專利名稱：一種基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于汽車技術領域，涉及汽車安全、陀螺儀和與加速度計的融合以及液晶顯示裝置，尤其涉及一種基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置。
背景技術：
汽車是人們日常生活中最常見，最普遍也是使用頻率最高的交通工具之一，但是隨著汽車保有量的増加，汽車安全問題也日益增多，尤其是車輛在高速運動吋，其側傾、俯仰等運動，對汽車的安全性有很大危害。應用現(xiàn)在高速發(fā)展的微機械的陀螺儀和加速度計，能夠有效的實時監(jiān)測汽車的姿態(tài)，時刻提醒駕駛員，應及時地調整車輛運行エ況，以避免危險的發(fā)生。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于，提供一種基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置。該裝置能夠使駕駛員實時的感知此刻的車輛運行姿態(tài)，使其快速、準確判斷出此時車輛是否有側翻的危險，以及時做出相應調整。 為了實現(xiàn)上述任務，本實用新型采用如下技術方案予以實現(xiàn)一種基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置，包括信息處理單元和液晶顯示單元以及報警單元，還包括三軸加速度計和三軸陀螺儀組成的傳感器単元，其中傳感器単元與信息處理單元輸入端相連，信息處理單元輸出端分別與報警單元和液晶顯示單元相連。其中信息處理單元和液晶顯示單元都安裝在汽車儀表盤上，并由蓄電池提供的電壓降壓后給信息處理單元和液晶顯示單元進行供電。本實用新型的基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置可以安裝在任何電控汽車上，應用范圍廣泛。經信息處理單元處理后，控制液晶顯示傳感器輸出信號，作為駕駛員監(jiān)測實時的車輛運行姿態(tài)。此裝置提高汽車行駛安全性，讓駕駛員輕松安全駕駛。具有制作方便，電路簡單，成本低等特點。
圖I為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的總體電路連接原理圖。圖3為本實用新型的陀螺儀電路連接圖。圖4為本實用新型的加速度傳感器電路連接圖。圖5為本實用新型的報警單元與液晶顯示單元電路連接圖。圖6為本實用新型的工作流程圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進ー步說明。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型的基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置，包括信息處理單元和液晶顯示單元以及報警單元，還包括三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀組成的傳感器単元，其中傳感器単元與信息處理單元輸入端相連，信息處理單元輸出端分別與報警單元和液晶顯示單元相連，信息處理單元和液晶顯示單元都安裝在汽車儀表盤上。信息處理單元主要由MC9S12XS128單片機組成。MC9S12XS128maa芯片是Freescale公司開發(fā)的16位單片機，提供豐富的指令系統(tǒng)，具有較強的數(shù)值運算和邏輯運算能力，128KB的內部Flash程序存儲器，12KB的RAM存儲器，4KB的EEPR0M，片上集成了串行通信接ロ、串行設備接ロ，USB接ロ、A/D轉換器、PWM和CAN等功能模塊，其能實時處理傳感器信號，根據(jù)按鍵控制單元輸入的信息，接收CAN總線數(shù)據(jù)，向液晶顯示單元輸出處理后信息。參見圖3-圖4，傳感器単元由三軸加速度計和三軸陀螺儀組成。其中陀螺儀選用ENC-03MB，該產品是ー種應用科氏力原理的角速度傳感器，它輸出ー個和角速度成正比的模擬電壓信號。特點是1.特別小的體積和重量2.快的響應速度，3.低的驅動電壓和功耗?？梢詼y量包含旋轉的各種運動。一個陀螺儀只能測量一個軸的角速度值，故本設計中的陀螺儀在車輛坐標系的X、Y、Z軸各安放ー個ENC-03MB，安裝時要注意陀螺儀的敏感方向。這樣三個單軸陀螺儀便形成了ー個三軸陀螺儀。加速度傳感器選擇飛思卡爾公司的MMA7361，三軸小量程加速傳感器是檢測物件運動和方向的傳感器，它根據(jù)物件運動和方向改變輸出信號的電壓值。各軸的信號在不運動或不被重力作用的狀態(tài)下(Og)，其輸出為1.65V。如果沿著某ー個方向活動，或者受到重力作用，輸出電壓就會根據(jù)其運動方向以及設定的傳感器靈敏度而改變其輸出電壓。同三軸陀螺儀相同，三軸加速度傳感器也可以分別測出車輛坐標系中各軸的加速度值，進而求的各軸的傾斜角度。將三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器提供的6路AD信號，分別與單片機的ADO、ADl、AD2、AD3、AD4、AD5相連。將加速度計和陀螺儀測得的電壓信號轉化為單片機可處理的數(shù)字信號。測出3組3軸傾角值。利用卡爾曼濾波算法，將陀螺儀和加速度計的傾角數(shù)據(jù)進行實時融合，使測量結果更準確。參見圖5，液晶顯示單元采用諾基亞5110 (PCD8544控制器)液晶顯示器，48*84點陣LCD。顯示4行信息，分別是車輛運行的側傾角、俯仰角和橫擺角。其能實時接收息處理單元輸送的信息并以數(shù)字的形式顯示，當車輛運動姿態(tài)對車輛安全運行有危害時，液晶屏將顯示“危險”字樣，并不停閃爍以提醒駕駛員，作為駕駛員實時監(jiān)測汽車運行姿態(tài)的參考依據(jù)。報警單元由一個蜂鳴器和LED指示燈組成，分別與單片機的ー個I/O ロ連接。當汽車的運行傾角超過其安全界限時，蜂鳴器會發(fā)出報警，并且LED指示燈會頻閃，以提醒駕駛員，變更汽車運行エ況。同吋，液晶顯示單元也會有“危險”的提示。參照圖2，本實用新型的基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置的供電由三端穩(wěn)壓集成電路LM7805將蓄電池經點火開關供電電壓降至為5V供按鍵控制単元和信息處理單元使用，在由LMl117-3. 3將5V降為3. 3V供給液晶顯示單元(點火開關打開時開始供電)。單片機MC9S12XS128單片機MC9S 12XS 128通過PB5 ロ控制三極管PSS8550給液晶顯示供電，單片機MC9S 12XS 128通過PBO ロ、PBl ロ、PB2 ロ、PB3 ロ、PB4 ロ與諾基亞5110 (PCD8544控制器)液晶顯示器的RST ロ，SEC ロ、D/C ロ、SDIN ロ、SCLK ロ相連來控制
液晶顯示器工作。
參照圖6，本實用新型的基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置工作流程如下所示MC9S12XS128單片機控制液晶電源導通，經AD采樣后，將測得的各軸的電壓信號轉變?yōu)閿?shù)字量，測出相應的各軸加速度和各軸加速度，經過單片機的處理運算后得出各軸的傾斜角，處理后控制液晶顯示該傾角信息。
權利要求1.一種基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置，包括信息處理單元和液晶顯示單元以及報警單元，其特征在于還包括三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀組成的傳感器単元，其中傳感器単元與信息處理單元輸入端相連，信息處理單元輸出端分別與報警單元和液晶顯示單元相連，信息處理單元和液晶顯示單元都安裝在汽車儀表盤上。
2.如權利要求I所述的基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置，其特征在于所述的三軸陀螺儀為ENC-03MB，加速度傳感器為飛思卡爾公司的MMA7361。
3.如權利要求I所述的基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置，其特征在于所述的信息處理單元為MC9S12XS128單片機。
4.如權利要求I所述的基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置，其特征在于所述的液晶顯示單元采用諾基亞5110液晶顯示器。
5.如權利要求I所述的基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置，其特征在于所述的報警單元由一個蜂鳴器和LED指示燈組成。
專利摘要本實用新型公開了一種基于加速度計和陀螺儀的汽車姿態(tài)預警裝置，包括信息處理單元和液晶顯示單元以及報警單元，還包括三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀組成的傳感器單元，其中傳感器單元與信息處理單元輸入端相連，信息處理單元輸出端分別與報警單元和液晶顯示單元相連，信息處理單元和液晶顯示單元都安裝在汽車儀表盤上。本實用新型可以安裝在任何電控汽車上，應用范圍廣泛。它可有效提高汽車行駛安全性，讓駕駛員輕松安全駕駛。具有制作方便，電路簡單，成本低等特點。
文檔編號G01C1/00GK202661066SQ20122034622
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權日2012年7月17日
發(fā)明者呂魁超, 宋江涌 申請人:長安大學