施内容，总体方案

本课题主要以英飞凌公司生产的SP37芯片为核心，设计汽车胎压监测传感器，构建外围电路以配合SP37芯片工作，并对芯片进行编程，使芯片监测到的参数能够传送给学习机或胎压显示器。

SP37芯片内部集成了运动检测，压力检测，温度检测，电压监测，处理器，低频和高频模块。

运动检测模块主要负责加速度的监测，据此计算出汽车速度。

压力检测用于测量汽车胎内压力，温度检测用于测量汽车胎内温度，电