| 专利名称： | 超声波汽车防撞器及其控制方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Ultrasonic bumper for vehicle and its control method | ||
| 专利号： | CN201610220458.7 | 申请时间： | 20160411 |
| 公开号： | CN105667394A | 公开时间： | 20160615 |
| 申请人： | 厦门理工学院 | ||
| 申请地址： | 361024 福建省厦门市集美区理工路600号 | ||
| 发明人： | 罗志伟; 杨玉龙; 张艳贞 | ||
| 分类号： | B60Q9/00 | 主分类号： | B60Q9/00 |
| 代理机构： | 泉州市潭思专利代理事务所(普通合伙) 35221 | 代理人： | 麻艳 |
| 摘要： | 本发明公开一种超声波汽车防撞器，包括：单片机；超声波发射器与所述单片机电连接，用于根据所述单片机的命令发出超声波；超声波接收器与所述单片机电连接，用于接收反射的超声波信号并将所述反射的超声波信号传输给所述单片机；编码器与所述单片机电连接，用于向所述单片机输入脉冲信号；以及显示单元与所述单片机电连接；其中，所述单片机用于根据所述反射的超声波信号及所述脉冲信号获取汽车的速度信息以及距离障碍物的距离信息。本发明还涉及一种上述超声波汽车防撞器的控制方法。 | ||
| 摘要(英文)： | This invention discloses a kind of ultrasonic an automobile bumper, comprising : a single chip; the ultrasonic wave transmitter electrically connected with the chip, according to the of the single-chip microcomputer is used for ultrasonic order; an ultrasonic receiver and the monolithic mechanical and electrical connection, is used for receiving the reflected ultrasonic signal and the reflected ultrasonic signal is transmitted to the single-chip microcomputer; encoder and the monolithic mechanical and electrical connection, the single-chip microcomputer is used to input a pulse signal; and a display unit with the single-chip electromechanical connection; wherein for the single-chip microcomputer according to the reflection of the ultrasonic signal and the pulse signal and obtaining the vehicle information on the speed of the distance information of the obstacle. The invention also relates to a kind of the above-mentioned ultrasonic motor vehicle control method of anti-collision device. | ||
1.一种超声波汽车防撞器，其特征在于，包括： 单片机； 超声波发射/接收器与所述单片机电连接，用于根据所述单片机的命令发出超声波，并 接收反射的超声波信号将所述反射的超声波信号传输给所述单片机； 编码器与所述单片机电连接，用于向所述单片机输入脉冲信号；以及 显示单元与所述单片机电连接； 其中，所述单片机用于根据所述反射的超声波信号及所述脉冲信号获取汽车的速度信 息以及距离障碍物的距离信息。
2.根据权利要求1所述的超声波汽车防撞器，其特征在于，所述单片机的型号为 STC89C54RD+，其系统晶振频率为12MHz。
3.根据权利要求1所述的超声波汽车防撞器，其特征在于，进一步包括报警单元，所述 报警单元与所述单片机电连接，用于根据所述汽车的速度以及距离障碍物的距离发出报警 信号。
4.根据权利要求1所述的超声波汽车防撞器，其特征在于，所述超声波发射/接收器为 HC-SR04模块。
5.根据权利要求1所述的超声波汽车防撞器，其特征在于，所述编码器为增量式编码 器。
6.根据权利要求1所述的超声波汽车防撞器，其特征在于，所述编码器的型号为ROTARY KSA3806-400BM-G5-24C。
7.一种如权利要求1所述的超声波汽车防撞器的控制方法，其特征在于，包括以下步 骤： S1，初始化所述超声波汽车防撞器； S2，发射超声波； S3，判断是否接收到反射的超声波信号，是，进入S4，否，直接显示初始化信息； S4，对所述反射的超声波信号进行数据处理获得汽车距离障碍物的距离信息，并显示 所述距离信息； S5，输入脉冲信号并对脉冲信号计数后，1秒后清零；以及 S6，根据所述距离信息及所述脉冲信号获取汽车的速度信息，并显示所述速度信息。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述超声波汽车防撞器进一步包括报 警单元，所述报警单元包括报警开关以及报警器，所述报警开关以及所述报警器依次与所 述单片机电连接。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，进一步包括： S7，判断所述报警开关的按下次数是否为奇数，是，所述报警开关为开启状态并进入步 骤S8，否，所述报警开关为关闭状态并进入步骤S10； S8，判断所述距离信息是否小于安全距离，是，进入步骤S9，否，进入步骤S10； S9，所述报警器进行有声报警；以及 S10，所述报警器进行无声报警。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，步骤S9后进一步包括： 重复步骤S7到步骤S10。
1.一种超声波汽车防撞器，其特征在于，包括： 单片机； 超声波发射/接收器与所述单片机电连接，用于根据所述单片机的命令发出超声波，并 接收反射的超声波信号将所述反射的超声波信号传输给所述单片机； 编码器与所述单片机电连接，用于向所述单片机输入脉冲信号；以及 显示单元与所述单片机电连接； 其中，所述单片机用于根据所述反射的超声波信号及所述脉冲信号获取汽车的速度信 息以及距离障碍物的距离信息。
2.根据权利要求1所述的超声波汽车防撞器，其特征在于，所述单片机的型号为 STC89C54RD+，其系统晶振频率为12MHz。
3.根据权利要求1所述的超声波汽车防撞器，其特征在于，进一步包括报警单元，所述 报警单元与所述单片机电连接，用于根据所述汽车的速度以及距离障碍物的距离发出报警 信号。
4.根据权利要求1所述的超声波汽车防撞器，其特征在于，所述超声波发射/接收器为 HC-SR04模块。
5.根据权利要求1所述的超声波汽车防撞器，其特征在于，所述编码器为增量式编码 器。
6.根据权利要求1所述的超声波汽车防撞器，其特征在于，所述编码器的型号为ROTARY KSA3806-400BM-G5-24C。
7.一种如权利要求1所述的超声波汽车防撞器的控制方法，其特征在于，包括以下步 骤： S1，初始化所述超声波汽车防撞器； S2，发射超声波； S3，判断是否接收到反射的超声波信号，是，进入S4，否，直接显示初始化信息； S4，对所述反射的超声波信号进行数据处理获得汽车距离障碍物的距离信息，并显示 所述距离信息； S5，输入脉冲信号并对脉冲信号计数后，1秒后清零；以及 S6，根据所述距离信息及所述脉冲信号获取汽车的速度信息，并显示所述速度信息。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述超声波汽车防撞器进一步包括报 警单元，所述报警单元包括报警开关以及报警器，所述报警开关以及所述报警器依次与所 述单片机电连接。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，进一步包括： S7，判断所述报警开关的按下次数是否为奇数，是，所述报警开关为开启状态并进入步 骤S8，否，所述报警开关为关闭状态并进入步骤S10； S8，判断所述距离信息是否小于安全距离，是，进入步骤S9，否，进入步骤S10； S9，所述报警器进行有声报警；以及 S10，所述报警器进行无声报警。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，步骤S9后进一步包括： 重复步骤S7到步骤S10。
翻译：技术领域
本发明涉及一种超声波汽车防撞器及其控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高,汽车工业化的发展,高速公路的开发,汽车应用也越来 越普遍。由此伴随而来的由汽车引起的灾难也日益增加。据统计，2012年，全国共查处超速 行驶9000多万起，因超速行驶肇事导致7000多人死亡；全国共查处不按交通指示灯通行交 通违法行为2649万起，平均每天7万多起；全国接报涉及人员伤亡的交通事故4.6万起，造成 1.1万人死亡、5万人受伤，分别上升17.7％、16.5％和12.3％。全国私家车导致的事故起数、 死亡人数上升5.5％和6.5％，分别占机动车肇事总数的68.7％和58.8％。
汽车是道路交通系统的重要组成部分，与交通安全有着极为密切的联系。虽然在 交通事故的发生中，驾驶员因素占了很大比例，但并不意味着车的因素对交通安全的影响 不大。在某些情况下，若能使车辆结构、性能进一步完善或提高，能按规定进行安全检查，使 车辆在运行时处于良好状态，就可以预防或者弥补驾驶员操作上的失误，可以减少交通事 故或减少损失[3]。
车辆机械性能，例如制动、轮胎和操纵稳定性、乘车舒适性等因素，对交通安全影 响较大，在长时间、长距离高速行驶时，发动机、轮胎、转向、制动等部件都在超负荷运行，发 动机水温和油温过高，易出现拉缸、烧瓦现象。机动车辆只有比功率大才能保证具有良好的 加速性能，才能减少故障，提高车辆的可靠性。
由于汽车速度的突然变化、道路及气候条件不佳等原因造成的追尾相撞事故是较 为常见的。防撞装置的作用是准确测定汽车和前方障碍物的距离，并根据汽车的实际车速 判断该距离是否小于安全距离或极限安全距离。当该距离小于安全距离时，防撞系统发出 报警信号，以提醒驾驶员注意车间距。当该距离小于极限安全距离时，如果驾驶员未采取措 施，则防撞系统会自动控制制动器工作，使之减速。当间距在安全距离，报警信号自动解除。 防撞器能大大减少追尾事故的发生。
汽车自动防撞系统，是智能轿车的一部分。汽车防撞系统，是防止汽车发生碰撞的 一种智能装置。它能够自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人、或其他障碍物体，发出 警报或同时采取制动或规避等措施，以避免碰撞的发生。
发明内容
本发明提供一种超声波汽车防撞器及其控制方法，可有效解决上述问题。
一种超声波汽车防撞器，包括：
单片机；
超声波发射/接收器与所述单片机电连接，用于根据所述单片机的命令发出超声 波，并接收反射的超声波信号将所述反射的超声波信号传输给所述单片机；
编码器与所述单片机电连接，用于向所述单片机输入脉冲信号；以及
显示单元与所述单片机电连接；
其中，所述单片机用于根据所述反射的超声波信号及所述脉冲信号获取汽车的速 度信息以及距离障碍物的距离信息。
优选的，所述单片机的型号为STC89C54RD+，其系统晶振频率为12MHz。
优选的，进一步包括报警单元，所述报警单元与所述单片机电连接，用于根据所述 汽车的速度以及距离障碍物的距离发出报警信号。
优选的，所述超声波发射/接收器为HC-SR04模块。
优选的，所述编码器为增量式编码器。
优选的，所述编码器的型号为ROTARYKSA3806-400BM-G5-24C。
一种上述超声波汽车防撞器的控制方法，包括以下步骤：
S1，初始化所述超声波汽车防撞器；
S2，发射超声波；
S3，判断是否接收到反射的超声波信号，是，进入S4，否，直接显示初始化信息；
S4，对所述反射的超声波信号进行数据处理获得汽车距离障碍物的距离信息，并 显示所述距离信息；
S5，输入脉冲信号并对脉冲信号计数后，1秒后清零；以及
S6，根据所述距离信息及所述脉冲信号获取汽车的速度信息，并显示所述速度信 息。
优选的，所述超声波汽车防撞器进一步包括报警单元，所述报警单元包括报警开 关以及报警器，所述报警开关以及所述报警器依次与所述单片机电连接。
优选的，进一步包括：
S7，判断所述报警开关的按下次数是否为奇数，是，所述报警开关为开启状态并进 入步骤S8，否，所述报警开关为关闭状态并进入步骤S10；
S8，判断所述距离信息是否小于安全距离，是，进入步骤S9，否，进入步骤S10；
S9，所述报警器进行有声报警；以及
S10，所述报警器进行无声报警。
优选的，步骤S9后进一步包括：
重复步骤S7到步骤S10。
本发明提供的所述超声波汽车防撞器及其控制方法，具有以下优点：其一，由于超 声波具有指向性强,能量消耗缓慢,穿透性强，易于获得较集中的声能，在介质中传播的距 离较远等特点，因而本发明所提供的超声波汽车防撞器及其控制方法具有精度高等特点， 其误差范围在厘米级；其二，本发明所提供的超声波汽车防撞器及其控制方法还具有成本 低、控制简单、调整性好等特点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的超声波汽车防撞器的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的超声波汽车防撞器中STC89C51RC/RD+系列单片机的引 脚示意图。
图3为本发明实施例提供的超声波汽车防撞器中HC-SR04模块的电路图。
图4为本发明实施例提供的超声波汽车防撞器中ROTARYKSA3806-400BM-G5-24C 型编码器的电路图。
图5为本发明实施例提供的超声波汽车防撞器的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描 述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于 描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
请参照图1，一种超声波汽车防撞器1，所述超声波汽车防撞器1可以预装于汽车周 围。
所述超声波汽车防撞器1，包括：
单片机10；
超声波发射/接收器11与所述单片机10电连接，用于根据所述单片机10的命令发 出超声波，并接收反射的超声波信号将所述反射的超声波信号传输给所述单片机10；
编码器12与所述单片机10电连接，用于向所述单片机10输入脉冲信号；以及
显示单元13与所述单片机10电连接；
其中，所述单片机10用于根据所述反射的超声波信号及所述脉冲信号获取汽车的 速度信息以及距离障碍物2的距离信息。
超声波飞行时间可以利用单片机10的定时器中断进行设计。关于定时器计时的时 间处理需要根据实际选择。本实施例中，所述单片机10的型号为STC89C54RD+，属于 STC89C51RC/RD+系列单片机，其系统晶振频率为12MHz。由于系统晶振频率12MHz，所以定时 器计时的时间最长为65536us，若这些时间都是超声波的飞行时间，则系统能测量的最大距 离Lmax＝34000x65536/1000000/2＝1114.12cm。这在进行安全距离测量是已经足够。飞行时 间转换为距离的公式为：
L＝34000T÷2000000(1-1)
其中，L为测量距离，单位cm；T为时间，单位us(微妙)。
请一并参照图2及表1，图2为STC89C51RC/RD+系列单片机的引脚示意图。
表1STC89C54RD+接口的对应接线端
所述超声波发射/接收器11可以选用现有的发射模块。请参见图3，本实施例中，选 用HC-SR04模块，其基本参数见表2：
表2HC-SR04基本参数
HC-SR04超声波测距模块可提供2CM-400CM的非接触式距离感测功能，测距精度达 到3MM。HC-SR04模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。超声波发射器电路主要由 STC11单片机、MAX232电源电平转换芯片和T40压电陶瓷超声波发射头组成。接收器电路则 主要由TL074运算放大器和R40超声波接收探头组成。
基本工作原理如下：
(1)采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号；
(2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有回波信号返回；
(3)有回波信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声 波从发射到接收返回的时间。测试距离＝(高电平时间*声速(340m/s))/2。
所述编码器12通常通过联轴器或着带轮与旋转的运动轴(电机转子或者减速器 轴)相连接，通过读取编码器内的光电编码盘上的图案或编码信息来获得旋转轴的位置或 速度信息。根据编码器的工作原理可以将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电 编码器。请参照图4，本发明中选用的是增量式编码器，其型号为ROTARYKSA3806-400BM- G5-24C。所述ROTARYKSA3806-400BM-G5-24C型编码器的基本参数见表3：
表3KSA3806-400BM-G5-24基本参数
进一步的，所述超声波汽车防撞器1可以进一步包括报警单元14，所述报警单元14 与所述单片机10电连接，用于根据所述汽车的速度以及距离障碍物2的距离发出报警信号。 所述报警单元14可以包括报警开关141以及报警器142，所述报警开关141以及所述报警器 142依次与所述单片机10电连接。
请参照图5，本发明进一步提供一种上述超声波汽车防撞器1的控制方法，包括以 下步骤：
S1，初始化所述超声波汽车防撞器1；
S2，发射超声波；
S3，判断是否接收到反射的超声波信号，是，进入S4，否，直接显示初始化信息；
S4，对所述反射的超声波信号进行数据处理获得汽车距离障碍物2的距离信息，并 显示所述距离信息；
S5，输入脉冲信号并对脉冲信号计数后，1秒后清零；以及
S6，根据所述距离信息及所述脉冲信号获取汽车的速度信息，并显示所述速度信 息。
所述控制方法可以进一步的包括：
S7，判断所述报警开关141的按下次数是否为奇数，是，所述报警开关141为开启状 态并进入步骤S8，否，所述报警开关141为关闭状态并进入步骤S10；
S8，判断所述距离信息是否小于安全距离，是，进入步骤S9，否，进入步骤S10；
S9，所述报警器142进行有声报警；以及
S10，所述报警器142进行无声报警。
可选的，步骤S9后可以进一步包括：
重复步骤S7到步骤S10。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解， 本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、 重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行 了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还 可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
