CN106200496A - 一种基于加速度传感器的智能车模控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于加速度传感器的智能车模控制系统及其控制方法，包括控制单元，所述控制单元包括主控模块，且主控模块通过电导体连接有中断模块、初始化模块和驱动控制模块，所述控制单元通过电导体连接有倾斜度感应单元、显示单元、动力控制单元和供电单元，且供电单元通过电导体与动力控制单元连接，所述动力控制单元通过电导体连接有车模单元。本发明结构简单，设计巧妙，使用方便，利用倾斜度感应单元来测量汽车在行驶过程中的倾斜角度以及加速度等信息，并且实时反馈汽车的动态信息，进而调整行驶速度，满足人们的舒适性要求，保证驾车人的安全。

Description

一种基于加速度传感器的智能车模控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能车模技术领域，具体为一种基于加速度传感器的智能车模控制系统及其控制方法。

背景技术

现在的汽车相较于以前的汽车来说，在性能上更加的智能化，而且人们在使用汽车的过程中会感到更加的轻便。因此，现在在制造汽车的过程中所面临的挑战就是增加传感器的需求量。而且，汽车传感器就是用于信号的转换、获取，这项功能会对汽车的在使用过程中是否安全会产生影响，而且这样功能的增强可以提高汽车的使用价值，也会使人们的使用汽车的过程中感到更舒适，但是现有的只能车模往往不能很好的测量汽车在行驶过程中的倾斜角度以及加速度等信息，也不能将信息直观的表现出来，针对上述问题，特提出一种基于加速度传感器的智能车模控制系统及其控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于加速度传感器的智能车模控制系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，为本发明提供如下技术方案：一种基于加速度传感器的智能车模控制系统，包括控制单元，所述控制单元包括主控模块，且主控模块通过电导体连接有中断模块、初始化模块和驱动控制模块，所述控制单元通过电导体连接有倾斜度感应单元、显示单元、动力控制单元和供电单元，且供电单元通过电导体与动力控制单元连接，所述动力控制单元通过电导体连接有车模单元。

一种基于加速度传感器的智能车模控制方法，包括：

第一步：将动力控制单元安装在车模单元的左、右两端，控制车模单元的车轮；

第二步：将倾斜度感应单元安装在车模单元的前端，实时的检测车模单元与地面存在的角度；

第三步：倾斜度感应单元将检测信息发送至控制单元，当控制单元检测到小车与地面存在的倾角在程序规定范围内，控制动力控制单元驱动车模单元，完成车模单元的加速和减速；

第四步：控制单元将数据输送至显示单元内进行实时显示。

优选的，所述动力控制单元包括继电器单元和步进电机单元。

优选的，所述动力控制单元包括电机驱动单元和直流电机单元。

优选的，所述供电单元通过电导体连接有电压监测单元，且供电单元与电压监测单元的电连接方式为双向电连接。

优选的，所述控制单元的型号为STM32C8T6，所述倾斜度感应单元的型号为MPU6050，所述显示单元为OLED液晶屏，所述车模单元为飞思卡尔C型车模，所述电机驱动单元的型号为TB6612FNG。

优选的，所述中断模块、初始化模块、驱动控制模块与主控模块间的电连接方式均为双向电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种基于加速度传感器的智能车模控制系统及其控制方法，结构简单，设计巧妙，使用方便，利用倾斜度感应单元来测量汽车在行驶过程中的倾斜角度以及加速度等信息，并且实时反馈汽车的动态信息，进而调整行驶速度，满足人们的舒适性要求，保证驾车人的安全。

附图说明

图1为本发明第一种实施例的结构框图；

图2为本发明第二种实施例的结构框图；

图3为本发明中控制系统的流程框图；

图4为本发明中控制单元的电路图；

图5为本发明中倾斜度感应单元的电路图；

图6为本发明中供电单元的电路图。

图中：1、控制单元，11、主控模块，12、中断模块，13、初始化模块，14、驱动控制模块，2、倾斜度感应单元，3、显示单元，4、动力控制单元，41、继电器单元，42、步进电机单元，43、电机驱动单元，44、直流电机单元，5、供电单元，6、车模单元，7、电压监测单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图3-6，本发明提供的第一种技术方案：一种基于加速度传感器的智能车模控制系统，包括控制单元1，所述控制单元1包括主控模块11，且主控模块11通过电导体连接有中断模块12、初始化模块13和驱动控制模块14，所述控制单元1通过电导体连接有倾斜度感应单元2、显示单元3、动力控制单元4和供电单元5，且供电单元5通过电导体与动力控制单元4连接，所述动力控制单元4通过电导体连接有车模单元6。

一种基于加速度传感器的智能车模控制方法，包括：

第一步：将动力控制单元4安装在车模单元6的左、右两端，控制车模单元6的车轮；

第二步：将倾斜度感应单元2安装在车模单元6的前端，实时的检测车模单元6与地面存在的角度；

第三步：倾斜度感应单元2将检测信息发送至控制单元1，当控制单元1检测到小车与地面存在的倾角在程序规定范围内，控制动力控制单元4驱动车模单元6，完成车模单元6的加速和减速；

第四步：控制单元1将数据输送至显示单元3内进行实时显示。

所述动力控制单元4包括继电器单元41和步进电机单元42。

所述供电单元5通过电导体连接有电压监测单元7，且供电单元5与电压监测单元7的电连接方式为双向电连接。

所述控制单元1的型号为STM32C8T6，所述倾斜度感应单元2的型号为MPU6050，所述显示单元3为OLED液晶屏，所述车模单元6为飞思卡尔C型车模。

所述中断模块12、初始化模块13、驱动控制模块14与主控模块11间的电连接方式均为双向电连接，结构简单，设计巧妙，使用方便，利用倾斜度感应单元2来测量汽车在行驶过程中的倾斜角度以及加速度等信息，并且实时反馈汽车的动态信息，进而调整行驶速度，满足人们的舒适性要求，保证驾车人的安全，STM32C8T6最小系统版价格十分便宜，性价比高，能够在线下载程序，方便调试，功能也十分齐全。通过STM32C8T6最小系统版来控制该基于加速度传感器的智能车模的行驶速度，它的能耗低，反应速度快，具有抗干扰能力，具有多达64K字节的静态随机存储器（SRAM），指令系统的兼容性强，这样就使软件设计部分难度降低，所述倾斜度感应单元2的型号为MPU6050，MPU6050它是一款6轴运动处理组件。它集成了陀螺仪和加速度计于一体的芯片，它极大程度上免除了独立使用的陀螺仪和加速度计在时间上的误差，而且减少了占用 PCB板的空间。MPU6050模块内部自带稳压电路，可兼容3.3V/5V的供电电压，采用先进的数字滤波技术，提高精度同时抑制了测量噪声。通讯方面，MPU6050保留了IIC接口，高级用户能够采样底层测量数据。值得一提的是，芯片集成了数字动态处理器，从陀螺仪、加速度计以及外接的传感器接收并处理数据。MPU6050三轴加速度传感器体积轻薄，方便安装，采集数据的速度也很快。因此，MPU6050三轴加速度传感器作为该基于加速度传感器的智能车模的倾斜度感应单元2，所述显示单元3为OLED液晶屏，OLED液晶屏作为有机发光二极管，它与传统的LCD屏幕显示方式不同。OLED液晶屏不需要背景光源，当有电流通过OLED液晶屏时，它会自己发光。它的体积更小，安装简易方便，可视角度更大。它应用广泛，使用寿命长，模块尺寸非常小，显示尺寸为0.96寸，分辨率高，OLED液晶屏模块采用串行接口，默认工作电压3.3V，所述车模单元6为飞思卡尔C型车模，以飞思卡尔C型车模为基础，该基于加速度传感器的智能车模左右两边各用一个直流电机驱动，分别控制两个轮子的转动从而更好的达到匀速、加速、减速的目的。

工作原理：一种基于加速度传感器的智能车模控制系统及其控制方法以飞思卡尔C型车模为基础，该基于加速度传感器的智能车模左右两边各用一个直流电机驱动，分别控制两个轮子的转动从而达到匀速、加速、减速的目的，前轮是万向轮，起支撑的作用。将MPU6050三轴加速度传感器装在车身亚力克板的前方，实时的检测该基于加速度传感器的智能车模与地面存在的角度，及时的反馈给控制单元1，控制单元1中，主控模块11实现对整个控制单元1的主控，初始化模块13对定时器T0、T1做初始化，定时器是否处于工作状态，中断模块12调用函数后，保证小车直线行驶，驱动控制模14进行车模单元6的匀速、加速、减速操作，通过角度的不同可以引起速度的变化，达到该基于加速度传感器的智能车模加减速的效果，完成设计的要求，可以让该基于加速度传感器的智能车模自动行驶，最后将相关信息显示在OLED液晶屏上。该基于加速度传感器的智能车模控制系统使用STM32C8T6最小系统版作为主控模块11，该基于加速度传感器的智能车模控制方法基于加速度传感器的智能车模在平地（倾角范围-5～+5）行驶时，PMW的值为1000，这时该基于加速度传感器的智能车模会以相对较慢的速度匀速行驶。上坡时，随着倾角范围不断增大（+6～+80），PWM的值也会逐渐增加，电机的转速随之变快，当倾角达到最大值时（+80），PWM的值也达到峰值6000（可更改），为了保护车身不受损坏，倾角大于+80，电机停止运转。下坡时，随着倾角范围不断增大（-6～-80），PWM的值会逐渐减小，电机的转速随之变慢，当下坡倾角达到最大值时（-80），PWM的值也达到最小值800（可更改），为了保护车身不受损坏，倾角大于-80，电机停止运转。在这个过程中，可通过OLED液晶屏随时查看该基于加速度传感器的智能车模的运动状态，包括车身周围的温度，倾斜角度，PWM值和加速度等信息。

请参阅图2-6，为本发明提供的第二种技术方案：一种基于加速度传感器的智能车模控制系统，包括控制单元1，所述控制单元1包括主控模块11，且主控模块11通过电导体连接有中断模块12、初始化模块13和驱动控制模块14，所述控制单元1通过电导体连接有倾斜度感应单元2、显示单元3、动力控制单元4和供电单元5，且供电单元5通过电导体与动力控制单元4连接，所述动力控制单元4通过电导体连接有车模单元6。

一种基于加速度传感器的智能车模控制方法，包括：

第一步：将动力控制单元4安装在车模单元6的左、右两端，控制车模单元6的车轮；

第二步：将倾斜度感应单元2安装在车模单元6的前端，实时的检测车模单元6与地面存在的角度；

第三步：倾斜度感应单元2将检测信息发送至控制单元1，当控制单元1检测到小车与地面存在的倾角在程序规定范围内，控制动力控制单元4驱动车模单元6，完成车模单元6的加速和减速；

第四步：控制单元1将数据输送至显示单元3内进行实时显示。

所述动力控制单元4包括电机驱动单元43和直流电机单元44。

所述供电单元5通过电导体连接有电压监测单元7，且供电单元5与电压监测单元7的电连接方式为双向电连接。

所述控制单元1的型号为STM32C8T6，所述倾斜度感应单元2的型号为MPU6050，所述显示单元3为OLED液晶屏，所述车模单元6为飞思卡尔C型车模。

所述电机驱动单元43的型号为TB6612FNG。

所述中断模块12、初始化模块13、驱动控制模块14与主控模块11间的电连接方式均为双向电连接，结构简单，设计巧妙，使用方便，利用倾斜度感应单元2来测量汽车在行驶过程中的倾斜角度以及加速度等信息，并且实时反馈汽车的动态信息，进而调整行驶速度，满足人们的舒适性要求，保证驾车人的安全，STM32C8T6最小系统版价格十分便宜，性价比高，能够在线下载程序，方便调试，功能也十分齐全。通过STM32C8T6最小系统版来控制该基于加速度传感器的智能车模的行驶速度，它的能耗低，反应速度快，具有抗干扰能力，具有多达64K字节的静态随机存储器（SRAM），指令系统的兼容性强，这样就使软件设计部分难度降低，所述倾斜度感应单元2的型号为MPU6050，MPU6050它是一款6轴运动处理组件。它集成了陀螺仪和加速度计于一体的芯片，它极大程度上免除了独立使用的陀螺仪和加速度计在时间上的误差，而且减少了占用 PCB板的空间。MPU6050模块内部自带稳压电路，可兼容3.3V/5V的供电电压，采用先进的数字滤波技术，提高精度同时抑制了测量噪声。通讯方面，MPU6050保留了IIC接口，高级用户能够采样底层测量数据。值得一提的是，芯片集成了数字动态处理器，从陀螺仪、加速度计以及外接的传感器接收并处理数据。MPU6050三轴加速度传感器体积轻薄，方便安装，采集数据的速度也很快。因此，MPU6050三轴加速度传感器作为该基于加速度传感器的智能车模的倾斜度感应单元2，所述显示单元3为OLED液晶屏，OLED液晶屏作为有机发光二极管，它与传统的LCD屏幕显示方式不同。OLED液晶屏不需要背景光源，当有电流通过OLED液晶屏时，它会自己发光。它的体积更小，安装简易方便，可视角度更大。它应用广泛，使用寿命长，模块尺寸非常小，显示尺寸为0.96寸，分辨率高，OLED液晶屏模块采用串行接口，默认工作电压3.3V，所述车模单元6为飞思卡尔C型车模，以飞思卡尔C型车模为基础，该基于加速度传感器的智能车模左右两边各用一个直流电机驱动，分别控制两个轮子的转动从而更好的达到匀速、加速、减速的目的，所述电机驱动单元43的型号为TB6612FNG，采用专用芯片TB6612FNG作为电机驱动芯片。TB6612FNG能够经受大电压大电流，抗干扰能力强，可同时控制两个直流电机。而且它的接线简单，性能稳定，能够很好地控制该基于加速度传感器的智能车模的行驶速度。稳定性好，方便PWM调速。

工作原理：一种基于加速度传感器的智能车模控制系统及其控制方法以飞思卡尔C型车模为基础，该基于加速度传感器的智能车模左右两边各用一个直流电机驱动，分别控制两个轮子的转动从而达到匀速、加速、减速的目的，前轮是万向轮，起支撑的作用。将MPU6050三轴加速度传感器装在车身亚力克板的前方，实时的检测该基于加速度传感器的智能车模与地面存在的角度，及时的反馈给控制单元1，控制单元1中，主控模块11实现对整个控制单元1的主控，初始化模块13对定时器T0、T1做初始化，定时器是否处于工作状态，中断模块12调用函数后，保证小车直线行驶，驱动控制模14进行车模单元6的匀速、加速、减速操作，通过角度的不同可以引起速度的变化，达到该基于加速度传感器的智能车模加减速的效果，完成设计的要求，可以让该基于加速度传感器的智能车模自动行驶，最后将相关信息显示在OLED液晶屏上。该基于加速度传感器的智能车模控制系统使用STM32C8T6最小系统版作为主控模块11，该基于加速度传感器的智能车模控制方法基于加速度传感器的智能车模在平地（倾角范围-5～+5）行驶时，PMW的值为1000，这时该基于加速度传感器的智能车模会以相对较慢的速度匀速行驶。上坡时，随着倾角范围不断增大（+6～+80），PWM的值也会逐渐增加，电机的转速随之变快，当倾角达到最大值时（+80），PWM的值也达到峰值6000（可更改），为了保护车身不受损坏，倾角大于+80，电机停止运转。下坡时，随着倾角范围不断增大（-6～-80），PWM的值会逐渐减小，电机的转速随之变慢，当下坡倾角达到最大值时（-80），PWM的值也达到最小值800（可更改），为了保护车身不受损坏，倾角大于-80，电机停止运转。在这个过程中，可通过OLED液晶屏随时查看该基于加速度传感器的智能车模的运动状态，包括车身周围的温度，倾斜角度，PWM值和加速度等信息。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于加速度传感器的智能车模控制系统，包括控制单元（1），其特征在于：所述控制单元（1）包括主控模块（11），且主控模块（11）通过电导体连接有中断模块（12）、初始化模块（13）和驱动控制模块（14），所述控制单元（1）通过电导体连接有倾斜度感应单元（2）、显示单元（3）、动力控制单元（4）和供电单元（5），且供电单元（5）通过电导体与动力控制单元（4）连接，所述动力控制单元（4）通过电导体连接有车模单元（6）。

2.一种基于加速度传感器的智能车模控制方法，包括：

第一步：将动力控制单元（4）安装在车模单元（6）的左、右两端，控制车模单元（6）的车轮；

第二步：将倾斜度感应单元（2）安装在车模单元（6）的前端，实时的检测车模单元（6）与地面存在的角度；

第三步：倾斜度感应单元（2）将检测信息发送至控制单元（1），当控制单元（1）检测到小车与地面存在的倾角在程序规定范围内，控制动力控制单元（4）驱动车模单元（6），完成车模单元（6）的加速和减速；

第四步：控制单元（1）将数据输送至显示单元（3）内进行实时显示。

3.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的智能车模控制系统，其特征在于：所述动力控制单元（4）包括继电器单元（41）和步进电机单元（42）。

4.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的智能车模控制系统，其特征在于：所述动力控制单元（4）包括电机驱动单元（43）和直流电机单元（44）。

5.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的智能车模控制系统，其特征在于：所述供电单元（5）通过电导体连接有电压监测单元（7），且供电单元（5）与电压监测单元（7）的电连接方式为双向电连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的智能车模控制系统，其特征在于：所述控制单元（1）的型号为STM32C8T6，所述倾斜度感应单元（2）的型号为MPU6050，所述显示单元（3）为OLED液晶屏，所述车模单元（6）为飞思卡尔C型车模。

7.根据权利要求4所述的一种基于加速度传感器的智能车模控制系统，其特征在于：所述电机驱动单元（43）的型号为TB6612FNG。

8.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的智能车模控制系统，其特征在于：所述中断模块（12）、初始化模块（13）、驱动控制模块（14）与主控模块（11）间的电连接方式均为双向电连接。