超聲波汽車防撞器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種超聲波汽車防撞器，包括：單片機；超聲波發射器與所述單片機電連接，用于根據所述單片機的命令發出超聲波；超聲波接收器與所述單片機電連接，用于接收反射的超聲波信號并將所述反射的超聲波信號傳輸給所述單片機；編碼器與所述單片機電連接，用于向所述單片機輸入脈沖信號；以及顯示單元與所述單片機電連接；其中，所述單片機用于根據所述反射的超聲波信號及所述脈沖信號獲取汽車的速度信息以及距離障礙物的距離信息。
【專利說明】
超聲波汽車防撞器
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種超聲波汽車防撞器。
【背景技術】
[0002] 隨著人們生活水平的提高，汽車工業化的發展，高速公路的開發，汽車應用也越來 越普遍。由此伴隨而來的由汽車引起的災難也日益增加。據統計，2012年，全國共查處超速 行駛9000多萬起，因超速行駛肇事導致7000多人死亡；全國共查處不按交通指示燈通行交 通違法行為2649萬起，平均每天7萬多起;全國接報涉及人員傷亡的交通事故4.6萬起，造成 1.1萬人死亡、5萬人受傷，分別上升17.7%、16.5%和12.3%。全國私家車導致的事故起數、 死亡人數上升5.5%和6.5%，分別占機動車肇事總數的68.7%和58.8%。
[0003] 汽車是道路交通系統的重要組成部分，與交通安全有著極為密切的聯系。雖然在 交通事故的發生中，駕駛員因素占了很大比例，但并不意味著車的因素對交通安全的影響 不大。在某些情況下，若能使車輛結構、性能進一步完善或提高，能按規定進行安全檢查，使 車輛在運行時處于良好狀態，就可以預防或者彌補駕駛員操作上的失誤，可以減少交通事 故或減少損失。
[0004] 車輛機械性能，例如制動、輪胎和操縱穩定性、乘車舒適性等因素，對交通安全影 響較大，在長時間、長距離高速行駛時，發動機、輪胎、轉向、制動等部件都在超負荷運行，發 動機水溫和油溫過高，易出現拉缸、燒瓦現象。機動車輛只有比功率大才能保證具有良好的 加速性能，才能減少故障，提高車輛的可靠性。
[0005] 由于汽車速度的突然變化、道路及氣候條件不佳等原因造成的追尾相撞事故是 較為常見的。防撞裝置的作用是準確測定汽車和前方障礙物的距離，并根據汽車的實際車 速判斷該距離是否小于安全距離或極限安全距離。當該距離小于安全距離時，防撞系統發 出報警信號，以提醒駕駛員注意車間距。當該距離小于極限安全距離時，如果駕駛員未采取 措施，則防撞系統會自動控制制動器工作，使之減速。當間距在安全距離，報警信號自動解 除。防撞器能大大減少追尾事故的發生。
[0006] 汽車自動防撞系統，是智能轎車的一部分。汽車防撞系統，是防止汽車發生碰撞的 一種智能裝置。它能夠自動發現可能與汽車發生碰撞的車輛、行人、或其他障礙物體，發出 警報或同時采取制動或規避等措施，以避免碰撞的發生。 【實用新型內容】
[0007] 本實用新型提供一種超聲波汽車防撞器，可有效解決上述問題。
[0008] -種超聲波汽車防撞器，包括：
[0009] 單片機；
[0010] 超聲波發射/接收器與所述單片機電連接，用于根據所述單片機的命令發出超聲 波，并接收反射的超聲波信號將所述反射的超聲波信號傳輸給所述單片機；
[0011]編碼器與所述單片機電連接，用于向所述單片機輸入脈沖信號；以及
[0012] 顯示單元與所述單片機電連接；
[0013] 其中，所述單片機用于根據所述反射的超聲波信號及所述脈沖信號獲取汽車的速 度信息以及距離障礙物的距離信息。
[0014] 優選的，所述單片機的型號為STC89C54RD+，其系統晶振頻率為12MHz。
[0015] 優選的，進一步包括報警單元，所述報警單元與所述單片機電連接，用于根據所述 汽車的速度以及距離障礙物的距離發出報警信號。
[0016] 優選的，所述超聲波發射/接收器為HC-SR04模塊。
[0017]優選的，所述編碼器為增量式編碼器。
[0018] 優選的，所述編碼器的型號為ROTARY KSA3806-400BM-G5-24C。
[0019] 本實用新型提供的所述超聲波汽車防撞器及其控制方法，具有以下優點：其一，由 于超聲波具有指向性強，能量消耗緩慢，穿透性強，易于獲得較集中的聲能，在介質中傳播 的距離較遠等特點，因而本實用新型所提供的超聲波汽車防撞器及其控制方法具有精度高 等特點，其誤差范圍在厘米級;其二，本實用新型所提供的超聲波汽車防撞器及其控制方法 還具有成本低、控制簡單、調整性好等特點。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型實施例提供的超聲波汽車防撞器的結構示意圖。
[0021] 圖2為本實用新型實施例提供的超聲波汽車防撞器中STC89C51RC/RD+系列單片機 的引腳示意圖。
[0022]圖3為本實用新型實施例提供的超聲波汽車防撞器中ROTARY KSA3806-400BM-G5-24C型編碼器的電路圖。
[0023] 圖4為本實用新型實施例提供的超聲波汽車防撞器的控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處 所描述的具體實施例僅用于解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。另外還需要說明 的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部結構。
[0025] 請參照圖1，一種超聲波汽車防撞器1，所述超聲波汽車防撞器1可以預裝于汽車 周圍。
[0026]所述超聲波汽車防撞器1，包括：
[0027] 單片機10;
[0028] 超聲波發射/接收器11與所述單片機10電連接，用于根據所述單片機10的命令發 出超聲波，并接收反射的超聲波信號將所述反射的超聲波信號傳輸給所述單片機10;
[0029] 編碼器12與所述單片機10電連接，用于向所述單片機10輸入脈沖信號；以及
[0030] 顯示單元13與所述單片機10電連接；
[0031]其中，所述單片機10用于根據所述反射的超聲波信號及所述脈沖信號獲取汽車的 速度信息以及距離障礙物2的距離信息。
[0032]超聲波飛行時間可以利用單片機10的定時器中斷進行設計。關于定時器計時的時 間處理需要根據實際選擇。本實施例中，所述單片機10的型號為STC89C54RD+，屬于 STC89C51RC/RD+系列單片機，其系統晶振頻率為12MHz。由于系統晶振頻率12MHz，所以定時 器計時的時間最長為65536US，若這些時間都是超聲波的飛行時間，則系統能測量的最大距 離Lmax = 34000 X 65536/1000000/2 = 1114.12cm。這在進行安全距離測量是已經足夠。飛行 時間轉換為距離的公式為：
[0033] L = 34000T + 2000000 (1-1)
[0034] 其中，L為測量距離，單位cm;T為時間，單位us(微妙）。
[0035] 請一并參照圖2及表1，圖2為STC89C51RC/RD+系列單片機的引腳示意圖。
[0036] 表1 STC89C54RD+接口的對應接線端
[0037]
[0038]所述超聲波發射/接收器11可以選用現有的發射模塊。本實施例中，選用HC-SR04 模塊，其基本參數見表2:
[0039] 表2 HC-SR04基本參數
[0040]
[0041 ] HC-SR04超聲波測距模塊可提供2CM-400CM的非接觸式距離感測功能，測距精度達 到3MMDHC-SR04模塊包括超聲波發射器、接收器與控制電路。超聲波發射器電路主要由 STC11單片機、MAX232電源電平轉換芯片和T40壓電陶瓷超聲波發射頭組成。接收器電路則 主要由TL074運算放大器和R40超聲波接收探頭組成。
[0042] 基本工作原理如下：
[0043] (1)采用10 口 TRIG觸發測距，給至少10us的高電平信號；
[0044] (2)模塊自動發送8個40khz的方波，自動檢測是否有回波信號返回；
[0045] (3)有回波信號返回，通過10口 ECHO輸出一個高電平，高電平持續的時間就是超聲 波從發射到接收返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速(340m/s))/2。
[0046] 所述編碼器12通常通過聯軸器或著帶輪與旋轉的運動軸（電機轉子或者減速器 軸)相連接，通過讀取編碼器內的光電編碼盤上的圖案或編碼信息來獲得旋轉軸的位置或 速度信息。根據編碼器的工作原理可以將光電編碼器分為絕對式光電編碼器與增量式光電 編碼器。請參照圖3,本實用新型中選用的是增量式編碼器，其型號為ROTARY KSA3806-400BM-G5-24C。所述ROTARY KSA3806-400BM-G5-24C型編碼器的基本參數見表3:
[0047] 表3 KSA3806-400BM-G5-24基本參數
[0048]
[0049] 進一步的，所述超聲波汽車防撞器1可以進一步包括報警單元14,所述報警單元14 與所述單片機10電連接，用于根據所述汽車的速度以及距離障礙物2的距離發出報警信號。 所述報警單元14可以包括報警開關141以及報警器142,所述報警開關141以及所述報警器 142依次與所述單片機10電連接。
[0050] 請參照圖4,本實用新型進一步提供一種上述超聲波汽車防撞器1的控制方法，包 括以下步驟：
[00511 S1，初始化所述超聲波汽車防撞器1;
[0052] S2,發射超聲波；
[0053] S3,判斷是否接收到反射的超聲波信號，是，進入S4,否，直接顯示初始化信息；
[0054] S4,對所述反射的超聲波信號進行數據處理獲得汽車距離障礙物2的距離信息，并 顯示所述距離信息；
[0055] S5,輸入脈沖信號并對脈沖信號計數后，1秒后清零;以及
[0056] S6,根據所述距離信息及所述脈沖信號獲取汽車的速度信息，并顯示所述
[0057] 速度信息。
[0058]所述控制方法可以進一步的包括：
[0059] S7,判斷所述報警開關141的按下次數是否為奇數，是，所述報警開關141為開啟狀 態并進入步驟S8，否，所述報警開關141為關閉狀態并進入步驟S10;
[0060] S8，判斷所述距離信息是否小于安全距離，是，進入步驟S9，否，進入步驟S10;
[0061 ] S9，所述報警器142進行有聲報警；以及
[0062] S10,所述報警器142進行無聲報警。
[0063] 可選的，步驟S9后可以進一步包括：
[0064] 重復步驟S7到步驟S10。
[0065]注意，上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會 理解，本實用新型不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明 顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本實用新型的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例 對本實用新型進行了較為詳細的說明，但是本實用新型不僅僅限于以上實施例，在不脫離 本實用新型構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本實用新型的范圍由所附 的權利要求范圍決定。
【主權項】
1. 一種超聲波汽車防撞器，其特征在于，包括： 單片機； 超聲波發射/接收器與所述單片機電連接，用于根據所述單片機的命令發出超聲波，并 接收反射的超聲波信號將所述反射的超聲波信號傳輸給所述單片機； 編碼器與所述單片機電連接，用于向所述單片機輸入脈沖信號；以及 顯示單元與所述單片機電連接； 其中，所述單片機用于根據所述反射的超聲波信號及所述脈沖信號獲取汽車的速度信 息以及距離障礙物的距離信息。2. 根據權利要求1所述的超聲波汽車防撞器，其特征在于，所述單片機的型號為 STC89C54RD+，其系統晶振頻率為12MHz。3. 根據權利要求1所述的超聲波汽車防撞器，其特征在于，進一步包括報警單元，所述 報警單元與所述單片機電連接，用于根據所述汽車的速度以及距離障礙物的距離發出報警 信號。4. 根據權利要求1所述的超聲波汽車防撞器，其特征在于，所述超聲波發射/接收器為 HC-SR04 模塊。5. 根據權利要求1所述的超聲波汽車防撞器，其特征在于，所述編碼器為增量式編碼 器。6. 根據權利要求1所述的超聲波汽車防撞器，其特征在于，所述編碼器的型號為ROTARY KSA3806-400BM-G5-24C 〇7. 根據權利要求4所述的超聲波汽車防撞器，其特征在于，所述HC-SR04模塊包括超聲 波發射器、接收器與控制電路。8. 根據權利要求7所述的超聲波汽車防撞器，其特征在于，所述超聲波發射器電路主要 由STC11單片機、MAX232電源電平轉換芯片和T40壓電陶瓷超聲波發射頭組成。9. 根據權利要求7所述的超聲波汽車防撞器，其特征在于，所述接收器由TL074運算放 大器和R40超聲波接收探頭組成。
【文檔編號】B60Q9/00GK205668531SQ201620295463
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】羅志偉, 楊玉龍, 張艷貞
【申請人】廈門理工學院