基于iNEMO的車載式汽車安全檢測(cè)儀方案設(shè)計(jì)

一、項(xiàng)目概述

1.1 項(xiàng)目摘要

目前，社會(huì)上擁有汽車的人數(shù)越來越多。與此同時(shí)，車禍的發(fā)生頻率也是越來越多。本項(xiàng)目基于INEMO半導(dǎo)體設(shè)計(jì)了一種比較人性化的汽車安全檢測(cè)儀，該檢測(cè)以其強(qiáng)大的功能能夠?yàn)槿藗兲峁┰S多便捷的服務(wù)。在汽車行駛的過程中，該檢測(cè)儀能夠自動(dòng)檢測(cè)出汽車行駛的速度及行駛路面的顛簸程度。當(dāng)這一指標(biāo)超過臨界值時(shí)，該檢測(cè)儀會(huì)通過語音播放系統(tǒng)對(duì)駕駛員進(jìn)行提示，請(qǐng)駕駛員減速慢行。與此同時(shí)，該檢測(cè)儀還能夠接收來自輪胎部位溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)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(shí)監(jiān)控汽車輪胎的工作狀況，避免爆胎的危險(xiǎn)。除此之外，該檢測(cè)儀的最大功能是它能夠?qū)ζ嚨男旭偁顟B(tài)進(jìn)行模擬，將汽車行駛的狀態(tài)直觀的顯示在上微機(jī)界面上，給駕駛員提供一種全新的駕車享受。

1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)

在炎熱的夏天，如果駕駛員不能夠隨時(shí)了解汽車車胎的溫度變化，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，很可能使汽車在行駛的過程中出現(xiàn)爆胎的危險(xiǎn)，對(duì)家人及朋友安全造成一定的威脅。當(dāng)汽車在轉(zhuǎn)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個(gè)方面的性能。如果角速度或者速度過大，可能會(huì)使汽車出現(xiàn)翻車的危險(xiǎn)。如果能夠設(shè)計(jì)出一種安全檢測(cè)儀，在汽車出現(xiàn)狀況之前，通過一定的檢測(cè)，對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒，以方便駕駛員實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)的汽車安全檢測(cè)儀，具有相當(dāng)強(qiáng)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(shí)的掌握汽車輪胎處溫度的變化，并提醒駕駛員做出相應(yīng)的防護(hù)，避免爆胎的危險(xiǎn)。其次，該安全檢測(cè)儀還能夠隨時(shí)的測(cè)出汽車的速度及顛簸程度，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)顯示出來，當(dāng)顛簸程度超過危險(xiǎn)的指標(biāo)時(shí)，檢測(cè)儀會(huì)進(jìn)行一定的提示，請(qǐng)駕駛員進(jìn)行減速慢行。同時(shí)，檢測(cè)儀還能夠檢測(cè)到汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)的角速度及角加速度，并計(jì)算出汽車現(xiàn)在所售的離心力及將要受到的離心力。當(dāng)汽車所受離心力大于汽車的最大摩擦力是，檢測(cè)儀能夠做到提前預(yù)警，避免翻車的危險(xiǎn)。除此之外，該檢測(cè)儀還能夠?qū)ζ嚨男旭偁顟B(tài)進(jìn)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(yàn)，在駕車的時(shí)候能夠隨時(shí)享受著無窮的樂趣。

2.2 性能標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)汽車輪胎溫度到達(dá)設(shè)定的輪胎允許的最高溫度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎所受的離心力大于其設(shè)定的最大摩擦力時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的報(bào)警。

當(dāng)汽車行駛時(shí)的顛簸程度較大，大于人體所能承受的最大值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。

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

三、方案設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理

在該系統(tǒng)中，INEMO會(huì)接受來自汽車輪胎部位溫度傳感器的溫度，實(shí)時(shí)的將汽車輪胎的溫度顯示出來。在汽車正常行駛時(shí)，檢測(cè)儀能夠檢測(cè)汽車當(dāng)前的速度及加速度，同時(shí)還能計(jì)算出汽車當(dāng)前行駛的顛簸程度。當(dāng)汽車在彎道路口時(shí)，該系統(tǒng)還能夠檢測(cè)出汽車轉(zhuǎn)彎的角速度及角速度，并及時(shí)的將這些數(shù)據(jù)顯示在Lcd上。當(dāng)這些數(shù)據(jù)超過某一指標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒，以方便駕駛員實(shí)時(shí)的了解汽車的工作狀況，及時(shí)的做出防護(hù)措施，避免不必要的損失。在這些功能的基礎(chǔ)上，該檢測(cè)儀的最大的創(chuàng)新點(diǎn)在于它能夠?qū)ζ嚨男旭偁顟B(tài)進(jìn)行模擬。該檢測(cè)儀能夠?qū)ζ嚨乃俣?、角速度及顛簸程度等?shù)據(jù)進(jìn)行采集。然后，檢測(cè)儀將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)。上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)，進(jìn)行一定的整合后，將整合信號(hào)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(dāng)前的行駛狀態(tài)顯示出來，以達(dá)到對(duì)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(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(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(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的采集以及將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的參數(shù)值。溫度參數(shù)被送到溫度檢測(cè)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(cè)函數(shù)，角速度參數(shù)被送到離心力檢測(cè)函數(shù)。這三個(gè)函數(shù)值將收集到的參數(shù)值與預(yù)設(shè)的極限值進(jìn)行比較，若超過極限值，報(bào)警函數(shù)就會(huì)運(yùn)行，報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行一些報(bào)警措施。上位機(jī)界面模擬模塊則是將所有采集到的參數(shù)值進(jìn)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(yùn)行流程圖

系統(tǒng)工作時(shí)，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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎溫度和胎壓，并通過無線傳輸端口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)上；其余各傳感器則作為一個(gè)模塊置于車的前端下方，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(jiān)測(cè)車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(shù)據(jù)，另外的一個(gè)二軸陀螺儀則檢測(cè)車子轉(zhuǎn)彎時(shí)的角速度，作為這個(gè)模塊的數(shù)據(jù)，則通過USB接口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)上；傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)上的各種數(shù)據(jù)都要經(jīng)過相應(yīng)的放大器處理，然后再進(jìn)行相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，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(duì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)。然后駕駛員可以根據(jù)實(shí)際情況作出防范措施。

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