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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

汽车工业日趋发展, 人们越来越关注汽车的安全性、操纵性，与其相关密切的因素表现在噪声、振动等运行状态方面，而且这些因素还有关舒适性。车辆运行时的状态如噪声、振动和其它参数如温度、湿度、加速度、周围障碍物感知等参数，反映了车辆运行时的舒适程度，也反映了道路的状态或车辆的状态，当发动机发生扭转、弯曲振动时会带来非常严重的问题，也会伴随着产生噪声。该设计主要是微控制器配合多种传感器，将不同数据进行读取、计算、输出。噪声测量是通过对声音传感器输出的模拟信号进行测量计算获得的，电压值在0-5V之间变化，其输出的模拟信号要通过AD7750进行模数转换，利用电压值和音量大小之间的数学关系，从而计算出对应音量大小；振动状况及加速度信号通过MPU6050加速度计测量，因为此系统用于汽车数据测量，而汽车只需要测量两个坐标轴方向的加速度，所以仅取x、y两个坐标轴加速度数据进行显示，并且此传感器也具有温度测量功能；显示模块采用LCD1602，此模块反应快、便捷等特点；汽车状态数据还包括温湿度通过DHT11传感器读取，该传感器具有电阻式测湿度模块和一个NTC测温度模块。温度功能主要是由DHT11的NTC测温模块完成；汽车运行状态包括对障碍物的感知，尤其在倒车时，对后方障碍物的感知更为重要，因此系统的倒车测距功能通过US-100超声波测距模块实现，实现汽车运行状态距离显示，并且在此功能上，实现当距离障碍物小于预设距离时进行闪光提示，让驾驶员及时刹车避免撞到障碍物。全部设计包括利用外部中断、定时器0和1，程序设计、硬件设计，数据采集、模数转换、输出显示各部分工作过程。先分别实现每个功能，进行程序和硬件连接优化，最后将各个功能进行整合，测试并逐渐优化软硬件设计，当前，几乎所有汽车都没有配备汽车测量仪，因此测量或监控这些参数变化对改进相关服务或设计具有重要意义。

国内外研究现状

二十世纪随着西方汽车工业的发展，德国制造了人类历史上第一台汽车状态监测仪，随后欧洲国家逐渐在运输行业安装此类装置，这促进了车辆状态监测仪的发展。国外科技发达国家借助于其先进的电子与计算机技术，已经实现车辆性能测试系统的自动化、智能化和精密化。而且借助于网络和虚拟仪器技术实现了测试信息共享、硬件资源共享，从而使车辆性能测试系统硬件体积浓缩，但功能更强大。在欧美各国强制推广汽车行驶记录仪后，交通事故率明显下降。 如德国货车事故发生率下降了近两倍，而客运汽车事故率减少了近1.5倍。 国外最新的产品除了能实时记录车辆行驶信息，还具有GPS全球定位功能，还可以将这些信息传送给车队调度中心。家长们可以通过给车辆安装该系统，然后在互联网上监控，以保证驾车行驶的孩子的人身安全。 国内目前的汽车测试技术水平与国外还有较大差距。由于建国初汽车制造业较为薄弱，我国车辆性能测试技术相对落后，面对我国汽车持有量迅速增长、车种繁多，以及现代汽车结构和使用条件的日趋复杂，需检项目增多的现状，用传统的检测手段检测车辆性能己难以满足需要。但随着汽车电子行业的快速发展，我国的汽车监测技术不断改进，由最初的纸盘式发展到了如今的多功能电子式监测仪，由最初的测量简单的速度的单一功能发展到包括汽车振动状态测量、远程监控、智能监控等复杂功能。国内汽车行驶记录仪的研发也越来越成熟，技术指标越来越接近国外的产品。

2. 研究的基本内容

设计一种车载噪声、振动和倒车运行状态测量仪的设计方案。该设计结合多种传感器，将不同数据进行读取、计算、输出,本设计通过i2c通讯协议接收六轴加速度原始数据；通过单总线通讯接收湿度和温度40bit的数据，数据采用校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性；利用超声波测距，原理是通过发出与接收信号的时间差来计算出距离障碍物的距离。

主要研制的功能实现：显示模块采用lcd1602，此模块反应快、便捷等特点；

噪声测量是通过对声音传感器输出的模拟信号进行测量计算获得的，电压值在0-5v之间变化，其输出的模拟信号要通过ad7750进行模数转换，利用电压值和音量大小之间的数学关系，从而计算出对应音量大小；振动及加速度信号通过mpu6050加速度计测量，直接可以用i2c接口，利用接口配置好寄存器，然后读取相应寄存器中的数据。利用i2c分别对寄存器写数据和读数据操作，因为此系统用于汽车数据测量，而汽车只需要测量两个坐标轴方向的加速度，所以仅取x、y两个坐标轴加速度数据进行显示，并且此传感器也具有温度测量功能，振动主要反映的是角度变化大小和角速率大小，mpu6050能快速测量数据，通过微处理器计算角速度大小即可反应振动的强烈程度；汽车状态测量最基本的包括温湿度测量，温湿度密切关系到车载仪器的正确平稳运行，是其他装置平稳运行的基础，该测量主要通过dht11传感器读取，该传感器具有电阻式测湿度模块和一个ntc测温度模块，通过单片机简单的电路连接就能实时的采集湿度和温度，数据格式：8bit湿度整数数据 8bit湿度小数数据 8bi温度整数数据 8bit温度小数数据 8bit校验数据，传送正确时校验数据为前四位相加；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

方案：

通过噪声传感器，测得反应噪声大小的模拟输出信号，利用ad7705实现ad转换，将转换后的信号通过微处理器运算，以噪声大小的形式显示在液晶屏上，实现车辆噪声测量功能。采用加速度、温湿度传感器，将计算获得的振动大小和汽车运行状态通过i2c通讯协议，显示在液晶屏上。同时反应运行状态中最为重要的周围物体感知功能，可采用us-100超声波测距传感器利用单总线通讯，实现汽车位置状态提醒功能。

进度：1.开题论证阶段（3月10日-3月20日）2.需求分析阶段（3月21日-3月26日）3.分析阶段（3月27日-4月3日）4.设计阶段（4月4日-5月5日）5.论文撰写阶段（5月6日-5月15日）

4. 参考文献

[1]王建 现代电子技术在车辆智能管理及数据传输控制中的应用研究[学位论文]博士后 2003[2]王潇,王宪,张轶 基于嵌入式系统的新一代汽车行驶记录仪 [期刊论文]-江南大学学报 (自然科学 版) 2003(04)[3]张晨 汽车电子综合信息系统的研究与开发 [学位论文]博士 1998[4]赵建飞 基于simulink与avr单片机的多接口音频系统的仿真与构建 [学位论文]硕士 2010[5]王洪荣 嵌入式操作系统在智能电梯控制系统中的应用 [学位论文]硕士 2004

[6]周英焕,王宪 基于嵌入式系统新型车辆行驶记录仪的硬件结构和软件设计 [期刊论文]-江南大学学报 (自然科学版) 2004(01)[7]李昌荥 汽车行驶记录仪及上位机数据分析软件的开发 [学位论文]硕士 2007