黎辉，李长刚
（攀枝花学院智能制造学院，四川攀枝花，617000）
0 引言
随着社会的发展，人民的生活水平得到提高，驾驶或乘坐汽车成为普遍的出行方式。随着汽车的普及，汽车行车安全得到重视及研究。由相关数据可知，高速行驶时由于汽车爆胎造成的交通事故占总事故数的50%。因此，汽车轮胎压力数据实时监测成为汽车厂商避免交通事故的发生，维护驾驶人员的生命安全的重要技术手段之一[1]。车辆与地面唯一有接触的部件就是轮胎，轮胎胎压的变化，将影响到整车行驶的舒适性、安全性以及燃油经济性等综合性能。利用相关传感器设计胎压监测装置，可以实时监测轮胎的压力值，可以有效的掌握各个轮胎的工作状态，减小爆胎情况发生概率。
本文设计了一种基于Lab VIEW虚拟软件开发的汽车胎压监测系统，其基于维特智能科技研发的BMP-280型气体压力传感器，利用BMP-280型气体压力传感器监测轮胎的压力数据，将采集到的数据传输到上位机，可以通过上位机软件，实时监测轮胎胎压，及时掌握胎压状态。汽车轮胎压力监测系统基于虚拟仪器技术设计监测软件，采用先进的传感器技术进行开发，汽车轮胎压力监测系统在胎压对汽车性能影响研究具有重要的使用价值。
1 胎压监测系统设计
■1.1 胎压监测系统总体设计
设计汽车胎压监测装置时首先要了解传感器的功能及工作原理，同时还要运用程序设计软件，成功设计出上位机软件，以确保最大程度采集到的汽车实际环境的行驶时轮胎胎压数据，胎压监测系统采集的信号要有足够的真实性以及合理性。基于LabVIEW软件对胎压监测系统进行软件设计，系统轮胎压力数据进行采集、处理和显示，该过程中被测信号由气体压力传感器转换为电参数，通过信号调理模块转换为电信号，经串口模块传输至上位机进行处理、储存和显示。胎压监测系统结构图如图1所示。
图1 胎压监测系统结构图
■1.2 传感器模块
采用深圳维特智能科技有限公司自主研发的BMP-280型气压传感器，该传感器使用的压阻式压力传感器技术具有精度高、线性度以及长期稳定性和鲁棒性高的电磁兼容。许多设备操作选项提供灵活性，优化的功耗的装置，分辨率和滤波器的性能。模块内部自带稳压电路，兼容3.3V的嵌入式系统，连接简单。该传感器采用先进的数字滤波技术，能有效降低测量噪声，提高测量精度。
■1.3 Lab VIEW软件介绍
目前，随着科学技术的不断发展和相关学科知识的不断更新，现代考试技术不断向集成化、数字化、智能化、自动化等方向发展。以前的传统的数据采集系统逐渐被淘汰，虚拟数据采集系统逐渐取而代之。
传统的数据采集系统由于检测的可靠性和准确性、开发时间长、成本高、使用方便等缺点，无法实时提供可靠的振动状态信号。目前，在实验室分析、测试、测量和工业自动化等科学研究领域，越来越多的研究者使用“虚拟仪器”来构建各种系统[2]。传统仪器与虚拟仪器在一些重要参数中的不同之处如表1、表2所示，通过对比充分说明了虚拟仪器的优势。
表1 传统仪器参数
表2 虚拟仪器参数
系统连接 系统封闭，不便连接价格 昂贵技术更新周期 5-10年开发、维护费用 高
LabVIEW是国家仪器公司提供的图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具。Lab VIEW平台可以方便地完成软硬件之间的连接和操作，具有较强的数据处理能力，并将处理结果直观地显示给用户。为用户利用虚拟仪器设计和研究测试仪器的功能提供了一个非常方便的基本条件，使技术人员能够高效地完成相应的工作[3]。它由VI前面板的测试接口部分和内部程序框图操作处理程序部分组成。它是一个开发工具，它使用VI图标和连线来代替原始的计算机语言文本代码来创建应用程序[4]。
■1.4 Lab VIEW上位机软件设计
为满足设计需求，要求设计的系统能够满足传感器控制，数据读取以及数据处理并以波形图显示，所以在设计程序框图时，需要注意设计的逻辑关系。软件部分设计原理图如图2所示。
图2 软件部分设计原理图
胎压监测系统进行设计时充分考虑汽车胎压信号采集方法，通过传感器采集到的胎压信号，用于分析胎压数据，最后作为胎压对汽车制动性能影响的评判依据。同时为了能够便捷的读取到采集的数据，通过程序设计将采集到的信号以波形图显示出来。基于LabVIEW虚拟软件设计的上位机程序框图，要符合胎压监测系统数据采集逻辑关系，胎压监测系统串口程序框图设计如图3所示，数据采集模块程序框图如图4所示，串口状态控制程序框图如图5所示。
图3 串口设置
图4 数据采集模块
图5 串口状态模块设计
汽车胎压监测系统利用测试装置设计原理进行设计，通过虚拟仪器系统控制传感器，进行数据采集和处理，Lab VIEW 能够提供许多函数和信号分析与处理等控件，同时，其控制方式与传统仪器类似。由于计算机有超强的运算能力和超强的数据处理能力，结合 Lab VIEW 强大的图形化设计功能，进行胎压监测系统的监测程序设计[5]。
2 胎压监测系统测试
■2.1 胎压监测系统自测
胎压监测系统设计完成后，需要对系统硬件软件进行自测，检查胎压监测系统是否存在问题。在进行自测时，完成系统连接后，检查连接并将传感器波特率及串口号输入基于Lab VIEW设计的上位机软件，检查无误后，开始测试系统能否进行信号的采集，线路连接是否存在问题，确定该胎压监测系统能正常工作。
■2.2 胎压监测模拟测试
将胎压监测系统连接并检查连接无误后，将传感器串口和波特率数据输入到上位机软件；启动上位机监测程序，读取胎压实时数据。完成采集后，能够在上位机软件中读取到胎压信号数据，将胎压数据以波形图显示，方便观察胎压变化。上位机采集到的数据如图6所示。
图6 胎压监测数据
■2.3 测试结果
在模拟测试过程中，胎压监测系统无异常，传感器及上位机工作状况正常。该系统能够实时采集到的胎压数据，采集到的数据能正常保存，期间无异常状况，能稳定进行胎压数据采集。所以该胎压监测系统能满足设计要求及研究需要，可以通过采集到的胎压数据分析胎压对汽车制动性能的影响。试验测试结果如图7所示。
图7 胎压数据波形图
3 结束语
针对轮胎调压问题，结合监测系统设计的一般要求和胎压监测的试验要求，设计了一款适用于胎压实时监测的胎压监测系统。设计了监测系统基本功能，利用LabVIEW软件对胎压监测系统进行了编程设计，对编程得到的上位机软件进行测试，并对胎压监测系统的进行了模拟试验验证，可以实现胎压监测，为胎压监测系统设计方案提供了一种思路和方法。
