一种车辆运动状态检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种车辆运动状态检测装置，属于车辆电子信息技术领域。

背景技术：

随着技术的进步和经济的发展，汽车正以不可阻挡之势迅速增长，目前我国每年增加驾驶员超过580万人。对于驾驶员，都希望自己能准确掌控车辆的运动状态，特别是当驾驶员精力不能够集中时，更希望在车辆某些特殊的运动状态下有及时的提示，从而避免事故发生。

车辆的运动状态，通常是通过传感器及数据采集装置提供。目前，有一些车辆数据采集系统，如专利2013100864911，通过温度采集模块、模拟信号采集模块、无线数据接收模块和GPS天线的采集，获取到全面的车辆信息，并传输至主采集模块，主采集模块对数据进行处理，对处理后的数据进行保存，并传输至系统数据监控显示仪，实现试验人员对车辆信息的全面监控。又如专利2013102177938，提供了一种车辆数据采集方法及装置，包括获取浮动车前后的包含车辆的视频图像；根据获取到的视频图像生成视频图像信息，并判断视频图像是否满足预先设置的触发条件；当视频图像满足预先设置的触发条件时，获取浮动车前后的车辆的行使信息，将视频图像信息以及浮动车前后的车辆的行使信息上传至监控中心，以使所述监控中心完成浮动车前后的车辆的数据采集。再如专利2013103028409，发明的一种车辆数据采集及发送装置，与车辆的发动机ECU、 ABS、变速箱、ECAS、仪表、加速度传感器、角速度传感器、开关量及车速脉冲信号模块、行车记录仪连接，采集行车数据后发送给行车记录仪。

这些专利技术虽然也采集了一些车辆的信息，并且也有较好的效果，虽然各有其优点，但有的系统过于复杂，增加产品成本，有的从车辆的传感器中取出数据，车辆管理人员通常是不允许这样做的，因为担心会影响到车辆的安全运行。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种车辆运动状态检测装置，运用三轴重力加速度模块对车辆的运动状态进行检测，通过智能单元的嵌入式软件分析计算，显示车辆运行状态数据，并对特殊运行状态发出提示信息。

本实用新型是这样实现的：一种车辆运动状态检测装置，其特征在于，包括：电源（1）、智能单元（2）、加速度检测模块（3）、数据显示单元（4）、编程接口（5）、提示告警单元（6）；其中：

电源（1）为装置供电，与上述各个单元连接，能够为装置提供5V和3.3V直流电压电源；

智能单元（2）是本装置的核心单元，与外围各单元构成电气连接；

加速度检测模块（3）用于检测车辆运行的x轴、y轴、z轴的加速度，与智能单元（2）构成电气连接；

数据显示单元（4）用于显示车辆的加速度及倾角数据，以及特殊运行状态下的提示信息，与智能单元（2）构成电气连接；

编程接口（5）用于智能单元（2）的编程、调试、程序下载，与智能单元（2）构成电气连接；

提示告警单元（6）用于特殊运行状态发出声光提示告警信号，与智能单元（2）构成电气连接。

所述的加速度检测模块（3）是三轴加速度检测模块。

本实用新型是按照上述构思使用上述主要单元部件构成的。其工作原理是：在装置上电后，智能单元通过内部的ADC转换电路不断地将加速度检测模块输出的三路电压信号转换为数字信号，计算出车辆运行的x轴、y轴、z轴的加速度，同时也计算出车辆运行的倾角；将计算的加速度数据和倾角数据送到数据显示单元；并对计算的数据进行分析，当车辆的加速度和倾角超过一定数值时，通过提示告警单元发出声光提示告警信号，并在数据显示单元显示。驾驶人员可根据装置给出的信号在特殊运行状态下谨慎驾驶。

本实用新型的优点及效果：

(1)能够实时快速地检测并显示车辆的加速度及倾角状态信息；

(2)使用OLED屏进行数据显示，响应速度快，低温性能好，温度适应范围宽；

(3)装置的成本低，体积小，易于使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的原理方框图。

图2是本实用新型实施例的电源电路连接原理图。

图3是本实用新型实施例的智能单元、编程接口及提示告警单元电路连接原理图。

图4是本实用新型实施例的数据显示单元电路连接原理图。

图5是本实用新型实施例的加速度检测模块电路连接原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1展示了一种车辆运动状态检测装置的原理结构，该装置包括：电源（1）、智能单元（2）、加速度检测模块（3）、数据显示单元（4）、编程接口（5）、提示告警单元（6）；其中电源（1）为装置供电，与上述各个单元连接，能够为装置提供5V和3.3V直流电压电源；智能单元（2）是本装置的核心单元，与外围各单元构成电气连接；加速度检测模块（3）用于检测车辆运行的x轴、y轴、z轴的加速度，与智能单元（2）构成电气连接；数据显示单元（4）用于显示车辆的加速度及倾角数据，以及特殊运行状态下的提示信息，与智能单元（2）构成电气连接；编程接口（5）用于智能单元（2）的编程、调试、程序下载，与智能单元（2）构成电气连接；提示告警单元（6）用于特殊运行状态发出声光提示告警信号，与智能单元（2）构成电气连接。

请参看图2，电源由插座CZ1输入车辆的直流电压，对于小型车辆一般为12V，对于客车一般为24V，二极管D1是电源输入极性保护元件，当电源极性接反时不会损坏本装置。U1是5V三端稳压集成电路，型号为LM7805，输出+5V电压。U2是3.3V稳压集成电路，型号为LD1117S33C，输出+3.3V电压，与电路的相关部分构成电气连接，为装置的相关部分提供工作电源。电容C1～C3是滤波电容。电阻R1及电容C4为智能单元提供上电复位信号。

请参看图3，智能单元由高性能的单片机U3及其相关的电路构成。单片机U3的型号为C8051F310，内部集成有振荡器、在系统可编程的FLASH存储器、调试电路、温度传感器、ADC模数转换电路、比较器、通用16位定时器/计数器、硬件SMBus（I2C兼容）、UART串口、PCA模块，它是本装置的核心控制器件，与外围各单元构成电气连接，在程序的控制下运行。晶振Y1、电容C5、C6、电阻R5与单片机U3第31、32引脚内部电路组成振荡电路，作为单片机的时钟源。电容C8、C9是滤波电容。

编程接口由插座CZ2组成，CZ2的引脚1接至电源VDD，引脚2与单片机U3的引脚6连接，引脚3连接至复位信号RST端，并与电阻R6串联后接至单片机U3的引脚5，CZ2的引脚4直接与单片机U3的引脚5相连接，CZ2的引脚5接至GND。进行仿真、编程操作时，单片机通过此接口与C8051F单片机编程器或仿真器相连，以便对单片机进行编程、调试和程序下载。

单片机U3的引脚11输出提示告警信号，与电阻R7、R9连接；发光二极管D3的阳极与电阻R9连接，D3的阴极与GND连接，指示告警信息或提示信息；电阻R8与NPN型三极管V1的发射结并联，与R7串联连接，发射极与GND连接；三极管V1的作用是将单片机U3的引脚11输出的告警或提示信号进行放大，驱动蜂鸣器FM1发声；开关S1将+5V电压接到蜂鸣器FM1的正极引脚，通过开关S1来允许或禁止蜂鸣器FM1发声。

请参看图4，这里展示了数据显示单元的电路连接，CZ3B是间距为2.0mm的18针插头，各插针在电路板中与OLED模块M1的18个引脚对应连接，CZ3B在外部与图3中的插座CZ3A对应的电气端子连接。OLED模块M1的型号为HGS128647，能够做到快速响应，并能在很低的气温环境及较宽广的温度范围下正常工作，性能优于LCD。

请参看图5，加速度检测模块由U4及电容C10～C11构成，U4的型号为ADXL335，能够输出三轴重力加速度的模拟信号电压。电容C11的一端接U7的第12引脚，另一端接地；电容C12的一端接U7的第10引脚，另一端接地；电容C13的一端接U7的第8引脚，另一端接地。

图2～图5中，各电气原理图中的相同的电气网络编号或端口是相连的。

在装置上电后，单片机U3通过内部的ADC转换电路不断地将U4输出的三路电压信号转换为数字信号，计算出车辆运行的x轴、y轴、z轴的加速度，同时也计算出车辆运行的倾角；将计算的加速度数据和倾角数据送到数据显示单元M1；并对计算的数据进行分析，当车辆的加速度和倾角超过一定数值时，通过提示告警单元发出声光提示告警信号，并在数据显示单元M1屏幕上显示。驾驶人员可根据装置给出的信号在特殊运行状态下谨慎驾驶。