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1、车轮 基于 CAN 总线的重型卡车轮胎 压力胎压力监 监测系统（TPMS ）设 计 测系统（ ）设计 陶 晓玲 硕士研 究生 陶晓玲 指导教 师 姚竹亭中北大 学科专 业模式识别 与智能 系统 学2013 年 5 月 30 日图书 分类号 U463.341 密级非密 UDC硕 士 学 位 论 文基于 CAN 总线的重型卡 车轮胎 压力 监 测系统（TPMS ）设计陶 晓玲指导 教师（姓名、 职称）姚竹亭 （教 授） 申请 学位级别 工学 硕士专业 名称 模式识 别与智能系统论文 提交日期2013 年 4 月 24 日 论文 答辩日期 2013 年 5 月 30 日 学位 授予日期_ 年_ 月

2、日 论文 评阅人续 欣莹、刘波答辩 委员会主席_ 郑海起_2013 年 5 月 30 日原 创 性 声 明本 人 郑 重 声 明 : 所 呈 交 的 学 位 论 文 , 是 本 人 在 指 导 教 师 的 指 导 下 , 独立 进 行 研 究 所 取 得 的 成 果 。 除 文 中 已 经 注 明 引 用 的 内 容 外 , 本 论 文 不 包 含其 他 个 人 或 集 体 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 科 研 成 果 。 对 本 文 的 研 究 作 出 重 要 贡献 的 个 人 和 集 体 , 均 已 在 文 中 以 明 确 方 式 标 明 。 本 声 明 的 法 律 责 任 由 本

3、人承担。论 文 作者 签名 : 日期: 关于学位论 文使用权 的说明本 人 完 全 了 解 中 北 大 学 有 关 保 管 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 , 其 中 包 括 : 学 校 有 权 保 管 、 并 向 有 关 部 门 送 交 学 位 论 文 的 原 件 与 复 印 件 ; 学 校 可以 采 用 影 印 、 缩 印 或 其 它 复 制 手 段 复 制 并 保 存 学 位 论 文 ; 学 校 可 允 许 学位 论 文 被 查 阅 或 借 阅 ; 学 校 可 以 学 术 交 流 为 目 的 , 复 制 赠 送 和 交 换 学 位论 文 ; 学 校 可 以 公 布 学 位 论 文

4、 的 全 部 或 部 分 内 容 （ 保 密 学 位 论 文 在 解 密后 遵 守此 规定 ） 。签 名:导 师 签名 : 中北大学学位论文 基于 CAN 总线的重型卡 车轮胎 压力 监测系统（TPMS ）设计 摘 要 近年来随着汽车行业的不断升温, 相关电子技术迅速发展, 在该行业得到了广泛的应用。 比如重型卡车, 由于其行车时造成的交通事故给人民生命财产安全造成了巨大损失, 因此人们对重型卡车的安全性、 舒适性和 可靠性的要求也越来越高。 而轮胎故障是突发性交通事故发生的重要原因之一, 是驾驶人员最难预防的。 轮胎故障中最常见的就是因胎压不正常或温度太高而引起爆胎, 从而导致交通事故。 所

5、以如何防止爆胎已成为汽车安全的一个重要课题, 其关键就是保持标准的轮胎气压和及时发现轮胎故障 , 这样使得实时监测轮胎的压力和温度状态非常重要。本论文首先 通过对 TPMS 现状的分析, 提出了适用于本系统设计的 TPMS 类型为直接式双向有源类型, 据此设计了系统的总体结 构, 并将其划分为不同的功能模块, 包括CAN 总线模块、CAN/LIN 总线模块、低频唤 醒模块、TPMS 模块和电源模块。其次按照各模块需要完成的功能进行电路设计,对于 CAN 总线模块设计采用了高级光耦 6N137 进行数据传输隔离, 并在总线与 地之间加入了防雷防浪涌的瞬态抑制二极管,提高数据传输的可靠性和安全性。

6、在低频唤醒模块设计中采用 TC4422 驱动芯片以及 LC 电路中电感采用绕线式电感来提高低频 信号的强度。 在 TPMS 模块设计中传感器采用 SP37 芯片,实现了该模块高集成度和小型化的需求。在电路板设计过程中针对系统的抗干扰性采取了一些必要的措施。最后对电路板进行调试和功能检测,结果显示 CAN 总线通信功能良好,数据传输准确可靠, TPMS 模块可以实现对温度和压力数值的采集, 并可以准确地传输到控制台,无线通信功能良好,所以该系统设计合理,基本功能得以实现。关键字:CAN,TPMS,LF 低频唤醒,SP37中北大学学位论文 The Design of Heavy Truck Tir

7、e Pressure Monitoring System Based on CAN Bus AbstractIn recent years, with the growing of automobile industry, related electronic technologydeveloping rapidly and widely used. Such as heavy truck, the traffic accidents caused huge loss to peoples life and property safety, so peoples requirement of

8、the safety, comfort and reliability of heavy trucks is higher and higher. And tire defect is one of the most important reasons for the sudden traffic accidents, which is the most difficult to prevent. Tire burst is one of the most common cause of tire defect, which can lead to traffic accidents is a

9、lways caused by abnormal tire pressure or tire temperature is too high. So how to prevent tire burst has become an important subject for automobile security, the key is to keep standard tire pressure and found the tire defect promptly.So how to monitor tire pressure and temperature conditions in tim

10、e is very important In this paper, first of all analysis the current situation of TPMS, then put forward the suitable type of TPMS is the direct two-way active type, then design the overall structure of the system, and divide it into different function modules, such as CAN bus module, the CAN/LIN bu

11、s module, the low frequency awakens module, TPMS modules and power supply module Secondly complete the circuit design based on the function of each module. The design of CAN bus module adopts the advanced optical isolation chip 6N137 to isolate data transmission, between CAN bus and ground wire join

12、ing the mine-resistant surge transient suppression diodes, to improve the reliability and security of data transmission. In the low frequency awakens module adopts TC4422 drive chip, and circuit inductance of LC circuit adopts winding inductance, to improve the strength of the low frequency signal.

13、Sensors used in TPMS modules is SP37 chip, which can realized the high integration density and miniaturization of the module demand. And in the design of PCB take some rules to strengthen the ability of anti-interference 中北大学学位论文Finally to debug and test the function, results show the CAN bus commun

14、ication function is good, data transmission is accurate and reliable, TPMS module realized the monitor of the tire temperature and pressure values, the wireless communication function is good, so the system is reasonable, and realize the basic functionKeywords :CAN, TPMS, LF low frequency wake model

15、, SP37中北大学学位论文 目 录 1 绪论1 1.1 课题研究 的背景及意义 1 1.2 轮胎气压 异常及温度的 影响2 1.3 轮胎监测 系统简介及国 内外研究发 展状况 3 1.3.1 TPMS 系统 的功能及分类 简介3 1.3.2 国内 外研究现状 及发展. 5 1.3.3 TPMS 发展 阶段及趋势7 1.4 论文研究 的内容 8 2 系 统整 体结 构设 计9 2.1 系统的总 体结构 9 2.2 系统中的 主要技术和协 议 10 2.2.1 CAN 总线技术10 2.2.2 LIN 总线技 术 12 2.2.3 数据 通信协议简 介13 2.3 本章小节15 3 CAN 总 线功 能 实现 电路 设计16 3.1 CAN 总线模块 16 3.1.1 CAN 总线模块主要 芯片选型16 3.1.2 CAN 总线模块硬件 设计 19 3.1.3 CAN 总