專利名稱：汽車防追尾及倒車預警器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車防追尾及倒車預警器，屬于車載電子領域。
背景技術：
隨著經濟的發展，我國的汽車保有量逐年增加。然而，交通事故率也是逐年攀升。 其中，追尾事故已占到了 30% _40%，所造成的財產損失和人員傷亡更是占到了總損失的 60% 。追尾事故發生的原因，主要是駕車人員沒能正確把握跟車距離，沒有預留足夠的安全 車距。特別是駕車新手，缺乏足夠的駕車經驗。 一臺高效的防追尾器，可以提供準確的安全 信息。同時，進一步與倒車預警系統融合，提供一個更為安全的駕乘環境。 目前，只有極少數高檔車型帶有防追尾器，且結構相對簡單，只包括傳感器、中央 處理器及一些簡單的報警設備(如報警燈)。致使，功能相對單一，首先，由于傳感器固定， 車輛在轉彎過程中會出現測量死角，無法獲得正確的車距信息；其次，當遇到危險情況時， 只是簡單的通過簡單的報警設備對駕乘人員進行提醒，沒有提供更加直觀的數據顯示和記 錄功能；再者，與倒車預警功能分離，沒有形成一個完整的安全系統。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服了現有汽車防追尾器的上述缺陷，提供了一種使用 arm處理器為控制核心、帶有觸摸屏交互、傳感器轉向隨動和數據記錄統計功能的多功能汽 車防追尾及倒車預警器，構造了一個主動式的車載安全系統。 為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。本裝置包括中央處理器、供 電模塊、以及與中央處理器相連接的報警燈、觸摸屏、音頻模塊、傳感器轉向隨動模塊、激光 傳感器組、超聲波傳感器組、轉向角度脈沖接口、車速脈沖接口和倒車信號接口。其中轉向 角度脈沖接口 、車速脈沖接口和倒車信號接口分別與車輛相應接口相連，將車輛的轉向、車 速和倒車信號傳送給中央處理器。激光傳感器組通過旋轉托盤安裝在車輛前端，傳感器轉 向隨動模塊與旋轉托盤相連，控制旋轉托盤的轉向與車輛轉向相一致。超聲波傳感器組安 裝于車輛后端。所述的倒車信號接口信號控制中央處理器的運行模式，所述的運行模式包 括防追尾模式和倒車預警模式；所述的觸摸屏用于人機交互。所述的報警燈和音頻模塊用 于發出報警信號。所述的供電模塊為中央處理器、時鐘芯片、SD卡、報警燈、觸摸屏、音頻模 塊和傳感器轉向隨動模塊供電。激光傳感器組與超聲波傳感器組直接與車載蓄電池相連， 由車載蓄電池供電。 該系統分為兩種模式防追尾模式和倒車預警模式。開機時，系統自動進入防追尾 模式；倒車時，系統自動切換成倒車預警模式；倒車結束后，系統自動切換到訪追尾模式。 防追尾模式下，中央處理器通過內部自帶ADC模數轉換器實時采集激光傳感器組 的電壓數據，并對采集的數據處理后得出與前車的車距數據；同時，中央處理器分別通過轉 向角度脈沖接口和車速脈沖接口獲取轉向角度脈沖和車速脈沖的頻率信息，進而得到轉向 角度信息和車速數據；隨后，中央處理器通過傳感器轉向隨動模塊帶動旋轉托盤轉動，進而
3調整激光傳感器組中傳感器的旋轉角度，使其與車輛的轉向角度保持一致。同時，在觸摸屏 上顯示車速、安全車距、與前車的實際車距數據。當實際車距小于安全車距時，中央處理器 通過報警燈和語音模塊給予警報提示，同時，將相應危險數據存儲于SD卡中。系統提供工 作環境選擇，根據不同的天氣情況，調用不同的算法來計算安全車距。 倒車預警模式下，中央處理器通過內部自帶ADC模數轉換器采集激光傳感器組的 電壓數據，并對采集的數據處理后得出車后障礙物的車距信息，并顯示在觸摸屏上。 本實用新型具有以下優點 1)本系統適合任何車輛，實用性較強； 2)本系統提供的觸摸屏，可直觀地為用戶提供車輛安全數據(包括車速、車距、安 全距離)，同時，為用戶提供軟按鈕，對系統進行操作； 3)本系統提供工作環境選擇，根據不同的天氣情況，調用不同的算法來計算安全 車距，使預警結果更加準確； 4)本系統提供數據統計功能，為用戶更正駕駛陋習提供依據； 5)本系統提供數據存儲功能，自動將危險數據記錄于文本文件中，并儲存在SD卡 中，便于用戶查閱； 6)本系統通過SD卡提供"黑匣子"功能，記錄事故數據； 7)倒車時，系統自動切換到倒車預警模式。
圖1本實用新型的整體框圖 圖2防撞模式界面 圖3統計界面 圖4倒車預警模式界面 圖5conclue. txt文件內容 圖6accident. txt文件內容 圖7中央處理器STM32及JATG弓|腳連接圖 圖8外圍設備連接圖，包括觸摸屏、語音模塊、SD卡、時間芯片、報警燈、供電模塊、
報警燈和復位電路 圖9轉向隨動模塊原理圖 圖10、11為傳感器連接圖
具體實施方式下面結合圖1 圖4對本實用新型作進一步說明 如圖1所示，本實施例包括中央處理器1、供電模塊2、時鐘芯片3、SD卡4、報警燈 5、觸摸屏6、音頻模塊7、傳感器轉向隨動模塊8、激光傳感器組9、超聲波傳感器組10、轉向 角度脈沖接口 11、車速脈沖接口 12、倒車信號接口 13。其中，時鐘芯片3、SD卡4、報警燈5、 觸摸屏6、音頻模塊7、傳感器轉向隨動模塊8、轉向角度脈沖接口 11、車速脈沖接口 12、倒 車信號接口 13均與中央處理器1相連，將車輛的轉向、車速和倒車信號傳送給中央處理器 1。供電模塊2分別為中央處理器1、時鐘芯片3、 SD卡4、報警燈5、觸摸屏6、音頻模塊7、傳感器轉向隨動模塊8供電。激光傳感器組9與超聲波傳感器組10直接由車載蓄電池供 電。激光傳感器組9包括兩個激光傳感器，分別通過旋轉托盤安裝在車輛前保險桿的左右 兩端，托盤與傳感器轉向隨動模塊8中的步進電機相連，轉向角度脈沖接口 11獲取車輛的 轉向信號并傳送給中央處理器，中央處理器根據該信號通過傳感器轉向隨動模塊8調整旋 轉托盤的轉角，使其與車輛的轉角相一致，進而調整激光傳感器組9中傳感器的檢測方向。 超聲波傳感器組10包括兩個超聲波傳感器，分別放置于車輛后保險桿的左右兩端。 人機之間的交互是通過觸摸屏6實現的，用戶通過觸摸屏上的軟按鈕對系統進行 操作。 系統上電后，自動進入防追尾模式界面。用戶可以通過觸摸屏頂部的四個天氣選 擇按鈕("晴天"、"雨天"、"霧天"、"雪天"按鈕)來設定系統的工作環境(默認為晴天，不 同的天氣系統設定的安全距離是不同的)。工作環境確定后，中央處理器l通過內部自帶 ADC模數轉換器實時的采集激光傳感器組9的電壓數據，并對采集的數據處理后得出與前 車的車距數據；同時，中央處理器1分別通過轉向角度脈沖接口 11和車速脈沖接口 12獲取 轉向角度脈沖和車速脈沖的頻率信息，進而得到車輛的轉向角度信息和車速數據。最后，中 央處理器1通過傳感器轉向隨動模塊8帶動旋轉托盤轉動，進而調整激光傳感器組9中傳 感器的旋轉角度，使其與車輛的轉向角度保持一致。同時，在觸摸屏4上顯示車速、安全車 距、與前車的實際車距信息。當車距小于安全車距時，報警燈2會連續閃爍，語音模塊2給 出提示"注意車距！"，并將當時的車速、時間、安全距離記錄在文件conclude. txt中，存儲 在SD卡4中。用戶可將SD卡取出，在PC機上對conclude, txt中的數據進行分析，及時發 現自己的駕駛陋習，并加以改正。觸摸屏右下角為時間顯示區，按動此區域，會出現時間調 整軟按鍵，對時間進行調整。 按動防追尾模式界面左下角的"統計"軟按鈕，可進入統計界面，對觸摸屏頂端的 四個日期選擇按鈕("今天"、"昨天"、"最近7天"、"最近15天")進行選擇后，在觸摸屏上 顯示對應時間內危險事件的統計結果(包括餅圖和列表)。按動"返回"軟按鈕，返回到防 追尾模式界面。 倒車時，系統通過倒車信號接口 13從車體獲得一倒車信號后，自動轉換成倒車預 警模式，中央處理器1通過內部自帶ADC模數轉換器采集超聲波傳感器組10的電壓數據， 并對采集的數據處理后得出車后障礙物的距離數據，并顯示在觸摸屏6上。倒車狀態結束 時，自動回復到防追尾模式界面。 系統還提供"汽車黑匣子"功能，如果車輛發生碰撞事故，會生成一文本文件 accident, txt，存入SD卡4，用以記錄發生事故發生時間、臨界車速、安全車速、減速時間、 碰撞車速，以便于事后分析。 本實施例中的中央處理器選用的是STM32系列32位嵌入式處理器，它是整個系統
的核心，負責數據處理及外圍電路的控制。觸摸屏選用的是AM-240320 2. 83寸TFT屏 音頻放大芯片選用的是TS4871IST 時間芯片選用的是DS1302 電機驅動芯片選用的是L298N 激光測距傳感器選用的是DLS/A30[0040] 超聲波傳感器先用的是PIL/P42 圖5為conclude, txt文件內容，記錄了危險情況發生時的時間、車速以及與前車 的實際距離。 圖6為accident, txt文件內容，記錄了碰撞事故發生時的時間、臨界車速、減速時 間、碰撞車速。 圖7為中央處理器STM32F系列及JTAG引腳連接圖。JTAG為程序燒錄口，便于對 系統升級。 圖8為外圍設備連接圖，包括觸摸屏、語音模塊、SD卡、時間芯片、報警燈、供電模 塊和復位電路。 觸摸屏型號為AM-240320，控制芯片為ili9320，采用SPI串行方式與中央處理器 STM32通信。SCL、SDI、RS、/WR、SDO分別與STM32的SPI1—SCK、SPI1—M0SI、PB2、PB5、SPI1— MIS0相連。 語音模塊選用TS4871IST放大芯片，與中央處理器STM32的PA10相連。 語音放大芯片為DS1302，采用SPI串行方式與中央處理器STM32通信，提供準確
的時間信息，可以精確到毫秒。SCLK、I/0管腳分別與STM32的I2C1_CLK、I2C1_SDA管腳相連。 SD卡的2、3、5、7腳分別與中央處理器STM32的PAO、 SPI2_M0SI、 SPI2_SCK、 SPI2_ MISO相連。 三個報警燈會同時亮滅，它們分別與中央處理器STM32的PB9、 PBIO、 PB14相連。 圖9為轉向隨動模塊，選用L298N電機驅動芯片，驅動兩臺直流電機(電機帶動激 光傳感器旋轉)。IN1、 IN2、 IN3、 IN4、 ENA、 ENB管腳通過光耦分別與STM32的PB1、 PC13、 PA8、PA9相連。 圖10為激光傳感器連接圖，型號為DLS/A30，分別將兩激光傳感器的ANG腳與中央 處理器的PA1、PA2相連。 圖11為超聲波傳感器連接圖，型號為PIL/P42，分別將兩超聲波傳感器的ANG腳與 中央處理器的PA3、 PA4相連。
權利要求汽車防追尾及倒車預警器，其特征在于包括中央處理器(1)、供電模塊(2)、以及與中央處理器(1)相連接的報警燈(5)、觸摸屏(6)、音頻模塊(7)、傳感器轉向隨動模塊(8)、激光傳感器組(9)、超聲波傳感器組(10)、轉向角度脈沖接口(11)、車速脈沖接口(12)和倒車信號接口(13)；其中轉向角度脈沖接口(11)、車速脈沖接口(12)和倒車信號接口(13)分別與車輛相應接口相連，將車輛的轉向、車速和倒車信號傳送給中央處理器(1)；激光傳感器組(9)通過旋轉托盤安裝在車輛前端，傳感器轉向隨動模塊(8)與旋轉托盤相連，控制旋轉托盤的轉向與車輛轉向相一致；超聲波傳感器組(10)安裝于車輛后端；所述的倒車信號接口(13)信號控制中央處理器(1)的運行模式，所述的運行模式包括防追尾模式和倒車預警模式；所述的觸摸屏(6)用于人機交互；所述的報警燈(5)和音頻模塊(7)用于發出報警信號；所述的供電模塊(2)為中央處理器(1)、時鐘芯片(3)、SD卡(4)、報警燈(5)、觸摸屏(6)、音頻模塊(7)和傳感器轉向隨動模塊(8)供電；激光傳感器組(9)與超聲波傳感器組(10)直接與車載蓄電池相連，由車載蓄電池供電。
2. 根據權利要求1所述的汽車防追尾及倒車預警器，其特征在于還包括與中央處理 器相連接的時鐘芯片(3)和SD卡(4)，SD卡(4)存儲用于對車輛的運行狀況進行分析的數 據。
3. 根據權利要求1所述的汽車防追尾及倒車預警器，其特征在于所述的中央處理器 (1)選用的是STM32系列32位嵌入式處理器。
專利摘要本實用新型是一種汽車防追尾及倒車預警器，屬于車載電子儀器領域。該系統包括中央處理器、與中央處理器相連接的報警燈、傳感器轉向隨動模塊、激光傳感器組和超聲波傳感器組等。該系統分為防追尾和倒車預警兩種模式，防追尾模式下，車輛經過安裝在車輛前端的激光傳感器組獲取車輛與前車的實際距離，并在觸摸屏上顯示，當實際距離小于安全距離時，會發出報警，中央處理器能夠調整激光傳感器組的轉向，使其與車輛的轉向相一致。倒車預警模式下，車輛通過安裝在車尾的超聲波傳感器獲取車輛與障礙物之間的距離，并在觸摸屏上顯示。本系統實用性較強，并能夠通過SD卡提供數據存儲功能，自動將危險數據儲存在SD卡中，使其具有統計和“黑匣子”功能。
文檔編號B60R21/0134GK201484347SQ20092011001
公開日2010年5月26日 申請日期2009年7月3日 優先權日2009年7月3日
發明者伍毅, 呂磊, 王鐵流 申請人:北京工業大學