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越來越多。與此同時，車禍的發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據，并進行一定的處理，將溫度在顯示頻上顯示出來，以便于駕駛員能夠實時監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對汽車的行駛狀態進行模擬，將汽車行駛的狀態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，可能會使汽車出現翻車的危險。如果能夠設計出一種安全檢測儀，在汽車出現狀況之前，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據，將數據顯示在顯示屏上，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，并將檢測到的數據顯示出來，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彎時的角速度及角加速度，并計算出汽車現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，該檢測儀還能夠對汽車的行駛狀態進行模擬，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，系統會自動報警。

　　當汽車轉彎所受的離心力大于其設定的最大摩擦力時，系統會自動的報警。

　　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，系統自動報警。

　　能將汽車的行駛狀態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 系統功能實現原理

　　在該系統中，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，該系統還能夠檢測出汽車轉彎的角速度及角速度，并及時的將這些數據顯示在Lcd上。當這些數據超過某一指標時，系統會啟動報警系統，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新點在于它能夠對汽車的行駛狀態進行模擬。該檢測儀能夠對汽車的速度、角速度及顛簸程度等數據進行采集。然后，檢測儀將這些數據發送給上位機。上位機接收到數據，進行一定的整合后，將整合信號發送給搭建起來的C界面。然后，通過界面內構建的汽車模型將汽車當前的行駛狀態顯示出來，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。

　　系統硬件結構框圖

　　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。這三個函數值將收集到的參數值與預設的極限值進行比較，若超過極限值，報警函數就會運行，報警系統就會自動執行一些報警措施。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展現在LED顯示屏上，以供用戶參考。

　　軟件架構圖

　　3.4 系統軟件流程

　　程序運行流程圖

　　系統工作時，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，實時監測輪胎溫度和胎壓，并通過無線傳輸端口傳輸到單片機上；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據，另外的一個二軸陀螺儀則檢測車子轉彎時的角速度，作為這個模塊的數據，則通過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過相應的放大器處理，然后再進行相應的A/D轉換，轉化為相應的數字信號，然后各值再經過與各自閾值的比較，如果有大于閾值的，系統就語音提示駕駛員，并在各傳感器相對的LCD上顯示出現在的各參數值，并將數值立刻發送往模擬器，并在模擬器上模擬出汽車的運動狀態。然后駕駛員可以根據實際情況作出防范措施。