高速公路上的很多重大交通事故是由爆胎引起的,而爆胎主要是由轮胎欠压、气压过高等因素引起,怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。汽车轮胎压力监测系统(Tire Pressure Monitoring System,TPMS)是新兴的、有效防止爆胎的汽车安全装置,该系统通过对轮胎压力的监测进行轮胎的异常报警,保障行车的安全。TPMS除了增强汽车行驶安全性以外,还可以提高车辆操控性能,减少燃油消耗,增加轮胎使用寿命。直接式TPMS (Pressure-Sensor Based,PSB)是主流的汽车轮胎压力监测系统,它依靠安装在轮胎上的传感器来直接获取轮胎的压力值和温度值,并以无线射频方式和安装在车身的中央接收模块通信。美国已立法强制性安装TPMS,因而TPMS在欧美国家得到迅速发展,而我国的TPMS研究相对较晚,技术较落后,研究具有自主知识产权的直接式TPMS对于提高国产汽车的安全性和增加我国汽车工业的国际竟争力具有重要意义。首先概述了TPMS的重要作用,介绍了直接式和间接式TPMS的工作原理和特点以及成为发展主流的直接式TPMS的国内外现状,并深入分析了直接式TPMS的几大关键技术——可靠性、电源、轮胎检测模块的定位以及安装,指出未来直接式TPMS发展的趋势。针对目前直接式TPMS存在的一些不足,提出了改进的系统设计方案。首先提出了本系统的总体设计要求,然后通过比较现有的两种直接式TPMS方案——单向通信系统和双向通信系统,提出了本系统的总体结构,随后进行了系统核心芯片的选型,并对轮胎检测模块的定位、系统低功耗、信号免碰撞设计以及气门嘴外置式安装结构提出相应的方案。根据系统总体方案,进行了各个模块的软硬件设计。在硬件方面,进行了电路原理图和印制电路板的设计,包括轮胎检测模块AVR ATmega48 automotive单片机以及中央接收模块AVR ATmega162单片机的外围电路、SP12传感器电路、无线收发芯片nRF401通信电路、CAN通信电路以及单片机与作为显示模块的PC机的串口通信电路设计。在软件方面,进行了详细的低功耗和信号免碰撞功能设计,制定了无线通信协议,进行了传感器与单片机的SPI通信、无线收发芯片与单片机的串口通信、CAN通信、单片机与PC机的串口通信以及显示模块界面的设计。最后介绍了TPMS样机,包括轮胎检测模块、中央接收模块以及中央显示模块,并介绍了TPMS轮胎检测模块的机械结构,进行了轮胎检测模块的低功耗分析,然后在样机上进行了系统的软硬件调试。