基于INEMO設計的汽車(chē)安全檢測儀設計

一、項目概述

1.1 項目摘要

目前，社會(huì )上擁有汽車(chē)的人數越來(lái)越多。與此同時(shí)，車(chē)禍的發(fā)生頻率也是越來(lái)越多。本項目基于INEMO半導體設計了一種比較人性化的汽車(chē)安全檢測儀，該檢測以其強大的功能能夠為人們提供許多便捷的服務(wù)。在汽車(chē)行駛的過(guò)程中，該檢測儀能夠自動(dòng)檢測出汽車(chē)行駛的速度及行駛路面的顛簸程度。當這一指標超過(guò)臨界值時(shí)，該檢測儀會(huì )通過(guò)語(yǔ)音播放系統對駕駛員進(jìn)行提示，請駕駛員減速慢行。與此同時(shí)，該檢測儀還能夠接收來(lái)自輪胎部位溫度傳感器的數據，并進(jìn)行一定的處理，將溫度在顯示頻上顯示出來(lái)，以便于駕駛員能夠實(shí)時(shí)監控汽車(chē)輪胎的工作狀況，避免爆胎的危險。除此之外，該檢測儀的最大功能是它能夠對汽車(chē)的行駛狀態(tài)進(jìn)行模擬，將汽車(chē)行駛的狀態(tài)直觀(guān)的顯示在上微機界面上，給駕駛員提供一種全新的駕車(chē)享受。

1.2 項目背景/選題動(dòng)機

在炎熱的夏天，如果駕駛員不能夠隨時(shí)了解汽車(chē)車(chē)胎的溫度變化，采取相應的防護措施，很可能使汽車(chē)在行駛的過(guò)程中出現爆胎的危險，對家人及朋友安全造成一定的威脅。當汽車(chē)在轉彎或者是在不平坦的路面上行駛時(shí)，駕駛員不能夠清楚的了解汽車(chē)個(gè)方面的性能。如果角速度或者速度過(guò)大，可能會(huì )使汽車(chē)出現翻車(chē)的危險。如果能夠設計出一種安全檢測儀，在汽車(chē)出現狀況之前，通過(guò)一定的檢測，對駕駛員進(jìn)行提醒，以方便駕駛員實(shí)時(shí)的了解汽車(chē)的工作狀況，這樣就能在很大程度上減少車(chē)禍發(fā)生的頻率。

二、需求分析

2.1 功能要求

基于INEMO而設計的汽車(chē)安全檢測儀，具有相當強大的功能。首先，它可以接受來(lái)自汽車(chē)輪胎出溫度傳感器的數據，將數據顯示在顯示屏上，使駕駛員能夠隨時(shí)的掌握汽車(chē)輪胎處溫度的變化，并提醒駕駛員做出相應的防護，避免爆胎的危險。其次，該安全檢測儀還能夠隨時(shí)的測出汽車(chē)的速度及顛簸程度，并將檢測到的數據顯示出來(lái)，當顛簸程度超過(guò)危險的指標時(shí)，檢測儀會(huì )進(jìn)行一定的提示，請駕駛員進(jìn)行減速慢行。同時(shí)，檢測儀還能夠檢測到汽車(chē)在轉彎時(shí)的角速度及角加速度，并計算出汽車(chē)現在所售的離心力及將要受到的離心力。當汽車(chē)所受離心力大于汽車(chē)的最大摩擦力是，檢測儀能夠做到提前預警，避免翻車(chē)的危險。除此之外，該檢測儀還能夠對汽車(chē)的行駛狀態(tài)進(jìn)行模擬，并將其顯示在顯示頻上，使駕駛員帶來(lái)一種全新的駕車(chē)體驗，在駕車(chē)的時(shí)候能夠隨時(shí)享受著(zhù)無(wú)窮的樂(lè )趣。

2.2 性能標準

當汽車(chē)輪胎溫度到達設定的輪胎允許的最高溫度時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)報警。

當汽車(chē)轉彎所受的離心力大于其設定的最大摩擦力時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)的報警。

當汽車(chē)行駛時(shí)的顛簸程度較大，大于人體所能承受的最大值時(shí)，系統自動(dòng)報警。

能將汽車(chē)的行駛狀態(tài)直觀(guān)的顯示在上微機上，以便于駕駛員更好的了解汽車(chē)的工作狀況。

三、方案設計

3.1 系統功能實(shí)現原理

在該系統中，INEMO會(huì )接受來(lái)自汽車(chē)輪胎部位溫度傳感器的溫度，實(shí)時(shí)的將汽車(chē)輪胎的溫度顯示出來(lái)。在汽車(chē)正常行駛時(shí)，檢測儀能夠檢測汽車(chē)當前的速度及加速度，同時(shí)還能計算出汽車(chē)當前行駛的顛簸程度。當汽車(chē)在彎道路口時(shí)，該系統還能夠檢測出汽車(chē)轉彎的角速度及角速度，并及時(shí)的將這些數據顯示在Lcd上。當這些數據超過(guò)某一指標時(shí)，系統會(huì )啟動(dòng)報警系統，對駕駛員進(jìn)行提醒，以方便駕駛員實(shí)時(shí)的了解汽車(chē)的工作狀況，及時(shí)的做出防護措施，避免不必要的損失。在這些功能的基礎上，該檢測儀的最大的創(chuàng )新點(diǎn)在于它能夠對汽車(chē)的行駛狀態(tài)進(jìn)行模擬。該檢測儀能夠對汽車(chē)的速度、角速度及顛簸程度等數據進(jìn)行采集。然后，檢測儀將這些數據發(fā)送給上位機。上位機接收到數據，進(jìn)行一定的整合后，將整合信號發(fā)送給搭建起來(lái)的C界面。然后，通過(guò)界面內構建的汽車(chē)模型將汽車(chē)當前的行駛狀態(tài)顯示出來(lái)，以達到對汽車(chē)的模擬，使駕駛員能夠更加直觀(guān)的了解汽車(chē)的工作狀況，為駕駛員提供一種全新的駕車(chē)享受。

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系統硬件結構框圖

3.2 硬件資源配置

三個(gè)USB接口

一塊LCD12864液晶

一個(gè)STM32F103RE

一個(gè)LSM303DLH6軸地磁模塊

兩個(gè)LY330ALH一軸陀螺儀

兩個(gè)LPR430AL二軸陀螺儀

四個(gè)外置的數字溫度傳感器ADT7420

3.3系統軟件架構

在本算法中，串口接收函數實(shí)現對模擬信號的采集以及將其轉化為相應的參數值。溫度參數被送到溫度檢測函數，加速度、速度值參數被送到行駛速度及顛簸程度檢測函數，角速度參數被送到離心力檢測函數。這三個(gè)函數值將收集到的參數值與預設的極限值進(jìn)行比較，若超過(guò)極限值，報警函數就會(huì )運行，報警系統就會(huì )自動(dòng)執行一些報警措施。上位機界面模擬模塊則是將所有采集到的參數值進(jìn)行綜合分析，然后以3D模擬圖形界面的方式將汽車(chē)的行駛狀態(tài)展現在LED顯示屏上，以供用戶(hù)參考。

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軟件架構圖

3.4 系統軟件流程

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程序運行流程圖

系統工作時(shí)，各傳感器均開(kāi)始工作。其中溫度傳感器和壓力傳感器置于輪胎部位，實(shí)時(shí)監測輪胎溫度和胎壓，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸端口傳輸到單片機上;其余各傳感器則作為一個(gè)模塊置于車(chē)的前端下方，其中一個(gè)二軸陀螺儀和一個(gè)一軸陀螺儀搭配實(shí)時(shí)監測車(chē)身的各方位的顛簸的角速度，包括前后，左右和上下六個(gè)方位的數據，另外的一個(gè)二軸陀螺儀則檢測車(chē)子轉彎時(shí)的角速度，作為這個(gè)模塊的數據，則通過(guò)USB接口傳輸到單片機上;傳輸到單片機上的各種數據都要經(jīng)過(guò)相應的放大器處理，然后再進(jìn)行相應的A/D轉換，轉化為相應的數字信號，然后各值再經(jīng)過(guò)與各自閾值的比較，如果有大于閾值的，系統就語(yǔ)音提示駕駛員，并在各傳感器相對的LCD上顯示出現在的各參數值，并將數值立刻發(fā)送往模擬器，并在模擬器上模擬出汽車(chē)的運動(dòng)狀態(tài)。然后駕駛員可以根據實(shí)際情況作出防范措施。