基于STC89C52单片机的胎压监测报警系统设计

摘 要 本文介绍了一种基于STC89C52单片机的胎压监测报警系统，本系统采用的是间接式TPMS系统，通过测量四个轮速传感器信号，经过一定的算法，可以间接测量出汽车胎压的变化。同时本系统还有报警提示功能，当某一车轮胎压欠压时，能够通过闪烁警示灯以及发出语音提示的方式提示驾驶者。

关键词 汽车胎压监测；轮速传感器；ABS；STC89C52单片机

中图分类号TP368.1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0200-02

0 引言

随着科技的发展和时代的变迁，汽车已成为了人们最常用的交通工具。汽车行驶安全问题日益突出，其中由汽车胎压不正常而引起的行驶安全问题在人们的日常生活中也是越来越严重，在汽车的高速行驶过程中，最频繁同时也是最难预防的事故隐患就是轮胎故障，它也是交通事故的大部分诱因。

汽车轮胎胎压监测系统，即Tire Pressure Monitoring System，简称TPMS，主要对汽车高速行驶时的轮胎压力进行随时的监测，对轮胎的漏气所导致的低胎压进行报警，以保障安全的行驶，它是驾驶员和乘车人员的生命安全保障预警系统[1，2]。按监测方式可分为：直接式TPMS 和间接式TPMS。间接式TPMS没有压力传感器， 它依靠ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别， 以达到监视胎压的变化。直接式TPMS是依靠安装在轮胎内的压力和温度传感器将轮胎内的压力、温度数据以无线电波方式传送到接收器上， 使驾车者能随时知晓轮胎的压力和温度的变化情况[3]。

本设计以此为背景，设计出了一种间接式汽车轮胎压力监测系统，这种系统是通过汽车ABS 系统的轮速传感器信号来比较轮胎之间的转速差别，以达到监测胎压的目的。当轮胎压力降低时，车辆的重量会使轮胎直径变小，这就会导致轮速发生变化，这种变化即可用于触发警报系统来向驾驶员发出警告[4]。

1 系统监测算法

轮速监测法的工作原理是：一个轮胎气压降低以后，施加在每个轮胎上的压力会因为轮胎支撑力不足而使轮胎变形（半径减小），轮胎的半径减小将会导致其转速有一定的增加，变形轮胎的转速就会和其他未变形的轮胎有差别，这种差别可以通过轮速传感器来监测到[5]。

式（2）中z为采样周期内的计数值，轮速传感器齿数为43齿。设定胎压正常时的阀值为R0，当R>R0时，触发报警。

3 系统总设计方案

STC89C52是STC公司生产的一款单片机，配备COMS8位控制器的它不但性能优越而且功耗很低，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。同时它继承了原来51单片机的内核但同时也有自己的很多改良，因此它也是原来C51的升级版。

本系统以单片机STC89C52为核心，通过整形电路、放大电路对ABS的轮速信号进行放大和整形，输入单片机进行处理[6]。单片机进行一定运算进行判定程序触发，当符合设定的程序要求时便会触发报警电路以及语音电路，达到报警提示目的。系统设计方案如图1所示。

4 主要硬件电路设计

4.1系统复位电路

复位电路如图2所示，STC89C52有效复位电平为高电平，所以正常工作状态RST引脚为低电平，电路中用电阻下拉到地，在系统上电时，由于电容上电压不能突变，所以能在单片机上电后的一段时间内保持高电平，使单片有效复位。

4.2放大电路

因为ABS传感器发出的轮速信号是难以被感应到的，尤其是存在外界的一些干扰的时候，那就是所谓的干扰信号的存在（包括高频干扰和低频干扰），那么我们就要对它的信号进行一定的放大处理，放大电路如图3所示。

4.3整形电路

单片机对正弦波信号难以处理， 而ABS轮速传感器传出的信号刚好是正弦波信号。为了使单片机更容易对信号进行处理，必须对原始波进行一定的处理，整形电路如图4所示。

4.4电源电路

由于车载电源是 12V 电源，而单片机的输入电压不能超过5V。当 DC/DC 的输入输出电压差很大时，一般的线性稳压电路会表现出极大的不稳定性。本系统采用开关电源供电， 其体积小、重量轻， 以变换效率高而被广泛应用于电子设备中。当12V的电源从LM2576T左端输入后经过整个电路就可以转为5V电提供给单片机使用，电源电路如图5所示。

4.5报警电路

当轮胎胎压出现异常时，系统根据不同的欠压状况闪烁不同颜色的发光二极管来起到报警的作用，由于51单片机的驱动能力不强，无法直接驱动发光二极管，因此采用了外接三极管扩流最终使发光二极管发光。其报警电路如图6所示。

5 系统程序设计

本系统的程序设计采用模块化设计方案。应用模块化设计思想，每个模块相对都比较独立，把系统划分成下面几个小模块：顶层状态机主程序、信号频率测量、语音提示程序等单片机上电之后先进行初始化，将各个需要的模块进行相应设置，然后开始检测整形之后的信号频率，并对四路信号频率进行计算，根据计算结果，判定是压力正常还是一定欠压或者严重欠压，根据判定结果，不同的报警灯闪烁，同时发出语音报警。

7结束语

本文介绍了一种基于STC89C52单片机的胎压监测报警系统，该系统以ABS轮速信号为监测对象，通过一定的算法，实现快速、便捷地判断胎压是否正常，并予以报警。这种监测系统不需加装其他硬件装置，安装方便，成本低廉，对于胎压监测系统的市场推广意义重大。

参考文献

[1]汪庆年，赵文.轮胎压力监视系统[D]，南昌大学信息工程学院，2006.

[2]权晓鹏，孟立凡.汽车轮胎压力监视系统研究与开发[D]，中北大学，2008.

[3]单春贤，韩钧，胡苏杭，仲敏波.轮胎压力监测系统的开发及发展趋势[J].拖拉机与农用运输车，2006，33（5）：91-93.

[4]王艳阳，谭德荣，韩加蓬.基于ABS轮速信号的间接胎压监测技术研究[D].山东理工大学，2008.

[5]谭德荣，张峰，王艳阳.基于ABS 信号的轮胎压力监测系统（TPMS）[J].农业装备与车辆工程，2007（4）：16-18.

[6]孙春玲，韩加蓬，刘福海.基于C8051F005 单片机的轮胎压力监测系统[J].山东理工大学学报，2007（2）：60-63.

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