汽车防追尾及倒车预警器

1.汽车防追尾及倒车预警器，其特征在于：包括中央处理器(1)、供电模块(2)、以及与中央处理器(1)相连接的报警灯(5)、触摸屏(6)、音频模块(7)、传感器转向随动模块(8)、激光传感器组(9)、超声波传感器组(10)、转向角度脉冲接口(11)、车速脉冲接口(12)和倒车信号接口(13)；其中：转向角度脉冲接口(11)、车速脉冲接口(12)和倒车信号接口(13)分别与车辆相应接口相连，将车辆的转向、车速和倒车信号传送给中央处理器(1)；激光传感器组(9)通过旋转托盘安装在车辆前端，传感器转向随动模块(8)与旋转托盘相连，控制旋转托盘的转向与车辆转向相一致；超声波传感器组(10)安装于车辆后端；所述的倒车信号接口(13)信号控制中央处理器(1)的运行模式，所述的运行模式包括防追尾模式和倒车预警模式；所述的触摸屏(6)用于人机交互；所述的报警灯(5)和音频模块(7)用于发出报警信号；所述的供电模块(2)为中央处理器(1)、时钟芯片(3)、SD卡(4)、报警灯(5)、触摸屏(6)、音频模块(7)和传感器转向随动模块(8)供电；激光传感器组(9)与超声波传感器组(10)直接与车载蓄电池相连，由车载蓄电池供电。
2.根据权利要求1所述的汽车防追尾及倒车预警器，其特征在于：还包括与中央处理器相连接的时钟芯片(3)和SD卡(4)，SD卡(4)存储用于对车辆的运行状况进行分析的数据。
3.根据权利要求1所述的汽车防追尾及倒车预警器，其特征在于：所述的中央处理器(1)选用的是STM32系列32位嵌入式处理器。

汽车防追尾及倒车预警器\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种汽车防追尾及倒车预警器，属于车载电子领域。\n背景技术\n[0002] 随着经济的发展，我国的汽车保有量逐年增加。然而，交通事故率也是逐年攀升。\n其中，追尾事故已占到了30％-40％，所造成的财产损失和人员伤亡更是占到了总损失的\n60％。追尾事故发生的原因，主要是驾车人员没能正确把握跟车距离，没有预留足够的安全车距。特别是驾车新手，缺乏足够的驾车经验。一台高效的防追尾器，可以提供准确的安全信息。同时，进一步与倒车预警系统融合，提供一个更为安全的驾乘环境。\n[0003] 目前，只有极少数高档车型带有防追尾器，且结构相对简单，只包括传感器、中央处理器及一些简单的报警设备(如报警灯)。致使，功能相对单一，首先，由于传感器固定，车辆在转弯过程中会出现测量死角，无法获得正确的车距信息；其次，当遇到危险情况时，只是简单的通过简单的报警设备对驾乘人员进行提醒，没有提供更加直观的数据显示和记录功能；再者，与倒车预警功能分离，没有形成一个完整的安全系统。\n实用新型内容\n[0004] 本实用新型的目的在于克服了现有汽车防追尾器的上述缺陷，提供了一种使用arm处理器为控制核心、带有触摸屏交互、传感器转向随动和数据记录统计功能的多功能汽车防追尾及倒车预警器，构造了一个主动式的车载安全系统。\n[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本装置包括中央处理器、供电模块、以及与中央处理器相连接的报警灯、触摸屏、音频模块、传感器转向随动模块、激光传感器组、超声波传感器组、转向角度脉冲接口、车速脉冲接口和倒车信号接口。其中：转向角度脉冲接口、车速脉冲接口和倒车信号接口分别与车辆相应接口相连，将车辆的转向、车速和倒车信号传送给中央处理器。激光传感器组通过旋转托盘安装在车辆前端，传感器转向随动模块与旋转托盘相连，控制旋转托盘的转向与车辆转向相一致。超声波传感器组安装于车辆后端。所述的倒车信号接口信号控制中央处理器的运行模式，所述的运行模式包括防追尾模式和倒车预警模式；所述的触摸屏用于人机交互。所述的报警灯和音频模块用于发出报警信号。所述的供电模块为中央处理器、时钟芯片、SD卡、报警灯、触摸屏、音频模块和传感器转向随动模块供电。激光传感器组与超声波传感器组直接与车载蓄电池相连，由车载蓄电池供电。\n[0006] 该系统分为两种模式：防追尾模式和倒车预警模式。开机时，系统自动进入防追尾模式；倒车时，系统自动切换成倒车预警模式；倒车结束后，系统自动切换到访追尾模式。\n[0007] 防追尾模式下，中央处理器通过内部自带ADC模数转换器实时采集激光传感器组的电压数据，并对采集的数据处理后得出与前车的车距数据；同时，中央处理器分别通过转向角度脉冲接口和车速脉冲接口获取转向角度脉冲和车速脉冲的频率信息，进而得到转向角度信息和车速数据；随后，中央处理器通过传感器转向随动模块带动旋转托盘转动，进而调整激光传感器组中传感器的旋转角度，使其与车辆的转向角度保持一致。同时，在触摸屏上显示车速、安全车距、与前车的实际车距数据。当实际车距小于安全车距时，中央处理器通过报警灯和语音模块给予警报提示，同时，将相应危险数据存储于SD卡中。系统提供工作环境选择，根据不同的天气情况，调用不同的算法来计算安全车距。\n[0008] 倒车预警模式下，中央处理器通过内部自带ADC模数转换器采集激光传感器组的电压数据，并对采集的数据处理后得出车后障碍物的车距信息，并显示在触摸屏上。\n[0009] 本实用新型具有以下优点：\n[0010] 1)本系统适合任何车辆，实用性较强；\n[0011] 2)本系统提供的触摸屏，可直观地为用户提供车辆安全数据(包括车速、车距、安全距离)，同时，为用户提供软按钮，对系统进行操作；\n[0012] 3)本系统提供工作环境选择，根据不同的天气情况，调用不同的算法来计算安全车距，使预警结果更加准确；\n[0013] 4)本系统提供数据统计功能，为用户更正驾驶陋习提供依据；\n[0014] 5)本系统提供数据存储功能，自动将危险数据记录于文本文件中，并储存在SD卡中，便于用户查阅；\n[0015] 6)本系统通过SD卡提供“黑匣子”功能，记录事故数据；\n[0016] 7)倒车时，系统自动切换到倒车预警模式。\n附图说明\n[0017] 图1本实用新型的整体框图\n[0018] 图2防撞模式界面\n[0019] 图3统计界面\n[0020] 图4倒车预警模式界面\n[0021] 图5conclue.txt文件内容\n[0022] 图6accident.txt文件内容\n[0023] 图7中央处理器STM32及JATG引脚连接图\n[0024] 图8外围设备连接图，包括触摸屏、语音模块、SD卡、时间芯片、报警灯、供电模块、报警灯和复位电路\n[0025] 图9转向随动模块原理图\n[0026] 图10、11为传感器连接图\n具体实施方式\n[0027] 下面结合图1～图4对本实用新型作进一步说明：\n[0028] 如图1所示，本实施例包括中央处理器1、供电模块2、时钟芯片3、SD卡4、报警灯\n5、触摸屏6、音频模块7、传感器转向随动模块8、激光传感器组9、超声波传感器组10、转向角度脉冲接口11、车速脉冲接口12、倒车信号接口13。其中，时钟芯片3、SD卡4、报警灯5、触摸屏6、音频模块7、传感器转向随动模块8、转向角度脉冲接口11、车速脉冲接口12、倒车信号接口13均与中央处理器1相连，将车辆的转向、车速和倒车信号传送给中央处理器\n1。供电模块2分别为中央处理器1、时钟芯片3、SD卡4、报警灯5、触摸屏6、音频模块7、传感器转向随动模块8供电。激光传感器组9与超声波传感器组10直接由车载蓄电池供电。激光传感器组9包括两个激光传感器，分别通过旋转托盘安装在车辆前保险杆的左右两端，托盘与传感器转向随动模块8中的步进电机相连，转向角度脉冲接口11获取车辆的转向信号并传送给中央处理器，中央处理器根据该信号通过传感器转向随动模块8调整旋转托盘的转角，使其与车辆的转角相一致，进而调整激光传感器组9中传感器的检测方向。\n超声波传感器组10包括两个超声波传感器，分别放置于车辆后保险杆的左右两端。\n[0029] 人机之间的交互是通过触摸屏6实现的，用户通过触摸屏上的软按钮对系统进行操作。\n[0030] 系统上电后，自动进入防追尾模式界面。用户可以通过触摸屏顶部的四个天气选择按钮(“晴天”、“雨天”、“雾天”、“雪天”按钮)来设定系统的工作环境(默认为晴天，不同的天气系统设定的安全距离是不同的)。工作环境确定后，中央处理器1通过内部自带ADC模数转换器实时的采集激光传感器组9的电压数据，并对采集的数据处理后得出与前车的车距数据；同时，中央处理器1分别通过转向角度脉冲接口11和车速脉冲接口12获取转向角度脉冲和车速脉冲的频率信息，进而得到车辆的转向角度信息和车速数据。最后，中央处理器1通过传感器转向随动模块8带动旋转托盘转动，进而调整激光传感器组9中传感器的旋转角度，使其与车辆的转向角度保持一致。同时，在触摸屏4上显示车速、安全车距、与前车的实际车距信息。当车距小于安全车距时，报警灯2会连续闪烁，语音模块2给出提示：“注意车距！”，并将当时的车速、时间、安全距离记录在文件conclude.txt中，存储在SD卡4中。用户可将SD卡取出，在PC机上对conclude.txt中的数据进行分析，及时发现自己的驾驶陋习，并加以改正。触摸屏右下角为时间显示区，按动此区域，会出现时间调整软按键，对时间进行调整。\n[0031] 按动防追尾模式界面左下角的“统计”软按钮，可进入统计界面，对触摸屏顶端的四个日期选择按钮(“今天”、“昨天”、“最近7天”、“最近15天”)进行选择后，在触摸屏上显示对应时间内危险事件的统计结果(包括饼图和列表)。按动“返回”软按钮，返回到防追尾模式界面。\n[0032] 倒车时，系统通过倒车信号接口13从车体获得一倒车信号后，自动转换成倒车预警模式，中央处理器1通过内部自带ADC模数转换器采集超声波传感器组10的电压数据，并对采集的数据处理后得出车后障碍物的距离数据，并显示在触摸屏6上。倒车状态结束时，自动回复到防追尾模式界面。\n[0033] 系统还提供“汽车黑匣子”功能，如果车辆发生碰撞事故，会生成一文本文件accident.txt，存入SD卡4，用以记录发生事故发生时间、临界车速、安全车速、减速时间、碰撞车速，以便于事后分析。\n[0034] 本实施例中的中央处理器选用的是STM32系列32位嵌入式处理器，它是整个系统的核心，负责数据处理及外围电路的控制。\n[0035] 触摸屏选用的是AM-240320 2.83寸TFT屏\n[0036] 音频放大芯片选用的是TS4871IST\n[0037] 时间芯片选用的是DS1302\n[0038] 电机驱动芯片选用的是L298N\n[0039] 激光测距传感器选用的是DLS/A30\n[0040] 超声波传感器先用的是PIL/P42\n[0041] 图5为conclude.txt文件内容，记录了危险情况发生时的时间、车速以及与前车的实际距离。\n[0042] 图6为accident.txt文件内容，记录了碰撞事故发生时的时间、临界车速、减速时间、碰撞车速。\n[0043] 图7为中央处理器STM32F系列及JTAG引脚连接图。JTAG为程序烧录口，便于对系统升级。\n[0044] 图8为外围设备连接图，包括触摸屏、语音模块、SD卡、时间芯片、报警灯、供电模块和复位电路。\n[0045] 触摸屏型号为AM-240320，控制芯片为ili9320，采用SPI串行方式与中央处理器STM32通信。SCL、SDI、RS、/WR、SDO分别与STM32的SPI1_SCK、SPI1_MOSI、PB2、PB5、SPI1_MISO相连。\n[0046] 语音模块选用TS4871IST放大芯片，与中央处理器STM32的PA10相连。\n[0047] 语音放大芯片为DS1302，采用SPI串行方式与中央处理器STM32通信，提供准确的时间信息，可以精确到毫秒。SCLK、I/O管脚分别与STM32的I2C1_CLK、I2C1_SDA管脚相连。\n[0048] SD卡的2、3、5、7脚分别与中央处理器STM32的PA0、SPI2_MOSI、SPI2_SCK、SPI2_MISO相连。\n[0049] 三个报警灯会同时亮灭，它们分别与中央处理器STM32的PB9、PB10、PB14相连。\n[0050] 图9为转向随动模块，选用L298N电机驱动芯片，驱动两台直流电机(电机带动激光传感器旋转)。IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、ENB管脚通过光耦分别与STM32的PB1、PC13、PA8、PA9相连。\n[0051] 图10为激光传感器连接图，型号为DLS/A30，分别将两激光传感器的ANG脚与中央处理器的PA1、PA2相连。\n[0052] 图11为超声波传感器连接图，型号为PIL/P42，分别将两超声波传感器的ANG脚与中央处理器的PA3、PA4相连。