基于iNEMO的車載式汽車安全檢測儀方案設計

　　一、項目概述

　　1.1 項目摘要

　　目前，社會上擁有汽車的人數(shù)越來越多。與此同時，車禍的發(fā)生頻率也是越來越多。本項目基于INEMO半導體設計了一種比較人性化的汽車安全檢測儀，該檢測以其強大的功能能夠為人們提供許多便捷的服務。在汽車行駛的過程中，該檢測儀能夠自動檢測出汽車行駛的速度及行駛路面的顛簸程度。當這一指標超過臨界值時，該檢測儀會通過語音播放系統(tǒng)對駕駛員進行提示，請駕駛員減速慢行。與此同時，該檢測儀還能夠接收來自輪胎部位溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并進行一定的處理，將溫度在顯示頻上顯示出來，以便于駕駛員能夠?qū)崟r監(jiān)控汽車輪胎的工作狀況，避免爆胎的危險。除此之外，該檢測儀的最大功能是它能夠?qū)ζ嚨男旭偁顟B(tài)進行模擬，將汽車行駛的狀態(tài)直觀的顯示在上微機界面上，給駕駛員提供一種全新的駕車享受。

　　1.2 項目背景/選題動機

　　在炎熱的夏天，如果駕駛員不能夠隨時了解汽車車胎的溫度變化，采取相應的防護措施，很可能使汽車在行駛的過程中出現(xiàn)爆胎的危險，對家人及朋友安全造成一定的威脅。當汽車在轉(zhuǎn)彎或者是在不平坦的路面上行駛時，駕駛員不能夠清楚的了解汽車個方面的性能。如果角速度或者速度過大，可能會使汽車出現(xiàn)翻車的危險。如果能夠設計出一種安全檢測儀，在汽車出現(xiàn)狀況之前，通過一定的檢測，對駕駛員進行提醒，以方便駕駛員實時的了解汽車的工作狀況，這樣就能在很大程度上減少車禍發(fā)生的頻率。

　　二、需求分析

　　2.1 功能要求

　　基于INEMO而設計的汽車安全檢測儀，具有相當強大的功能。首先，它可以接受來自汽車輪胎出溫度傳感器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上，使駕駛員能夠隨時的掌握汽車輪胎處溫度的變化，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的測出汽車的速度及顛簸程度，并將檢測到的數(shù)據(jù)顯示出來，當顛簸程度超過危險的指標時，檢測儀會進行一定的提示，請駕駛員進行減速慢行。同時，檢測儀還能夠檢測到汽車在轉(zhuǎn)彎時的角速度及角加速度，并計算出汽車現(xiàn)在所售的離心力及將要受到的離心力。當汽車所受離心力大于汽車的最大摩擦力是，檢測儀能夠做到提前預警，避免翻車的危險。除此之外，該檢測儀還能夠?qū)ζ嚨男旭偁顟B(tài)進行模擬，并將其顯示在顯示頻上，使駕駛員帶來一種全新的駕車體驗，在駕車的時候能夠隨時享受著無窮的樂趣。

　　2.2 性能標準

　　當汽車輪胎溫度到達設定的輪胎允許的最高溫度時，系統(tǒng)會自動報警。

　　當汽車轉(zhuǎn)彎所受的離心力大于其設定的最大摩擦力時，系統(tǒng)會自動的報警。

　　當汽車行駛時的顛簸程度較大，大于人體所能承受的最大值時，系統(tǒng)自動報警。

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

　　三、方案設計

　　3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理

　　在該系統(tǒng)中，INEMO會接受來自汽車輪胎部位溫度傳感器的溫度，實時的將汽車輪胎的溫度顯示出來。在汽車正常行駛時，檢測儀能夠檢測汽車當前的速度及加速度，同時還能計算出汽車當前行駛的顛簸程度。當汽車在彎道路口時，該系統(tǒng)還能夠檢測出汽車轉(zhuǎn)彎的角速度及角速度，并及時的將這些數(shù)據(jù)顯示在Lcd上。當這些數(shù)據(jù)超過某一指標時，系統(tǒng)會啟動報警系統(tǒng)，對駕駛員進行提醒，以方便駕駛員實時的了解汽車的工作狀況，及時的做出防護措施，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)新點在于它能夠?qū)ζ嚨男旭偁顟B(tài)進行模擬。該檢測儀能夠?qū)ζ嚨乃俣?、角速度及顛簸程度等?shù)據(jù)進行采集。然后，檢測儀將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機。上位機接收到數(shù)據(jù)，進行一定的整合后，將整合信號發(fā)送給搭建起來的C界面。然后，通過界面內(nèi)構(gòu)建的汽車模型將汽車當前的行駛狀態(tài)顯示出來，以達到對汽車的模擬，使駕駛員能夠更加直觀的了解汽車的工作狀況，為駕駛員提供一種全新的駕車享受。

　　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　3.2 硬件資源配置

　　三個USB接口

　　一塊LCD12864液晶

　　一個STM32F103RE

　　一個LSM303DLH6軸地磁模塊

　　兩個LY330ALH一軸陀螺儀

　　兩個LPR430AL二軸陀螺儀

　　四個外置的數(shù)字溫度傳感器ADT7420

　　3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

　　在本算法中，串口接收函數(shù)實現(xiàn)對模擬信號的采集以及將其轉(zhuǎn)化為相應的參數(shù)值。溫度參數(shù)被送到溫度檢測函數(shù)，加速度、速度值參數(shù)被送到行駛速度及顛簸程度檢測函數(shù)，角速度參數(shù)被送到離心力檢測函數(shù)。這三個函數(shù)值將收集到的參數(shù)值與預設的極限值進行比較，若超過極限值，報警函數(shù)就會運行，報警系統(tǒng)就會自動執(zhí)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(shù)值進行綜合分析，然后以3D模擬圖形界面的方式將汽車的行駛狀態(tài)展現(xiàn)在LED顯示屏上，以供用戶參考。

　　軟件架構(gòu)圖

　　3.4 系統(tǒng)軟件流程

　　程序運行流程圖

　　系統(tǒng)工作時，各傳感器均開始工作。其中溫度傳感器和壓力傳感器置于輪胎部位，實時監(jiān)測輪胎溫度和胎壓，并通過無線傳輸端口傳輸?shù)?a target="_blank">單片機上；其余各傳感器則作為一個模塊置于車的前端下方，其中一個二軸陀螺儀和一個一軸陀螺儀搭配實時監(jiān)測車身的各方位的顛簸的角速度，包括前后，左右和上下六個方位的數(shù)據(jù)，另外的一個二軸陀螺儀則檢測車子轉(zhuǎn)彎時的角速度，作為這個模塊的數(shù)據(jù)，則通過USB接口傳輸?shù)絾纹瑱C上；傳輸?shù)絾纹瑱C上的各種數(shù)據(jù)都要經(jīng)過相應的放大器處理，然后再進行相應的A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為相應的數(shù)字信號，然后各值再經(jīng)過與各自閾值的比較，如果有大于閾值的，系統(tǒng)就語音提示駕駛員，并在各傳感器相對的LCD上顯示出現(xiàn)在的各參數(shù)值，并將數(shù)值立刻發(fā)送往模擬器，并在模擬器上模擬出汽車的運動狀態(tài)。然后駕駛員可以根據(jù)實際情況作出防范措施。