基于iNEMO的车载式汽车安全检测仪方案设计

一、项目概述

    1.1 项目摘要

    目前，社会上拥有汽车的人数越来越多。与此同时，车祸的发生频率也是越来越多。本项目基于INEMO半导体设计了一种比较人性化的汽车安全检测仪，该检测以其强大的功能能够为人们提供许多便捷的服务。在汽车行驶的过程中，该检测仪能够自动检测出汽车行驶的速度及行驶路面的颠簸程度。当这一指标超过临界值时，该检测仪会通过语音播放系统对驾驶员进行提示，请驾驶员减速慢行。与此同时，该检测仪还能够接收来自轮胎部位温度传感器的数据，并进行一定的处理，将温度在显示频上显示出来，以便于驾驶员能够实时监控汽车轮胎的工作状况，避免爆胎的危险。除此之外，该检测仪的最大功能是它能够对汽车的行驶状态进行模拟，将汽车行驶的状态直观的显示在上微机界面上，给驾驶员提供一种全新的驾车享受。

    1.2 项目背景/选题动机

    在炎热的夏天，如果驾驶员不能够随时了解汽车车胎的温度变化，采取相应的防护措施，很可能使汽车在行驶的过程中出现爆胎的危险，对家人及朋友安全造成一定的威胁。当汽车在转弯或者是在不平坦的路面上行驶时，驾驶员不能够清楚的了解汽车个方面的性能。如果角速度或者速度过大，可能会使汽车出现翻车的危险。如果能够设计出一种安全检测仪，在汽车出现状况之前，通过一定的检测，对驾驶员进行提醒，以方便驾驶员实时的了解汽车的工作状况，这样就能在很大程度上减少车祸发生的频率。

二、需求分析

    2.1 功能要求

    基于INEMO而设计的汽车安全检测仪，具有相当强大的功能。首先，它可以接受来自汽车轮胎出温度传感器的数据，将数据显示在显示屏上，使驾驶员能够随时的掌握汽车轮胎处温度的变化，并提醒驾驶员做出相应的防护，避免爆胎的危险。其次，该安全检测仪还能够随时的测出汽车的速度及颠簸程度，并将检测到的数据显示出来，当颠簸程度超过危险的指标时，检测仪会进行一定的提示，请驾驶员进行减速慢行。同时，检测仪还能够检测到汽车在转弯时的角速度及角加速度，并计算出汽车现在所售的离心力及将要受到的离心力。当汽车所受离心力大于汽车的最大摩擦力是，检测仪能够做到提前预警，避免翻车的危险。除此之外，该检测仪还能够对汽车的行驶状态进行模拟，并将其显示在显示频上，使驾驶员带来一种全新的驾车体验，在驾车的时候能够随时享受着无穷的乐趣。

    2.2  性能标准

    当汽车轮胎温度到达设定的轮胎允许的最高温度时，系统会自动报警。

    当汽车转弯所受的离心力大于其设定的最大摩擦力时，系统会自动的报警。

    当汽车行驶时的颠簸程度较大，大于人体所能承受的最大值时，系统自动报警。

    能将汽车的行驶状态直观的显示在上微机上，以便于驾驶员更好的了解汽车的工作状况。

三、方案设计

    3.1 系统功能实现原理

    在该系统中，INEMO会接受来自汽车轮胎部位温度传感器的温度，实时的将汽车轮胎的温度显示出来。在汽车正常行驶时，检测仪能够检测汽车当前的速度及加速度，同时还能计算出汽车当前行驶的颠簸程度。当汽车在弯道路口时，该系统还能够检测出汽车转弯的角速度及角速度，并及时的将这些数据显示在Lcd上。当这些数据超过某一指标时，系统会启动报警系统，对驾驶员进行提醒，以方便驾驶员实时的了解汽车的工作状况，及时的做出防护措施，避免不必要的损失。在这些功能的基础上，该检测仪的最大的创新点在于它能够对汽车的行驶状态进行模拟。该检测仪能够对汽车的速度、角速度及颠簸程度等数据进行采集。然后，检测仪将这些数据发送给上位机。上位机接收到数据，进行一定的整合后，将整合信号发送给搭建起来的C界面。然后，通过界面内构建的汽车模型将汽车当前的行驶状态显示出来，以达到对汽车的模拟，使驾驶员能够更加直观的了解汽车的工作状况，为驾驶员提供一种全新的驾车享受。

系统硬件结构框图

     3.2 硬件资源配置

    三个USB接口

    一块LCD12864液晶

    一个STM32F103RE:

    一个LSM303DLH6轴地磁模块

    两个LY330ALH一轴陀螺仪

    两个LPR430AL二轴陀螺仪

    四个外置的数字温度传感器ADT7420

    3.3系统软件架构

    在本算法中，串口接收函数实现对模拟信号的采集以及将其转化为相应的参数值。温度参数被送到温度检测函数，加速度、速度值参数被送到行驶速度及颠簸程度检测函数，角速度参数被送到离心力检测函数。这三个函数值将收集到的参数值与预设的极限值进行比较，若超过极限值，报警函数就会运行，报警系统就会自动执行一些报警措施。上位机界面模拟模块则是将所有采集到的参数值进行综合分析，然后以3D模拟图形界面的方式将汽车的行驶状态展现在LED显示屏上，以供用户参考。

软件架构图

    3.4 系统软件流程

程序运行流程图

    系统工作时，各传感器均开始工作。其中温度传感器和压力传感器置于轮胎部位，实时监测轮胎温度和胎压，并通过无线传输端口传输到单片机上；其余各传感器则作为一个模块置于车的前端下方，其中一个二轴陀螺仪和一个一轴陀螺仪搭配实时监测车身的各方位的颠簸的角速度，包括前后，左右和上下六个方位的数据，另外的一个二轴陀螺仪则检测车子转弯时的角速度，作为这个模块的数据，则通过USB接口传输到单片机上；传输到单片机上的各种数据都要经过相应的放大器处理，然后再进行相应的A/D转换，转化为相应的数字信号，然后各值再经过与各自阈值的比较，如果有大于阈值的，系统就语音提示驾驶员，并在各传感器相对的LCD上显示出现在的各参数值，并将数值立刻发送往模拟器，并在模拟器上模拟出汽车的运动状态。然后驾驶员可以根据实际情况作出防范措施。