专利名称：汽车前轮姿态随动显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示设备，尤其是涉及一种汽车前轮姿态随动显示系统。
背景技术：
在汽车驾驶过程中，特别是在车辆停泊、倒车或车辆从静止开动时，有时因忽略前 转向轮姿态，出现了一些不便于车辆使用的问题。即汽车在停止时的车轮姿态可能会涉及 到司机在对前转向轮姿态不清楚的情况下进行车辆启动、转弯、倒退，容易造成车辆走歪、 倒偏、轮胎磨损、安全隐患等诸多问题。其主要原因是汽车缺乏必要的便捷仪器设备提示司 机车轮的方向、位置，汽车前轮的转向角在汽车设计和使用中，是保证汽车安全行驶的重要 参数之一。 目前，工程界有许多关于汽车转向技术的研究，譬如汽车前轮电子转向系统，通过 横摆角速度和侧向加速度反馈控制，利用所提出的前轮转向控制算法，使汽车具有不变的 转向特性，提高汽车的稳定性；譬如汽车前轮转向角检测方法，以及由此对车轮系统的优化 设计；譬如汽车车轮定位参数采集系统检测和调整；譬如汽车前轮定位失准对行驶的影响
及其行驶摆头、跑偏故障的诊断与排除方法分析；譬如汽车行驶时车轮横向运动参数检测
坐坐 寸寸。 尽管已有大量相关的理论研究，也出现了诸如前轮定位仪等类的测量前轮转向角 及对前轮进行定位的仪器，但是却没有直观的随时可以显示出汽车前轮姿态的产品。随着 时代进步，汽车任何技术的应用都趋于简单化、通俗化、直观化和实用化，给人们的生活工 作带来更大的便利，给生命财产安全带来更大的保障。对于竞争尤为激烈的汽车行业，该类 产品会大大提高企业的竞争力。 公告号为CN101014846的发明专利提供一种车轮姿态角测定装置及车轮姿态角 测定方法。该车轮姿态角测定装置基于在基准车轮(RL)上产生的纵向力变动率(dFx)及 横向力变动率(dFy)而运算变动能量和(E/、E/)，进而运算基准车轮参照姿态角(前束角 TBK)。并且，该车轮姿态角测定装置还运算非基准车轮(FL)的非基准车轮参照姿态角(前 束角U，进而基于前束角(TBK)与前束角(T》之差、及前束角(T皿)而运算设定于非基准 车轮上的前束角(TNBA)。根据这样的车轮姿态角测定装置，在基于在车轮上产生的横向力的 特性而调整车轮的姿态角时，可以确定使在前轮和后轮上产生的横向力的特性更加近似的 姿态角的值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够自动、即时、直观地显示出汽车前轮的位置姿态， 从而让驾驶人员可以随时掌握汽车前轮的方向、姿态，避免操作上的失误，有效提高汽车行 驶安全性，可在各种车辆上使用的汽车前轮姿态随动显示系统。
本发明设有转向传感器、单片机处理装置和显示电路。 转向传感器的输出端接单片机处理装置输入端，单片机处理装置输出端接显示电路输入端。 转向传感器可设在转向传感器连接轴上。 所述单片机处理装置设有滤波器、放大器、A/D转换器和单片机，滤波器的输入端 接转向传感器输出端，放大器输入端接滤波器输出端，A/D转换器输入端接放大器输出端， A/D转换器输出端接单片机输入接口 ，单片机输出接口接显示电路输入端。
转向传感器采集到汽车前轮的转向对应的角度等数据(模拟信号)，经过滤波器 滤波，再传输到放大器(可采用运算放大器)将信号放大，接着在A/D转换器中将模拟信号 转化成数字信号，经连接电路传输到单片机(可采用51系列单片机)进行信号处理，求出 对应的转角与信号的关系式，经过单片机的显示子程序进行运算、图像处理、仿真等，得出 数据，并再把数据从单片机传到显示电路(可采用LED显示器)进行显示。同时，通过加载 已知转向角的输入信号，与显示电路的显示角度进行反复比对修正，计算出转向角与显示 电路显示的角度之间的比例关系，进而调整单片机及相关电路，使实际转向角与显示电路 上显示的角度l : l对应关系。这样，汽车前轮姿态就可以随方向盘转动而显示在显示屏 上。 本发明建立在全面了解单片机开发、传感器数据采集输出模式、LED动态显示原
理、相关机械设计制造原理及其应用技术等的基础上，充分考虑了汽车前轮运动在实际中
的动态和静态影响因素，应用最新针对清洁能源汽车的电动助力转向传感器件采集到前轮
的转向对应的扭矩、角度等数据，经过系统控制及相关电路传输到单片机进行处理。同时，
在整个系统中配置显示系统及相关电路，检测前轮到一定转角时对应的相关数据，再把数
据从单片机传出经电路传到显示电路进行图像转换及显示。 由此可见，本发明具有以下突出优点 1)提供一套成本较低机械电子系统，可以自动、即时、直观地显示出汽车前轮的姿 态。目前市场上尽管出现了许多诸如前轮定位仪等类的测量前轮转向角及对前轮进行定位 的仪器，但是却很少有直观的随时可以显示出汽车前轮姿态的产品，而且其成本很高，直接 导致其价格过高。本发明以单片机为核心，并运用随时检测汽车前轮相关扭矩的传感器等 相关技术应用，通过嵌入式单片机系统开发、机电测试、模拟仿真、人机对话、图形处理等实 现开发出一套简单实用的数据采集、反馈、分析、处理及直观显示的汽车前轮姿态随动显示 系统的目标，模拟生产出相应的产品，并应用实际、服务实际。理论和实验分析表明本发明 能够完成在转向时自动、即时、直观地显示出汽车前轮的姿态，方便驾驶人员的操作，大大 减少司机对汽车前轮姿态不清楚而造成的误操作，不仅具有干扰小、精度高、响应快和使用 安全等优点，而且结构简单、造价低廉、显示应用灵敏度较高。 2)所用传感器为最新针对清洁能源汽车的电动助力转向传感器件(可购买到)。 随着人们对环保问题的日益重视及汽车电子行业的迅猛发展，电动助力转向(Electric Power Steering)这个集环保、节能、安全、舒适为一体的高科技产品越来越受到汽车产商 的重视。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，EPS传感器检测到转向盘的转角的大小，将电压 信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方 向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转 矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机 不工作。本发明结合EPS传感器工作原理，应用其检测到的精密数据，通过加载电路传送到
4以单片机为核心的控制处理系统进行处理。 3)本发明结合汽车方向盘等零部件机能构造，在控制系统中加载新型显示系统。 用最新针对清洁能源汽车的电动助力转向传感器件采集前轮的转向对应的扭矩等数据，运 用转换电路把传感器采集的数据转化成数字信号，再把数字信号通过数据传输系统传送到 单片机，在单片机里进行数据分析、处理设计开发相应信号处理转换程序，再将单片机处理 完的数据转换为相应的图形完成单片机和显示器之间的数据传输，在显示屏上显示实时前 轮姿态。 因此，本发明可以帮助汽车制造商生产汽车前轮姿态随动显示仪器及安装系统， 从而让驾驶人员可以在整个过程内随时掌握汽车前轮的方向、姿态，避免操作上的失误，从 而提高汽车使用的安全性。
图1为本发明实施例的结构组成框图。
图2为本发明实施例的安全使用示意图。
图3为本发明实施例的电路组成原理图。
具体实施例方式
参见图1和2，本发明设有转向传感器1、单片机处理装置(由滤波器21、放大器 22、 A/D转换器23和51系列单片机24组成)和显示电路3。 滤波器21的输入端接转向传感器1输出端，放大器22输入端接滤波器21输出端， A/D转换器23输入端接放大器22输出端，A/D转换器23输出端接单片机24输入接口 ，单 片机24输出接口接显示电路3输入端。
转向传感器1设在转向传感器连接轴4上。 当汽车方向盘5转动时，由转向传感器1输出与转动角度相关的电信号由单片机 24处理，该信号作为轮胎姿态显示的依据。 转向传感器1采集到前轮的转向对应的角度等数据(模拟信号)，经过滤波器21 滤波，再传输到放大器22将信号放大，接着在A/D转换器23中将模拟信号转化成数字信 号，经连接电路传输到51系列单片机24进行信号的处理，求出对应的转角与信号的关系 式，经过单片机24的显示子程序进行运算、图像处理、仿真等，得出数据，并再把数据从单 片机24传到显示电路3进行显示。同时，通过加载已知转向角的输入信号，与显示电路3的 显示角度进行反复比对修正，计算出转向角与显示电路3显示的角度之间的比例关系，进 而调整单片机24及相关电路，使实际转向角与显示电路3上显示的角度1 : l对应关系。 这样，汽车前轮姿态就可以随方向盘转动而显示在显示电路3的显示屏上。
在图2中，汽车方向盘5的转向轴6与转向传感器连接轴4之间通过由齿轮7和 8组成的传动机构联接。 图3给出本发明实施例的电路组成原理图，从转向传感器模拟信号的采集、输入、 滤波、放大、A/D转换、信号处理到信号输出与显示等功能。
权利要求
汽车前轮姿态随动显示系统，其特征在于设有转向传感器、单片机处理装置和显示电路；转向传感器的输出端接单片机处理装置输入端，单片机处理装置输出端接显示电路输入端。
2. 如权利要求1所述的汽车前轮姿态随动显示系统，其特征在于转向传感器设在转向 传感器连接轴上。
3. 如权利要求1所述的汽车前轮姿态随动显示系统，其特征在于所述单片机处理装置 设有滤波器、放大器、A/D转换器和单片机，滤波器的输入端接转向传感器输出端，放大器输 入端接滤波器输出端，A/D转换器输入端接放大器输出端，A/D转换器输出端接单片机输入 接口，单片机输出接口接显示电路输入端。
全文摘要
汽车前轮姿态随动显示系统，涉及一种显示设备。提供一种能够自动、即时、直观地显示出汽车前轮的位置姿态，从而让驾驶人员可以随时掌握汽车前轮的方向、姿态，避免操作上的失误，有效提高汽车行驶安全性，可在各种车辆上使用的汽车前轮姿态随动显示系统。设有转向传感器、单片机处理装置和显示电路。转向传感器的输出端接单片机处理装置输入端，单片机处理装置输出端接显示电路输入端。转向传感器设在转向传感器连接轴上。
文档编号G01C1/00GK101777331SQ20101011160
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者刘志强, 吕聪伟, 吴健, 张建寰 申请人:厦门大学