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。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。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 轮胎气压异常及温度的影响

1.3 轮胎监测系统简介及国内外研究发展状况

1.4 论文研究的内容

2 系统整体结构设计

2.1 系统的总体结构

2.2 系统中的主要技术和协议

2.3 本章小节

3 CAN总线功能实现电路设计

3.1 CAN总线模块

3.2 CAN/LIN总线模块

3.3电源电压转换与隔离电路设计

3.4 本章小结

4 轮胎参数测量功能实现电路设计

4.1 TPMS模块

4.2 射频接收模块RFM01

4.3 低频唤醒模块

4.4 系统各模块实物图

4.5硬件电路抗干扰设计

4.6 本章小结

5 系统硬件调试与功能检测

5.1 电路板调试

5.2 CAN总线通信测试

5.3 SP37程序下载

5.4系统功能测试

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文