毕 业 设 计 开 题 报 告
1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：
文 献 综 述
1.1 设计目的及意义
    随着工业经济的进步，汽车开始大量使用，公路和高速公路也日渐得到重视，并开始发展起来。高速公路的速度和便利，改变了人们的时空观念，拉近了地域距离，改善了人们的生活方式。但是随之而来的高速公路恶性交通事故却令人震惊，已经引起世界各国的强烈关注和重视，并开始讨论或采取相应防范措施。在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是杀伤力最大也是最难预防的事故隐患，是突发性交通事故发生的重要原因。如何解决轮胎故障、怎样防止爆胎，已成为全球关注的首要问题[1]。汽车胎压监视系统( T P MS )是在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是驾车者和乘车人员的生命安全保障预警系统[2]。
1.2 国内外研究现状
1、国内背景
    随着国外的一些高端汽车配备的TPMS进入中国市场，从2000年起，我国一些汽车企业和高校便开始了TPMS技术的研究，再2004年国内引发了TPMS的研发热潮。当时，国内已有数百家汽车公司和研发机构着手于TPMS的设计和生产。甚至有些厂商生产的TPMS已经步入了国际市场，其中有江西凯源科技和宁波使安特等。由于缺乏自主研发能力再加上政府部门没有重视这一安全电子产品而将其立法实施，导致TPMS在国内还是处于很尴尬的地位[3]。
    直到2011年，由于国内市场的TPMS功能参差不齐，TPMS行业才出台了关于TPMS的技术标准，标准要求TPMS应在轮胎出现异常情况的6s内发出相应报警，同时还需满足汽车静止状态的轮胎异常情况报警等，这对当时的TPMS研究水平是一个巨大的挑战。截止2012年国内TPMS生产商增加到了200多家，但只有少数情况几家公司实现了TPMS的批量生产，例如宁波使安特、江西凯源科技和上海泰好等公司[4]。其他厂商的TPMS主要集中于后装市场，比较零散，难以实现大规模的生产。2013年出台《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》国家标准计划项目[5]。
    吉林大学、北京理工大学、郑州大学、清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学等高校对直接型TPMS相关技术进行理论研究，设计出一系列方案，也有一些监测报警装置申报了专利。但是国内厂家生产的TPMS基本是靠引进国外公司轮胎压力监测系统开发平台及生产线，核心技术都掌握在外国厂家手中，基本没有自主知识产权可言。高校及科研院所方面，吉林大学孙宏伟对现有F费scale方案进行了研究，提出了针对传感器MpXY8020A的温度补偿算法[6]；合肥工业大学沈俊峰提出了以SP12传感器，PIC16F83处理器，已及T5754射频发射器构成的轮胎压力检测方案12j[7]；燕山大学张启中通过分析轮速传感器脉冲数相对差值的影响因素和影响规律，提出了基于脉冲数互比法气压异常报警系统；浙江大学、电子科技大学、中国科学院上海徽系统与信息技术研究所等也有学者对TPMS进行了类似的理论研列[8]。
2、国外背景
国际上，最早在1997年，通用汽车开始使用间接式TPMS，大规模引起重视在2000年由于Firestone的轮胎质量问题导致的数千人伤亡，由此美国批准TREAD法案开始对于强制性TPMS安装的讨论[9]。美国作为全球第一个强制安装胎压监测系统的国家，当时给出的执行时间表是：2004年占10%，2005占35%，2006占65%，2007年将达100%。欧美也立法规定从2014年11月1日起所有新乘用车必须安装TPMS。在亚洲地区，韩国、台湾等已采取类似立法的程序[10]。韩国在2012年通报“韩国机动车辆安全标准执行法规”修订案，日本的JASO也制定了一项TPMS实车测试方法的技术文件[11]。而中国也即将推出强制性法规，预计在2019年1月1日起开始强制新车安装TPMS。
1.3设计内容
1、TPMS产品有 4大核心(瓶颈)技术：
    ( 1 )无线信号传输的稳定性和可靠性 ( 特别是 高速行使时的信号传输) ；
    ( 2 ) 传感器的使用寿命 ( 免维护使用) ；
    ( 3 ) 报警提示的准确性 ( 无误报警、错报警) ；
    ( 4 ) 传感器的耐压性。
    这 4点都集中于在高温( 1 0 0 ℃) 、低温(一4 0 ℃)、水汽( 低温冷凝水结冰) 、 旋转加速度(可达 2 0 0 0 g )、振动冲击等工作条件下 TP MS产品的传感器的稳定性问题 ，再加上在高速行驶的车辆 上无线电接收效率下降的特性，从“ 等寿命设计原理”看，传感器的设计生产是瓶颈中的瓶颈。显然，传感器的微型化( 减少离心力) 和无电池化( 使用微型超大容量电容) 是一个方向，不过，从我国 目前车用的压力和温度传感器的设计水平来看，从这个方向突破，还有很大的努力空间[12]。
2、汽车胎压监测系统主要分为传感器模块，信号处理模块，发射模块，接收模块和液晶显示器。
（1）传感器模块
    传感器采用SP12传感器，它整合了硅显微机械加工的压力、温度与加速度传感器和一个电池电压检测器，提供四合一传感功能，并配有一个能完成测量、信号补偿与调整及SPI串行口通信接口CMOS大规模集成电路。测量范围：（1）压力范围：100kPa到450kPa,分辨率1.37kPa/1sb;（2）加速度范围：-12g到115g,分辨率0.5g/1sb;（3）温度范围：-40℃到+125℃，分辨率1℃/1sb;（4）传感器供电电压：1.8V到3.6V，分辨率18.4mV/1sb[13]。
（2）信号处理模块
控制器采用单片机89C2051，片内含有2KB的Flash程序存储器和128B的片内RAM。89C2051共20引脚。其中P1口8脚，可以作为一般的准双向端口，在引脚的驱动能力上，具有极强的下拉能力。工作能力为2.7—6V。主要特点为采用Flash存储器技术，其软件、硬件与MCS-51完全兼容。其片内程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易 [14]。
（3）发射模块
    MC33493器件是高温集成UHF无线电发送模块。可进行OOK（On-Off Keying）或者FSK（Frequency Shift Keying）两种调制方式。该芯片采用TSSOP-14封装，工作在300—450MHz频段；具有FSK和OOK调制和解调能力，抗干扰能力强，适合工业控制应用；采用PLL频率合成技术，频率稳定性好；具有较小的发射功率，最大发射功率达0.81mW；数据速率可达9.6kb/s;1.9—3.6V低工作电压；功耗低，发射时电流11.6mA,发射待机状态仅为0.8A。
（4）接收模块
    MC33594器件是高温集成UHF超外差无线电接收模块。该芯片采用LQFP-24封装，工作频率在300—450MHz频段，电压在4.5—5.5V范围内；接收灵敏度高达-103dBm芯片最大的特点是带有一串行外设接口SPI。通过SPI，它允许CPU与各种外围接口器件以串行方式进行通信，交换信息。SPI接口使用四条线：串行时钟线（SCK），主机输入/从机输出数据线MISO，主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线RESET[15]。
（5）显示模块
    LCD液晶显示器是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。其管脚图如图一所示。                                                                                 

参考文献：
[1]Frank F. Tire pressure monitoring systems for commercial vehicles （TPMS for CV） [J]. VDI Berichte，2007 （n1986）: 195-209.
[2]周龙庚，傅建中. 技术标准与自主创新.中国高校科技[J]. 2013,32-33.
[3]董辉. 汽车用传感器[M]. 北京：工大学出版社，2000.
[4]吴永光. 基于PIC单片机的TPMS系统的应用研究[D] . 成都：西华大学，2007，13-15
[5]陈雷. 轮胎压力监测系统的研究[D]. 湖南：湖南工业大学控制理论与控制工程，2010(9):253-256
[6]周美丽,白宗文. 汽车轮胎压力检测系统设计[D]. 延安：延安大学，2015
[7]刘元宾，靳世久，陈世利． 压力传感器SPl2在胎压监视系统中的应用． 电子测量技术，2008，3l(2)：170—176
[8]随辰扬，潘宏博，冯明等. 基于智能手机的汽车胎压监测传输系统[J]. 传感器与微系统，2014,33(6):114-116.
[9]Nmional Highway Traffic Safety Administration．Preliminary Findings ofEffect of Tire in Flation Pressure On The Peak and Slide Coefficients OfFriction，2002
[10]ATMEL Technology Ine．UHF ASK，FSK Transmitter T5754 Datasheet，2005．9
[11]Sanjeev Kumar Metya，Vijay Janyani，Shri Gopal Modani，etal．Polarization
mode dispersion tolerance of Miller and Manchester signals。Optical and Quantum Electronics，2013，45(3)：20l一207
[12]庞敬礼. 浅谈汽车轮胎压力监测系统（TPMS）[J]. 科技资讯，2011 (19):47-48
[13]肖文光，张宏财，李浩. 汽车胎压监测模块的设计[J]. 电子产品世界.2011(04)
[14]车华. 卡车胎压监测系统的设计与实现[D]. 湖北：武汉理工大学控制.科学与工程，2012
[15]杨晔. 基于MSP430的汽车胎压监测系统设计[D]. 吉林大学，2014
 
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２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
2.1主要研究和解决的问题
（1）传感器、单片机及显示元件、报警元件的选取并连接电路。
（2）进行监测模块、显示模块、报警模块及其主模块的程序编写。
（3）将软件和硬件组装并测试。
2.2拟采用的研究手段
本课题主要分为发射模块和接收模块。发射模块由安装在汽车轮胎内部的测量模块即压力传感器和温度传感器、信号处理单元以及发射器部分构成。接收模块是由安装在汽车驾驶台上接收器、信号处理单元以及液晶显示器构成。系统设计方案如图二所示。

图二 系统构成
2.3进度安排
    2 月13日 ~ 3月 4 日：了解课题背景，掌握基本技术，制定设计思路，完成开题报告；
    3月 5 日 ~ 4 月15日：完成设计内容。包括算法和程序设计；实验验证及技术改进。
4月 16日 ~ 5 月4日：撰写论文
5月 5 日 ~ 5 月 14日：翻译资料及论文修改等
    5月 15号~ 5 月 19号：论文答辩
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指导教师意见：

汽车胎压监测传输系统设计,具有一定的理论现实意义，弓佳敏同学经过大量的文献检索，了解了设计背景与意义，国内外现状和设计内容论述详情，报告条理清晰，需解决的问题和拟采用的设计方案可行，设计思路清晰、进度安排合理，达到开题目的。

    同意开题！