[发明专利]一种方向自判断里程计

说明书

技术领域

本发明涉及一种里程计，特别是一种方向自判断里程计。 

背景技术

在车载导航应用中经常采用里程计作为载体的速度传感器，用于载体的速度估计。现有的里程计由多个磁钢与一个霍尔传感器构成，多个磁钢均匀分布在车轮轴中心圆周上，霍尔传感器与分布磁钢的圆周相对，用于感知车轮的转动，输出脉冲数。但现有的里程计不能够判断车轮的转动方向，难以确定载体的运动状态是前进还是后退，给导航推算带来了难度。在实际应用中，需要依赖车辆的档位信号用于判断车辆的前进还是后退，不能实现里程计方向的自判断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方向自判断里程计，解决了现有里程计只能输出脉冲数，需要依赖档位信号判别车辆前进或后退的运动状态，不能够自判断车轮的转动方向的问题。

一种方向自判断里程计，包括：霍尔传感器和磁钢，还包括：与门芯片、单片机、中断响应模块、方向判别模块、计数模块和通信模块。中断响应模块，方向判别模块，计数模块和通信模块置于单片机内部。中断响应模块的功能为：对外部中断和通讯中断进行判断并调用方向判别模块、计数模块或通信模块进行处理；方向判别模块的功能为：对车轮的前进或者后退进行判别；计数模块的功能为：依据车轮的运动情况对脉冲进行累计计算；通信模块的功能为：将里程计脉冲数发送给导航计算机。

多个霍尔传感器均匀分布在车轮轴中心的圆周上；磁钢安装在霍尔传感器所在圆周的正对面，安装距离的要求为使正对磁钢的霍尔传感器处在磁场区域范围内；对霍尔传感器按照顺时针或者逆时针方式进行编号，霍尔传感器的输出端与与门芯片的输入端连接；与门芯片的输出端与单片机的中断响应输入端连接；霍尔传感器按照标号顺序依次接入单片机对应的I/O口上，用于检测脉冲变化顺序。

方向自判断里程计工作时，霍尔传感器随着车轮转动。当某个霍尔传感器经过磁钢附近时，霍尔传感器处在磁场区域范围内，产生电平变化，就输出数字脉冲信号。数字脉冲信号触发单片机的中断，中断响应模块判别出是外部中断后，调用方向判别模块对端口电平检测，确定处于磁场范围内的霍尔传感器编号。车轮每转动一周，磁场将发生周期性变化，使霍尔传感器的输出也发生周期性变化。通过对霍尔传感器编号变化的顺序，确定载体的运动状态是前进还是后退，实现运动方向的自判断。之后，单片机中的计数模块根据运动方向对脉冲数进行计数累加。单片机工作在定时发送模式或者中断查询模式下，通过通信模块控制RS232或者SPI总线，将里程计的脉冲数和载体运动方向信息发送给导航计算机。

本发明解决了车载里程计不能自主提供载体运动方向的问题，实现了载体运动方向的自判断，原理简单、易于实现、成本低廉、工作方式灵活，可以应用于车载导航定位系统中。

附图说明

图1 一种方向自判断里程计的原理图。

1.车轮   2.霍尔传感器   3.磁钢   4.与门芯片   5.单片机   6.中断响应模块 

7.方向判别模块  8.计数模块  9.通信模块。

具体实施方式

一种方向自判断里程计，包括：霍尔传感器（2）和磁钢（3），还包括：与门芯片（4）、单片机（5）、中断响应模块（6）、方向判别模块（7）、计数模块（8）和通信模块（9）。中断响应模块（6），方向判别模块（7），计数模块（8）和通信模块（9）置于单片机（5）内部。中断响应模块（6）的功能为：对外部中断和通讯中断进行判断并调用方向判别模块（7）、计数模块（8）或通信模块（9）进行处理；方向判别模块（7）的功能为：对车轮（1）的前进或者后退进行判别；计数模块（8）的功能为：依据车轮（1）的运动情况对脉冲进行累计计算；通信模块（9）的功能为：将里程计脉冲数发送给导航计算机。

多个霍尔传感器（2）均匀分布在车轮（1）轴中心的圆周上；磁钢（3）安装在霍尔传感器（2）所在圆周的正对面，安装距离的要求为使正对磁钢（3）的霍尔传感器（2）处在磁场区域范围内；对霍尔传感器（2）按照顺时针或者逆时针方式进行编号：                                               、、、，霍尔传感器（2）的输出端与与门芯片（4）的输入端连接；与门芯片（4）的输出端与单片机（5）的中断响应输入端连接；霍尔传感器（2）按照标号顺序依次接入单片机（5）对应的I/O口上，用于检测脉冲变化顺序。

方向自判断里程计工作时，霍尔传感器（2）随着车轮（1）转动。当某个霍尔传感器（2）经过磁钢（3）附近时，霍尔传感器（2）处在磁场区域范围内，产生电平变化，就输出数字脉冲信号。数字脉冲信号触发单片机（5）的中断，中断响应模块（6）判别出是外部中断后，调用方向判别模块（7）对端口电平检测，确定处于磁场范围内的霍尔传感器（2）编号。车轮（1）每转动一周，磁场将发生周期性变化，使霍尔传感器（2）的输出也发生周期性变化。通过对霍尔传感器（2）编号变化的顺序，确定载体的运动状态是前进还是后退，实现运动方向的自判断。当编号为的霍尔传感器（2）进入磁场时，单片机（5）的I/O口上电平为“1110”。以此类推，若单片机（5）的I/O口上电平变化依次为“1110”、“1101”、“1011”、“0111”时，可以判断车轮（1）为逆时针转动；若单片机（5）的I/O口上电平变化依次为“1110”、“0111”、“1011”、“1101”时，可以判断车轮（1）为顺时针转动，从而实现里程计的方向自判断。之后，单片机（5）中的计数模块（8）根据运动方向对脉冲数进行计数累加。单片机（5）工作在定时发送模式或者中断查询模式下，通过通信模块（9）控制RS232或者SPI总线，将里程计的脉冲数和载体运动方向信息发送给导航计算机，实现方向自判断里程计的全部功能。