基于藍(lán)牙的礦山車(chē)輛胎壓監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘 要： 礦山車(chē)輛胎壓監(jiān)測(cè)是以無(wú)損檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)研究車(chē)輛胎壓的實(shí)時(shí)信號(hào)，了解礦山車(chē)輛的輪胎氣壓的變化特性，從而達(dá)到礦山車(chē)輛安全監(jiān)控提供依據(jù)。描述了以L(fǎng)PC2132 為核心構(gòu)成的胎壓的監(jiān)控裝置的研究。通過(guò)帶有藍(lán)牙的傳感器模塊采集車(chē)輛胎壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)理電路后進(jìn)行比較計(jì)算，若超過(guò)規(guī)定值就報(bào)警，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到車(chē)載CAN 總線(xiàn)上。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套基于藍(lán)牙的胎壓監(jiān)控裝置，硬件系統(tǒng)主要由傳感器、LPC2132 處理器，信號(hào)調(diào)理電路，藍(lán)牙模塊和報(bào)警模塊等組成。軟件系統(tǒng)由固件程序，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊等構(gòu)成。

　　汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展及人們對(duì)汽車(chē)安全保障系統(tǒng)的重視，使汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)擁有一個(gè)很大的市場(chǎng)，因此，礦山車(chē)輛公司也著手研究這項(xiàng)技術(shù)。

　　在影響輪胎性能的諸多因素中，輪胎的氣壓是極其重要的一個(gè)參數(shù)。它對(duì)輪胎的承載性能、高速性能、制動(dòng)性能、防浮滑性能、耐久性能和耐爆破性能都有著重要影響。

　　1 礦山車(chē)輛胎壓監(jiān)控系統(tǒng)的方案

　　礦山車(chē)輛輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)主要用于汽車(chē)行駛過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎氣壓，并對(duì)輪胎漏氣和高低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以保障行車(chē)安全。利用安裝在每一個(gè)輪胎里的以鋰電池為電源的壓力傳感器來(lái)直接測(cè)量輪胎的氣壓，并通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)射到CAN 總線(xiàn)上。當(dāng)輪胎氣壓太低、滲漏、太高、溫度太高或各輪胎壓力不均衡時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，如圖1。

　　圖1 輪胎氣壓監(jiān)控系統(tǒng)的框圖

　　礦山車(chē)輛輪胎氣壓監(jiān)控系統(tǒng)功能如下：

　　（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)個(gè)輪胎的壓力和溫度情況；（2）可設(shè)定各輪胎的壓力溫度報(bào)警上下限；（3）判斷各輪胎工作的狀況。

　　在一般情況下，輪胎氣壓監(jiān)控系統(tǒng)是低功耗模式，每隔一段時(shí)間，輪胎氣壓監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)低頻激活藍(lán)牙收發(fā)器接收到藍(lán)牙信號(hào)后被激活并進(jìn)入正常工作模式，然后對(duì)輪胎壓力和溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)以藍(lán)牙信號(hào)發(fā)射出去。如果接收到的測(cè)量數(shù)據(jù)超出了設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍，則根據(jù)特定的算法通過(guò)電磁繼電器控制電磁閥對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充放氣功能。

　　同時(shí)當(dāng)輪胎氣壓太低、太高或溫度太高時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

　　2 硬件電路

　　2.1 傳感器

　　一般情況下，礦用車(chē)輛需要6-12 個(gè)胎壓監(jiān)控系統(tǒng)模塊。為了提高系統(tǒng)的接收能力和抗干擾能力，我們采用MPXY8020A 壓力溫度傳感器、LPC2132 處理器、藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊等主要組成的系統(tǒng)方案，結(jié)構(gòu)框圖如圖2 所示。

　　圖2 MPXY8020A 傳感器接口圖

　　2.2 LPC2132 主控器

　　LPC2132 主控器是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的32ARM7TDMI-S CPU，并帶有64k 的嵌入式的高速Flash 存儲(chǔ)器。128 位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32 位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。多個(gè)32 位定時(shí)器、1 個(gè)或2 個(gè)10 位8 路的ADC、10 位DAC、PWM 通道、47 個(gè)GPIO 及9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們適用于本系統(tǒng)。

　　如圖3 所示。

　　圖3 LPC2132 主控器芯片

　　LPC2132 主控器主要工作：

　　a、數(shù)據(jù)采集模塊通信，將采集的壓力和溫度值進(jìn)行轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)。

　　b、與藍(lán)牙收發(fā)模塊通信，將數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送到CAN 總線(xiàn)上。