汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于汽車安全技術(shù)領(lǐng)域，具體說，涉及一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，包括：輪胎監(jiān)測模塊、單片機及藍牙模塊；所述輪胎監(jiān)測模塊用于采集汽車輪胎內(nèi)的氣壓及溫度數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至所述單片機，所述單片機用于對所述數(shù)據(jù)進行分析處理，并通過所述藍牙模塊將輪胎監(jiān)測結(jié)果實時傳輸至智能終端的顯示屏。通過實時監(jiān)測車胎當前的壓強及溫度，提高汽車在行駛過程中的安全性。
【專利說明】
汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于汽車安全技術(shù)領(lǐng)域，具體說，涉及一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著中國經(jīng)濟的快速騰飛，汽車逐漸成為了每個家庭中必備的私人交通工具。汽車的發(fā)展給人民帶來了方便、快捷和生活上的舒適。然而，在汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時，交通安全事故發(fā)生率也在持續(xù)提高。其中，因為輪胎而導致的交通事故不在少數(shù)。在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔心和最難預防的，也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。隨著道路交通的迅速發(fā)展，特別是高等級公路里程的增加，因輪胎爆裂而導致的交通事故頻繁發(fā)生。保持標準的車胎氣壓行駛和及時發(fā)現(xiàn)車胎漏氣是防止爆胎的關(guān)鍵，因此，需要一種胎壓監(jiān)測系統(tǒng)以提高汽車行駛的安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，以解決上述問題。
[0004]本發(fā)明的實施例提供了一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，包括:輪胎監(jiān)測模塊、單片機及藍牙模塊;輪胎監(jiān)測模塊用于采集汽車輪胎內(nèi)的氣壓及溫度數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至所述單片機，單片機用于對該數(shù)據(jù)進行分析處理，并通過藍牙模塊將輪胎監(jiān)測結(jié)果實時傳輸至智能終端的顯示屏。
[0005]進一步，該系統(tǒng)還包括報警模塊，該報警模塊與單片機電連接;單片機還用于通過藍牙模塊獲取智能終端預設(shè)的報警值，當輪胎監(jiān)測結(jié)果高于或低于報警值時，單片機控制報警模塊進行報警。
[0006]進一步，報警模塊包括蜂鳴器報警模塊和Lm)報警模塊。
[0007]進一步，輪胎監(jiān)測模塊包括壓力傳感器模塊和溫度傳感器模塊。
[0008]進一步，輪胎監(jiān)測模塊采用SP12傳感器。
[0009]進一步，單片機采用AVRmegal6單片機。
[0010]進一步，智能終端為智能手機。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是:通過實時監(jiān)測車胎當前的壓強及溫度，提高汽車在行駛過程中的安全性。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖3是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中SP12傳感器的工作流程圖；
[0015]圖4是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中智能手機APP的流程圖；
[0016]圖5是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中SP12傳感器的電路圖；
[0017]圖6是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中下載接口電路的電路圖；
[0018]圖7是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中藍牙串口通信電路的電路圖；
[0019]圖8是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中蜂鳴器報警電路的電路圖；
[0020]圖9是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中LED報警電路的電路圖；
[0021]圖10是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中AVR單片機控制電路的電路圖；
[0022]圖11是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中軟件主程序的工作流程圖；
[0023]圖12是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中溫度和壓力采集和計算算法流程圖；
[0024]圖13是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例中蜂鳴器及LED燈報警流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖所示的各實施方式對本發(fā)明進行詳細說明，但應(yīng)當說明的是，這些實施方式并非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所作的功能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0026]參圖1及圖2所示，本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0027]本實施例一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，包括:輪胎監(jiān)測模塊10、單片機20及藍牙模塊30;輪胎監(jiān)測模塊10用于采集汽車輪胎內(nèi)的氣壓及溫度數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至所述單片機20，單片機20用于對該數(shù)據(jù)進行分析處理，并通過藍牙模塊30將輪胎監(jiān)測結(jié)果實時傳輸至智能終端40的顯示屏，從而可以實時的監(jiān)測輪胎的氣壓異常和高溫異常。
[0028]本實施例通過實時監(jiān)測車胎當前的壓強及溫度，可以及時地檢測到輪胎壓力及溫度給駕駛員提供最新的數(shù)據(jù)，防止爆胎，減小生命危險，提高汽車在行駛過程中的安全性。
[0029]在本實施例中，該系統(tǒng)還包括報警模塊50，報警模塊50與單片機20電連接;單片機20還用于通過藍牙模塊30獲取智能終端40預設(shè)的報警值，當輪胎監(jiān)測結(jié)果高于或低于報警值時，單片機20控制報警模塊50進行報警。
[0030]在本實施例中，報警模塊50包括蜂鳴器報警模塊和LH)報警模塊。
[0031 ]在本實施例中，輪胎監(jiān)測模塊10包括壓力傳感器模塊和溫度傳感器模塊。
[0032]在本實施例中，輪胎監(jiān)測模塊10可采用SP12傳感器。
[0033]在本實施例中，單片機20可采用AVRmegal6單片機。
[0034]在本實施例中，智能終端40為智能手機。
[0035]下面對本發(fā)明進行詳細說明。
[0036]本實施例提供的汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，采用AVRmegal6為核心處理器，利用SP12傳感器采集輪胎氣壓、溫度數(shù)據(jù)(SP12傳感器的工作流程圖參見圖3)，將接收到的數(shù)據(jù)傳送給megal6單片機。數(shù)據(jù)通過單片機處理后，單片機通過藍牙無線發(fā)送到手機端，將數(shù)據(jù)在手機端上顯示出來。同樣，通過在手機端設(shè)置報警值，通過藍牙無線發(fā)送給單片機處理，當所測得胎壓高于或低于所設(shè)的報警值時，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)就會立刻報警提示。由于SP12具有SPI串口，可以直接跟單片機的SPI 口進行連接即可進行通信。單片機對接收到的SP12響應(yīng)數(shù)據(jù)進行處理后送到智能手機顯示。另外，該系統(tǒng)要與智能手機連機工作，完成單片機與智能手機的串行通信，并將數(shù)據(jù)存入程序庫中，設(shè)計好接口電路。顯示模塊擬利用智能手機的顯示屏，顯示當前車胎的壓強、溫度。
[0037]參圖4所示，智能手機承擔了胎壓信息顯示、報警、TPMS參數(shù)設(shè)置的任務(wù)。主要由2個界面組成:數(shù)據(jù)顯示界面、參數(shù)設(shè)置界面。當打開該手機軟件時，首先設(shè)置與藍牙連接，選擇進入數(shù)據(jù)顯示界面后，開始接收數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行顯示和保存，當壓力、溫度出現(xiàn)異常時，進行蜂鳴器報警;進入?yún)?shù)設(shè)置界面后，輸入報警閾值、傳感器ID等有效的TPMS參數(shù)并對手機端進行配置，再通過藍牙發(fā)送編碼后的數(shù)據(jù)，發(fā)送成功后返回主界面。
[0038]本實施例采用的SP12傳感器是一種高集成度的胎壓傳感器芯片，內(nèi)部集壓力傳感器、溫度傳感器單元于一體，同時具有低頻接收功能。壓力測量范圍為1.00?4.50bar，即10kPa到450kPa，分辨率為1.37kPa/lsb;溫度測量范圍為-40?125°C，分辨率為lC/lsb。最大輸出功率為+8(^111(50 0負載)，最低工作電壓為1.9￥，中心頻率為433.921取。在行車過程中，傳感器2S發(fā)送I次輪胎狀態(tài)數(shù)據(jù);當輪胎出現(xiàn)異常時，立即發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0039]本實施例采用的ATmegal6是基于增強的AVRRISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmegaie的數(shù)據(jù)吞吐率高達lMIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmegal6AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元(ALU)相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。
[0040]該系統(tǒng)的硬件組成包括:輪胎壓力和溫度傳感電路、下載接口電路、藍牙串口電路、蜂鳴器報警電路、LED報警電路、AVR單片機控制電路，通過外圍電路的設(shè)計，共同完成汽車輪胎實時的溫度及壓力監(jiān)測功能，具體描述如下。
[0041 ]輪胎壓力和溫度傳感電路:
[0042]參圖5，SP12包含電阻式壓力傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、和控制單元，其中控制單元包括E2PR0M和I2C接口。SP12傳送沒有經(jīng)過補償?shù)臏囟葔毫χ怠2PR0M儲存了 176位單獨的標準數(shù)據(jù)，這些標準數(shù)據(jù)用于補償、溫度依賴性和傳感器其他的一些參數(shù)。UP =壓力數(shù)據(jù)(16tol9bit)UT =溫度數(shù)據(jù)(0tol5bit)典型電路。I2C是兩根數(shù)據(jù)線的接口，時鐘頻率最高可以達到3.4Mbps，SCL和SDA需要上拉電阻。I2C總線用于控制器件，從E2PR0M中讀出校準數(shù)據(jù)以及當AD轉(zhuǎn)換完成后讀出測量數(shù)據(jù)。SP12有一個主清除信號(XCLR)—一低電平輸入，用來復位SP12和初始化寄存器和控制器。器件可以通過上電復位電路(POR)自動的復位。XCLR(是器件上的一個復位引腳)在不用的情況下可以空置。
[0043]下載接口電路:
[0044]參圖6所示，本實施例采用ISP下載接口來燒錄程序并為整個胎壓監(jiān)測系統(tǒng)提供電源。標準SPI接口(串行外圍設(shè)備接口SPI(serial peripheral interface)總線技術(shù))是以主從方式工作的，這種模式通常有一個主器件和一個或多個從器件，其接口包括以下四種信號:(I)M0S1:主器件數(shù)據(jù)輸出，從器件數(shù)據(jù)輸入；(2)MISO:主器件數(shù)據(jù)輸入，從器件數(shù)據(jù)輸出；(3)SCLK時鐘信號，由主器件產(chǎn)生；(4)/SS:從器件使能信號，由主器件控制。M0SKSPIBus Master Output/Slave Input)SPI總線主輸出/從輸入；MIS0(SPI Bus Master Input/Slave Output)SPI總線主機輸入/從機輸出;AVR的ISP接口的定義:大部分AVR MCU的ISP數(shù)據(jù)端口亦為 SCK、M0S1、MIS0引腳(如Attinyl3/24/2313，Atmega48/88/168，Atmegal6/32/162，Atmega8515/8535等)，比如ISP下載器端口(AVR端口)為:MISO VCC SCK MOSI RESETGND0
[0045]藍牙串口電路:
[0046]參圖7所示，本實施例采用串口通信的方式與智能手機端進行數(shù)據(jù)的交換。HC-05藍牙模塊適用于各種3.3V的單片機系統(tǒng)，模塊可以使用AT指令設(shè)置波特率配對、密碼用戶信息等，默認波特率:9600，從機模式，配對密碼1234 ^VR單片機的異步串行收發(fā)器(USART)是一個高度靈活的串行通訊設(shè)備。USART主要分為三個部分:時鐘發(fā)生器，發(fā)送器和接收器?？刂萍拇嫫饔扇齻€單元共享。時鐘發(fā)生器包含同步邏輯，通過它將波特率發(fā)生器及為從機同步操作所使用的外部輸入時鐘同步起來。XCK(發(fā)送器時鐘)引腳只用于同步傳輸模式。硬件電路焊接時時，將RX、TX、以及GND引出，通過USB轉(zhuǎn)串口線連接(只需要三根線:傳輸線、接收線、接地線)。
[0047]蜂鳴器報警電路:
[0048]參圖8所示，蜂鳴器的端口一接地，端口二接三極管的集電極，三極管的發(fā)射機接VCC，三極管的基極接4.7千歐的電阻。當前胎壓低于所設(shè)定的報警胎壓值時，蜂鳴器報警；當前胎壓高于所設(shè)定的報警胎壓值時，蜂鳴器報警。
[0049]LED報警電路:
[0050]參圖9所示，除帶有蜂鳴器聽覺報警之外，還帶有LDE燈視覺報警功能。當胎壓處于正常狀態(tài)時，LED燈全滅，表示正常狀態(tài)。當前胎壓高于所設(shè)定的報警胎壓值時，LEDO燈亮；當前胎壓低于所設(shè)定的報警胎壓值時，LEDl燈亮。
[0051 ] AVR單片機控制電路:
[0052]參圖10所示，megal6芯片的PDO口是數(shù)據(jù)接收端，PD I 口是數(shù)據(jù)傳輸端，用于HC-05的藍牙串口通信，分別接藍牙模塊的RXD和TXD端口。PCO是時鐘端接口，PCl是數(shù)據(jù)端接口，分別接SP12模塊的SCL時鐘端和SDA數(shù)據(jù)端。
[0053]本實施例的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的軟件部分分為三大部分，分別為:串口無線通信協(xié)議，胎壓、胎溫采集模塊和智能手機控制模塊。軟件的主程序流程參見圖11，溫度和壓力采集和計算算法流程參見圖12，蜂鳴器及LED燈報警流程參見圖13。
[0054]由于無線通信硬件采用的是藍牙模塊，所以相對應(yīng)的軟件部分采用串口無線通信的程序去實現(xiàn)，串口號為COMl，波特率為9600，沒有校驗位，數(shù)據(jù)位為8位，停止位為2位，發(fā)送間隔為1000毫秒。單片機每接收一個字節(jié)，就處理一個字節(jié)，將讀到的字節(jié)存儲預留的內(nèi)存中，在讀到整個文件結(jié)束的標志位后，再將數(shù)組中的信息存入到EEPROM中。
[0055]胎壓、胎溫傳感器模塊方面，將從傳感器中讀取到的數(shù)據(jù)，放在寄存器temp_data中，再將temp_data作取余運算，十萬位除以100000，萬位除以10000，以此類推。最后，還要加0x30，將其轉(zhuǎn)換為ACSII碼用于串口顯示。
[0056]智能手機控制模塊方面，采用已經(jīng)開發(fā)好的APP“藍牙串口通信助手”作為操作界面，進入系統(tǒng)，設(shè)置相關(guān)的報警值，通過“藍牙串口通信助手”發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
[0057]下面通過智能手機進行低壓報警、正常氣壓及高壓報警測試。
[0058]胎壓監(jiān)測系統(tǒng)接電啟動，手機藍牙連接完成。初始默認最高氣壓報警值為102.0OKpa，最低氣壓報警值為101.0OKpa。當前氣壓為099.04Kpa，低于初始默認最低氣壓報警值，因此手機屏幕提示“!LOW PRESS”，意為“低壓報警”，同時蜂鳴器響起，LED燈顯示為低壓報警燈亮。
[0059]通過手機發(fā)送209800，設(shè)置最低報警氣壓為098.0OKpa。目前最高報警氣壓為102Kpa，最低報警氣壓為098.0OKpa，當前氣壓為099.05Kpa，屬于安全氣壓，蜂鳴器不響，LED燈不殼。
[0060]通過手機發(fā)送209700，設(shè)置最低報警氣壓為097.0OKpa ；再通過手機發(fā)送109800，設(shè)置最高報警氣壓為098.0OKpa目前最高報警氣壓為098.0OKpa，最低報警氣壓為097.0OKpa。給傳感器試壓，當前氣壓為099.05Kpa，超出最高報警氣壓，因此手機屏幕提示“!HIGH PRESS”，意為“高壓報警”，同時蜂鳴器響起，LED高壓報警燈亮。
[0061]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0062]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括:輪胎監(jiān)測模塊、單片機及藍牙模塊;所述輪胎監(jiān)測模塊用于采集汽車輪胎內(nèi)的氣壓及溫度數(shù)據(jù)，并通過無線傳輸將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至所述單片機，所述單片機用于對所述數(shù)據(jù)進行分析處理，并通過所述藍牙模塊將輪胎監(jiān)測結(jié)果實時傳輸至智能終端的顯示屏。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括報警模塊，所述報警模塊與所述單片機電連接;所述單片機還用于通過所述藍牙模塊獲取智能終端預設(shè)的報警值，當輪胎監(jiān)測結(jié)果高于或低于所述報警值時，所述單片機控制所述報警模塊進行報塾目ο3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，報警模塊包括蜂鳴器報警模塊和LED報警模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述輪胎監(jiān)測模塊包括壓力傳感器模塊和溫度傳感器模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述輪胎監(jiān)測模塊采用SP12傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機采用AVRmegal 6 單片機。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述智能終端為智能手機。
【文檔編號】B60C23/04GK105946472SQ201610320233
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月14日
【發(fā)明人】隋美麗, 王霆, 茍維杰
【申請人】北京電子科技職業(yè)學院