一种多轴胎压监测系统

技术领域

本发明涉及多轴胎压监测及预警领域，具体为一种多轴胎压监测系统。

背景技术

轮胎漏气后会发生车辆跑偏现象，高速时前轮漏气和爆胎会造成人身危害，后轮爆胎、漏气车辆会严重抖动，对于多轴大型汽车来说，一般需要多个胎压监测传感器和一个胎压显示报警器，且多轴车辆进行行驶过程中，如果发生故障的情况，不能在第一时间知晓具体是哪个位置的轮胎发生异常，且需要进行排查，而排查的过程中，就会需要时间，则造成处理起来产生延误的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多轴胎压监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多轴胎压监测系统，包括以下步骤：

S1、多轴胎压监测，先对多轴胎压进行整体的监测系统设计，且构建监测和显示报警两个单元，并在设计的过程中，并在设计的过程中确定好监测胎压时的性能和性能，且多轴胎压监测过程中，胎压监测需要具有压力、加速度和温度测量的传感器、MCU、RF发射器、供电电源和无线传输天线等设备；

S2、多轴胎压电路监测，对多轴胎压监测系统中的显示报警和胎压监的单元进行电路设计和优化，且电路优化设计中采用SP370芯片作为核心器件，该芯片集成度较高，能够有效实现测量压力、温度、加速度和无线传输功能等等；

S3、多轴胎压监测软件，对监测系统进行软件开发应用，且监测系统软件部分可分为三个部分，胎压监测模块、显示报警模块和无线通信协议，利用keil5软件，使用C语言进行使用监测；

S4、实验和研究，在完成监测系统的胎压监测模块和显示报警模块的软硬件设计后，开始进行整体系统的调试实验和分析，功能性实验包括：无线通信功能测试和显示报警功能测试，通过这两次实验能有效判断本系统实现的功能是否满足设计需求。

进一步的，所述步骤一中还包括在每个轮胎上，通过直接安装在轮胎内部的胎压监测传感器，实现随时测量胎压、温度、加速度和电池电压的功能，测量数据经射频发射器调制后以通过无线信号发送到显示报警器的接收端，接收端接收到无线信号后，经过解调、处理、放大后将每个轮胎的测量数据显示在屏幕上，当轮胎出现测量数据异常时，显示报警器立即向驾驶员发出预警信号，并指出故障轮胎的位置。

进一步的，所述步骤一在使用的安装方式上采用外接天线的内置式安装方法，并在显示报警单元里面，主要是接收胎压监测传感器测量到的轮胎数据，再对接收数据进行处理和显示，并判断是否满足要求，需不需要报警，根据该系统的功能要求，其主要包括以下几个部分RF射频接收器，要求接收灵敏度高，天线，4～8位内核的微型MCU，OLED显示屏，车载电源，由于是汽车供电，所以对电源要求不高。

进一步的，步骤一中包括在显示报警单元中，主要实现对胎压监测传感器发送的数据进行接收和处理，再将轮胎位置信息和对应的胎压和温度大小轮流显示在显示屏上，并判断其大小是否符合要求，当出现异常情况时发出报警提示。

进一步的，并且将测量的数据通过射频发射器发送给接收端，同时要考虑因电池供电引起的寿命短的问题，要设计出唤醒程序，用来降低该模块的功率，实现长期使用，且胎压传感器是安装在轮胎内部，靠自身电池供电，并且采用无线通信的方式进行数据传输。

进一步的，所述步骤二中SP370芯片的主要组成部分为：胎压监测传感器、MCU、RF射频发射器和LF低频接收器，该芯片的内部集成电子器件基本满足了多轴胎压监测系统中对轮胎压力监测的功能，同时还拥有低频唤醒和高频输出的功能。

进一步的，所述步骤三中显示报警单元中接收端在接收到数据信息后，将各个传感器的参数和对应轮胎的位置显示在屏幕上，判断胎压是否正常。当出现胎压异常时，则在显示屏上显示出异常轮胎的具体位置和胎压报警提示。当胎压判断正常后，再进行温度判断，当出现温度异常时，屏幕上显示出该轮胎的具体位置和温度大小，并发出报警提示，当温度正常后，进行胎压监测模块的电池电压大小判断，当电压低时，显示低电压轮胎位置和电压大小，并发出报警提示，当传感器电压正常后，将再次接收新的数据参数，循环判断，且显示报警单元包括显示模块。

进一步的，所述步骤三中胎压监测单元可分为数据采集设计和数据处理传输设计两个阶段，对于胎压监测模块而言，主要任务就是对胎压和温度进行测量并处理和发送，由于胎压监测传感器需要使用电池供电，并且要满足使用寿命六年或10万公里行程的要求，要尽量处于休眠状态，当需要工作时再进行唤醒。

进一步的，所述步骤四中通信功能测试，将十个胎压监测模块同时安装上纽扣电池，显示报警模块通过电源线连接电脑给其供电，观察显示报警模块屏幕显示，通过观察可知，十个胎压监测模块监测的压力和温度能够实时显示在显示屏上，并且在静止情况能够实现每20s更新一次轮胎数据，但是部分轮胎出现每2s更新一次数据的情况，分析原因可能是SP370芯片内部的加速度传感器测量出现问题，导致芯片误判断此时芯片的动、静状况，十个胎压监测模块与显示报警模块通信功能实验；

不同传输距离、不同放置环境时的通信能力测试，由于胎压监测模块安装在轮胎内部，显示报警器安装在驾驶室内，因此两者之间必然存在许多的阻挡物，同时本课题设计的是多轴胎压监测系统，主要针对的是五轴车，所以两者之间也会存在较长距离，这两点客观因素必然会导致无线信号的衰弱，可能导致显示报警器无法接收到无线信号，因此该实验主要为了验证多轴胎压监测系统能否在较长距离和在特殊工作环境的情况下正常进行无线通信。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明适用范围广能满足各类汽车及轮胎形式需求，欠压报警时间短，具备停止时监测报警功能，该系统需在汽车未启动时也能进行胎压监测和显示报警能力，明确指出故障轮胎的位置，具有快速漏气报警功能，实时显示每个轮胎的胎压值；

对胎压监测系统的电源提出要求，最少需使用6年或行驶10万公里。

附图说明

图1为本发明一种多轴胎压监测系统中的整体结构示意图；

图2为本发明一种多轴胎压监测系统中的显示模块流程图；

图3为本发明一种多轴胎压监测系统中的脱胎显示模块流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种多轴胎压监测系统，包括以下步骤：

S1、多轴胎压监测，先对多轴胎压进行整体的监测系统设计，且构建监测和显示报警两个单元，并在设计的过程中，并在设计的过程中确定好监测胎压时的性能和性能，且多轴胎压监测过程中，胎压监测需要具有压力、加速度和温度测量的传感器、MCU、RF发射器、供电电源和无线传输天线等设备；

S2、多轴胎压电路监测，对多轴胎压监测系统中的显示报警和胎压监的单元进行电路设计和优化，且电路优化设计中采用SP370芯片作为核心器件，该芯片集成度较高，能够有效实现测量压力、温度、加速度和无线传输功能等等，SP370芯片的主要性能包括：电源电压为1.9～3.6V；工作温度为-40～+125℃，当温度过高超出范围时，将开启高温关闭模式，以此保护芯片；传感器压力测量有三种，分别是450kpa、900kpa和1300kpa；SP370的中心频率为315MHZ和433.92MHZ；输出功率为5dBm或者8dBm；8051内核的微型控制器；曼切斯特编码技术；看门狗定时器等等；

S3、多轴胎压监测软件，对监测系统进行软件开发应用，且监测系统软件部分可分为三个部分，胎压监测模块、显示报警模块和无线通信协议，利用keil5软件，使用C语言进行使用监测；

S4、实验和研究，在完成监测系统的胎压监测模块和显示报警模块的软硬件设计后，开始进行整体系统的调试实验和分析，功能性实验包括：无线通信功能测试和显示报警功能测试，通过这两次实验能有效判断本系统实现的功能是否满足设计需求。

所述步骤一中还包括在每个轮胎上，通过直接安装在轮胎内部的胎压监测传感器，实现随时测量胎压、温度、加速度和电池电压的功能，测量数据经射频发射器调制后以通过无线信号发送到显示报警器的接收端，接收端接收到无线信号后，经过解调、处理、放大后将每个轮胎的测量数据显示在屏幕上，当轮胎出现测量数据异常时，显示报警器立即向驾驶员发出预警信号，并指出故障轮胎的位置。

步骤一在使用的安装方式上采用外接天线的内置式安装方法，并在显示报警单元里面，主要是接收胎压监测传感器测量到的轮胎数据，再对接收数据进行处理和显示，并判断是否满足要求，需不需要报警，根据该系统的功能要求，其主要包括以下几个部分RF射频接收器，要求接收灵敏度高，天线，4～8位内核的微型MCU，OLED显示屏，车载电源，由于是汽车供电，所以对电源要求不高。

步骤一中包括在显示报警单元中，主要实现对胎压监测传感器发送的数据进行接收和处理，再将轮胎位置信息和对应的胎压和温度大小轮流显示在显示屏上，并判断其大小是否符合要求，当出现异常情况时发出报警提示。

并且将测量的数据通过射频发射器发送给接收端，同时要考虑因电池供电引起的寿命短的问题，要设计出唤醒程序，用来降低该模块的功率，实现长期使用，且胎压传感器是安装在轮胎内部，靠自身电池供电，并且采用无线通信的方式进行数据传输。

步骤二中SP370芯片的主要组成部分为：胎压监测传感器、MCU、RF射频发射器和LF低频接收器，该芯片的内部集成电子器件基本满足了多轴胎压监测系统中对轮胎压力监测的功能，同时还拥有低频唤醒和高频输出的功能。

步骤三中显示报警单元中接收端在接收到数据信息后，将各个传感器的参数和对应轮胎的位置显示在屏幕上，判断胎压是否正常。当出现胎压异常时，则在显示屏上显示出异常轮胎的具体位置和胎压报警提示。当胎压判断正常后，再进行温度判断，当出现温度异常时，屏幕上显示出该轮胎的具体位置和温度大小，并发出报警提示，当温度正常后，进行胎压监测模块的电池电压大小判断，当电压低时，显示低电压轮胎位置和电压大小，并发出报警提示，当传感器电压正常后，将再次接收新的数据参数，循环判断，且显示报警单元包括显示模块。

步骤三中胎压监测单元可分为数据采集设计和数据处理传输设计两个阶段，对于胎压监测模块而言，主要任务就是对胎压和温度进行测量并处理和发送，由于胎压监测传感器需要使用电池供电，并且要满足使用寿命六年或10万公里行程的要求，要尽量处于休眠状态，当需要工作时再进行唤醒；

在显示报警模块的软件设计中根据其功能需求，实现了在驾驶室显示屏上左侧呈现出车体框架结构、轮胎位置、胎压和温度，右侧显示异常的胎压、温度或电池电压的数值大小，正常时不显示数据，当出现异常情况时，左侧屏幕会出现胎压异常图标提示，右侧屏幕会显示出异常轮胎位置和异常的数据值，基本实现了设计要求。

在胎压监测模块的软件设计中根据其功能需求，实现了当车辆未启动时，每20s发送一次胎压监测模块监测到的数据信息，当车辆启动后，胎压监测模块循环监测轮胎数据并判断，当出现异常情况时立即对该数据包进行打包和编译，而后发射到显示报警模块；当没有出现异常情况时，则进行2秒的定时判断，每2秒发射一次数据包，其余时间进入休眠状态。该程序实现了对轮胎的实时监测，出现异常时能及时发送，同时加入了低功耗设计。

在通信协议软件设计中，为实现胎压监测模块与显示报警模块的无线通信，采用了相同的中心频率和曼切斯特编码技术等措施，有效实现了两者之间的互联互通。

步骤四中通信功能测试，将十个胎压监测模块同时安装上纽扣电池，显示报警模块通过电源线连接电脑给其供电，观察显示报警模块屏幕显示，通过观察可知，十个胎压监测模块监测的压力和温度能够实时显示在显示屏上，并且在静止情况能够实现每20s更新一次轮胎数据，但是部分轮胎出现每2s更新一次数据的情况，分析原因可能是SP370芯片内部的加速度传感器测量出现问题，导致芯片误判断此时芯片的动、静状况，十个胎压监测模块与显示报警模块通信功能实验。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。