专利名称：一种基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于汽车技术领域，涉及汽车安全、陀螺仪和与加速度计的融合以及液晶显示装置，尤其涉及一种基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置。
背景技术：
汽车是人们日常生活中最常见，最普遍也是使用频率最高的交通工具之一，但是随着汽车保有量的増加，汽车安全问题也日益增多，尤其是车辆在高速运动吋，其侧倾、俯仰等运动，对汽车的安全性有很大危害。应用现在高速发展的微机械的陀螺仪和加速度计，能够有效的实时监测汽车的姿态，时刻提醒驾驶员，应及时地调整车辆运行エ况，以避免危险的发生。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置。该装置能够使驾驶员实时的感知此刻的车辆运行姿态，使其快速、准确判断出此时车辆是否有侧翻的危险，以及时做出相应调整。 为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现一种基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置，包括信息处理单元和液晶显示单元以及报警单元，还包括三轴加速度计和三轴陀螺仪组成的传感器単元，其中传感器単元与信息处理单元输入端相连，信息处理单元输出端分别与报警单元和液晶显示单元相连。其中信息处理单元和液晶显示单元都安装在汽车仪表盘上，并由蓄电池提供的电压降压后给信息处理单元和液晶显示单元进行供电。本实用新型的基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置可以安装在任何电控汽车上，应用范围广泛。经信息处理单元处理后，控制液晶显示传感器输出信号，作为驾驶员监测实时的车辆运行姿态。此装置提高汽车行驶安全性，让驾驶员轻松安全驾驶。具有制作方便，电路简单，成本低等特点。
图I为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的总体电路连接原理图。图3为本实用新型的陀螺仪电路连接图。图4为本实用新型的加速度传感器电路连接图。图5为本实用新型的报警单元与液晶显示单元电路连接图。图6为本实用新型的工作流程图。
以下结合附图和实施例对本实用新型进ー步说明。
具体实施方式
參照图1，本实用新型的基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置，包括信息处理单元和液晶显示单元以及报警单元，还包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪组成的传感器単元，其中传感器単元与信息处理单元输入端相连，信息处理单元输出端分别与报警单元和液晶显示单元相连，信息处理单元和液晶显示单元都安装在汽车仪表盘上。信息处理单元主要由MC9S12XS128单片机组成。MC9S12XS128maa芯片是Freescale公司开发的16位单片机，提供丰富的指令系统，具有较强的数值运算和逻辑运算能力，128KB的内部Flash程序存储器，12KB的RAM存储器，4KB的EEPR0M，片上集成了串行通信接ロ、串行设备接ロ，USB接ロ、A/D转换器、PWM和CAN等功能模块，其能实时处理传感器信号，根据按键控制单元输入的信息，接收CAN总线数据，向液晶显示单元输出处理后信息。參见图3-图4，传感器単元由三轴加速度计和三轴陀螺仪组成。其中陀螺仪选用ENC-03MB，该产品是ー种应用科氏力原理的角速度传感器，它输出ー个和角速度成正比的模拟电压信号。特点是1.特别小的体积和重量2.快的响应速度，3.低的驱动电压和功耗。可以测量包含旋转的各种运动。一个陀螺仪只能測量一个轴的角速度值，故本设计中的陀螺仪在车辆坐标系的X、Y、Z轴各安放ー个ENC-03MB，安装时要注意陀螺仪的敏感方向。这样三个单轴陀螺仪便形成了ー个三轴陀螺仪。加速度传感器选择飞思卡尔公司的MMA7361，三轴小量程加速传感器是检测物件运动和方向的传感器，它根据物件运动和方向改变输出信号的电压值。各轴的信号在不运动或不被重力作用的状态下(Og)，其输出为1.65V。如果沿着某ー个方向活动，或者受到重力作用，输出电压就会根据其运动方向以及设定的传感器灵敏度而改变其输出电压。同三轴陀螺仪相同，三轴加速度传感器也可以分别测出车辆坐标系中各轴的加速度值，进而求的各轴的倾斜角度。将三轴陀螺仪和三轴加速度传感器提供的6路AD信号，分别与单片机的ADO、ADl、AD2、AD3、AD4、AD5相连。将加速度计和陀螺仪测得的电压信号转化为单片机可处理的数字信号。测出3组3轴倾角值。利用卡尔曼滤波算法，将陀螺仪和加速度计的倾角数据进行实时融合，使測量结果更准确。參见图5，液晶显示单元采用诺基亚5110 (PCD8544控制器)液晶显示器，48*84点阵LCD。显示4行信息，分别是车辆运行的侧倾角、俯仰角和横摆角。其能实时接收息处理单元输送的信息并以数字的形式显示，当车辆运动姿态对车辆安全运行有危害时，液晶屏将显示“危险”字样，并不停闪烁以提醒驾驶员，作为驾驶员实时监测汽车运行姿态的參考依据。报警单元由一个蜂鸣器和LED指示灯组成，分别与单片机的ー个I/O ロ连接。当汽车的运行倾角超过其安全界限时，蜂鸣器会发出报警，并且LED指示灯会频闪，以提醒驾驶员，变更汽车运行エ况。同吋，液晶显示单元也会有“危险”的提示。參照图2，本实用新型的基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置的供电由三端稳压集成电路LM7805将蓄电池经点火开关供电电压降至为5V供按键控制単元和信息处理单元使用，在由LMl117-3. 3将5V降为3. 3V供给液晶显示单元(点火开关打开时开始供电)。单片机MC9S12XS128单片机MC9S 12XS 128通过PB5 ロ控制三极管PSS8550给液晶显示供电，单片机MC9S 12XS 128通过PBO ロ、PBl ロ、PB2 ロ、PB3 ロ、PB4 ロ与诺基亚5110 (PCD8544控制器)液晶显示器的RST ロ，SEC ロ、D/C ロ、SDIN ロ、SCLK ロ相连来控制
液晶显示器工作。
參照图6，本实用新型的基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置工作流程如下所示MC9S12XS128单片机控制液晶电源导通，经AD采样后，将测得的各轴的电压信号转变为数字量，测出相应的各轴加速度和各轴加速度，经过单片机的处理运算后得出各轴的倾斜角，处理后控制液晶显示该倾角信息。
权利要求1.一种基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置，包括信息处理单元和液晶显示单元以及报警单元，其特征在于还包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪组成的传感器単元，其中传感器単元与信息处理单元输入端相连，信息处理单元输出端分别与报警单元和液晶显示单元相连，信息处理单元和液晶显示单元都安装在汽车仪表盘上。
2.如权利要求I所述的基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置，其特征在于所述的三轴陀螺仪为ENC-03MB，加速度传感器为飞思卡尔公司的MMA7361。
3.如权利要求I所述的基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置，其特征在于所述的信息处理单元为MC9S12XS128单片机。
4.如权利要求I所述的基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置，其特征在于所述的液晶显示单元采用诺基亚5110液晶显示器。
5.如权利要求I所述的基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置，其特征在于所述的报警单元由一个蜂鸣器和LED指示灯组成。
专利摘要本实用新型公开了一种基于加速度计和陀螺仪的汽车姿态预警装置，包括信息处理单元和液晶显示单元以及报警单元，还包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪组成的传感器单元，其中传感器单元与信息处理单元输入端相连，信息处理单元输出端分别与报警单元和液晶显示单元相连，信息处理单元和液晶显示单元都安装在汽车仪表盘上。本实用新型可以安装在任何电控汽车上，应用范围广泛。它可有效提高汽车行驶安全性，让驾驶员轻松安全驾驶。具有制作方便，电路简单，成本低等特点。
文档编号G01C1/00GK202661066SQ20122034622
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年7月17日
发明者吕魁超, 宋江涌 申请人:长安大学