基于Zigbee技术的运行汽车胎压采集系统的设计

发布时间：2017-05-31 08:11

  本文关键词：基于Zigbee技术的运行汽车胎压采集系统的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：据统计,我国60%的高速公路汽车交通事故是由爆胎引起的,如何预防轮胎爆胎已成为当今汽车安全驾驶的一个重要课题。汽车轮胎胎压监测系统(Tire Pressure Monitoring System,TPMS)是安全可靠、能够有效预防轮胎爆胎的安全装置,该系统对轮胎内部压力、温度进行自动监测,若轮胎内部压力或温度出现异常则及时进行预警。目前,欧美国家已立法强制性安装TPMS,因此国外TPMS技术得到迅速发展。而我国对TPMS的研究相对起步较晚,因此研究具有自主知识产权的直接式TPMS对于我国的交通安全具有重要意义。本文利用新兴的低功耗、抗干扰性强的Zig Bee技术,研制了一套基于无线传感器网络的汽车胎压监测系统。本文研究了国内外的TPMS系统的发展状况,对比了直接式TPMS系统与间接式TPMS系统的优缺点,选用了直接式测量胎压的方法并针对不足之处,将Zigbee无线网络技术应用于轮胎压力监测系统的设计。论文首先分析研发TPMS系统在社会和经济方面的意义说明TPMS的重要性,介绍Zigbee技术与其他无线传输方式相比的在短距离无线传输数据方面的优势,并阐述了Zigbee星型网络系统具有低功耗、低成本、高可靠性和易实现的优点。根据系统的技术要求和功能特点,详细介绍TPMS系统的基本原理,提出系统硬件的总体设计方案,并针对星型网络的实现和系统的低功耗管理提出了相应的方案。从实际应用出发,对系统软硬件的低功耗设计做了一定的改进:在软件方面,将异常时实时唤醒和正常时定时唤醒结合起来,使用加速度特征值来唤醒CC2430芯片减少检测模块的发送次数,降低功耗;在硬件方面的选用高度集成的低功耗芯片CC2430和SP12来减少组件的数量,简化电路;对系统的抗干扰性做了进一步改进,利用Zigbee直接序列扩频技术和信号避免碰撞机制以及合理设计PCB,提高了系统的抗干扰性。与现有的TPMS设计方案相比,改进后的方案在提高系统稳定性的同时,系统的体积更小,电路更简化,耗能更低,使用寿命更长。定位技术采用可靠、便捷和低成本的定位技术,引入Zigbee绑定机制,它在轮胎更换保养后能够自动更新绑定链表,达到自动定位的功能。完成了系统的电气原理图和PCB图的设计。按系统的功能要求,本文完成了轮胎模块的数据采集和发送程序;主机模块的数据接收、存储和显示程序、数据处理程序和报警提示程序。最后,文章对轮胎监测模块进行了功耗分析和实验室内部的静态功能测试,保证了系统功能的完整性,并进行了Zigbee星型组网的测试,测试数据表明了本设计满足基本设计要求。
【关键词】：TPMS Zigbee技术 低功耗 星型组网
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U463.6;TN92
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-21
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 课题立题依据12-14
• 1.2.1 轮胎压力与行车安全12
• 1.2.2 轮胎压力与轮胎使用寿命12-13
• 1.2.3 课题研究意义13-14
• 1.3 TPMS的发展状况14-16
• 1.3.1 国内TPMS发展状况14-15
• 1.3.2 国外TPMS发展状况15
• 1.3.3 全球TPMS发展趋势15-16
• 1.4 TPMS的实现方案16-19
• 1.4.1 间接式TPMS16-17
• 1.4.2 直接式TPMS17-19
• 1.4.3 传统TPMS的弊端19
• 1.5 课题的研究内容及论文结构19-21
• 1.5.1 本课题的研究内容19-20
• 1.5.2 论文结构安排20-21
• 第2章 Zigbee技术分析21-29
• 2.1 Zigbee技术21-23
• 2.1.1 Zigbee技术特点21-22
• 2.1.2 Zigbee的标准制定22-23
• 2.2 主流短距离无线通信方式23-24
• 2.3 Zigbee的网络类型24-26
• 2.4 Zigbee的协议栈模型26-28
• 2.4.1 物理层（PHY层）27
• 2.4.2 MAC层27-28
• 2.4.3 网络层（NWK层）28
• 2.4.4 APL层28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 TPMS总体设计及技术分析29-37
• 3.1 汽车轮胎分类29-30
• 3.2 系统设计要求30-32
• 3.2.1 工作环境30-31
• 3.2.2 功能要求31
• 3.2.3 技术要求31-32
• 3.3 系统的总体设计32-34
• 3.3.1 系统的器件选择和功耗32
• 3.3.2 TPMS的总体设计32-33
• 3.3.3 TPMS轮胎检测模块的设计33
• 3.3.4 TPMS主机模块的设计33-34
• 3.3.5 轮胎发射模块的定位34
• 3.4 Zigbee星型网络的设计与实现34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 轮胎检测模块的设计37-53
• 4.1 轮胎检测模块的分析37-38
• 4.1.1 技术难点分析37
• 4.1.2 难点解决方案37-38
• 4.2 轮胎检测模块的硬件设计38-46
• 4.2.1 智能芯片SP1238-42
• 4.2.2 Zigbee芯片CC243042-45
• 4.2.3 锂亚电池45
• 4.2.4 总体硬件电路设计45-46
• 4.3 轮胎模块的软件设计46-52
• 4.3.1 轮胎模块的总体软件设计47-50
• 4.3.2 SP12压力传感器的软件设计50-51
• 4.3.3 无线发射部分设计51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 主机接收模块的设计53-60
• 5.1 主机接收模块的硬件设计53-57
• 5.1.1 LCD介绍53-55
• 5.1.2 电路硬件设计55
• 5.1.3 报警电路设计55-56
• 5.1.4 人机接口模块设计56-57
• 5.2 主机接收模块的软件设计57-59
• 5.2.1 主机接收模块的总体软件设计57-58
• 5.2.2 LCD显示子程序设计58
• 5.2.3 无线接收子程序的设计58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 第6章 系统功耗分析和系统测试60-66
• 6.1 轮胎检测模块的功耗分析60-61
• 6.2 系统测试61-65
• 6.2.1 温度测试61
• 6.2.2 压力测试61-62
• 6.2.3 CC2430无线通信模块测试62-63
• 6.2.4 Zigbee网络测试63-65
• 6.3 本章小结65-66
• 结论66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 攻读学术期间取得学术成果70-71
• 附录A 轮胎检测模块电路原理图71-72
• 附录B 主机接收电路原理图72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张付杰;彭争;齐亚峰;;无线传感器网络研究进展[J];现代农业科技;2010年01期

  本文关键词：基于Zigbee技术的运行汽车胎压采集系统的设计，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：408964