CN104385934B - 一种汽车电瓶保护器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车电瓶保护器及其控制方法，是由设置在汽车电瓶上的主控制单元和由驾驶人员掌握的接收单元共同构成，所述的主控制单元包括有单片机最小系统，所述单片机最小系统的信号输入端分别连接红外热释电传感器、旋转编码器开关单元和霍尔电路；所述单片机最小系统的信号输出端分别连接蜂鸣器和指示灯电路、超再生发射装置、显示屏、无线通信模块和霍尔电路；所述单片机最小系统的电源输入端依次通过稳压电路和电源接口电路连接电源；所述接收单元包括有依次连接的稳压电路、超再生接收装置电路和蜂鸣器B2。本发明集检测、控制、报警功能为一体，能够解决车主因粗心大意忘记关闭用电器从而导致汽车电瓶亏电、汽车无法正常启动的问题。

Description

一种汽车电瓶保护器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车电瓶保护器。特别是涉及一种汽车电瓶保护器及其控制方法。

背景技术

随着越来越多的私家车进入我们的生活，车主因粗心而忘记关闭汽车用电器，以至汽车电瓶亏电，汽车无法正常启动的情况屡见不鲜。目前解决该问题的方法，一种是依靠汽车应急启动电源，对汽车进行应急充电，另外一种方法则是更加传统的拖车或者推车，不仅费时费力，而且效果不佳。

汽车应急启动电源设计理念为易操作、方便携带，同时能够应对各种紧急情况。目前市面上的汽车应急启动电源主要为两种，一种是铅酸蓄电池类的，另一种是锂聚合物类的。铅酸蓄电池类的汽车应急启动电源较为传统，采用的是免维护式铅酸蓄电池，质量和体积都较大，相应的电池容量、启动电流等也会比较大。这类产品一般会配备有充气泵，同时还有过流、过载、过充以及反接指示保护等功能，可以给各类电子产品充电，部分产品还具有逆变器等功能。

汽车应急电源而缺点在于没有从根本上解决问题，而且成本较高，并且仍需要提前充电，耗时较长。因此涉及到如何判断车内是否有人，如何判断车内用电器的使用情况，以及如何实现对车主的报警提醒等功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种集检测、控制、报警功能为一体的汽车电瓶保护器及其控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种汽车电瓶保护器，是由设置在汽车电瓶上的主控制单元和由驾驶人员掌握的接收单元共同构成，所述的主控制单元包括有单片机最小系统，所述单片机最小系统的信号输入端分别连接红外热释电传感器、旋转编码器开关单元和霍尔电路；所述单片机最小系统的信号输出端分别连接蜂鸣器和指示灯电路、超再生发射装置、显示屏、无线通信模块和霍尔电路；所述单片机最小系统的电源输入端依次通过第一稳压电路和电源接口电路连接电源；所述接收单元包括有依次连接的第二稳压电路、超再生接收装置电路和蜂鸣器B2。

所述的旋转编码器开关单元是由两个结构完全相同的旋转编码器开关电路构成，所述的两个旋转编码器开关电路均包括有：旋转编码器开关，用于连接旋转编码器开关的旋转编码器接口P3，所述旋转编码器接口P3的脚1依次通过一个电阻R15和一个电容C10接地，所述的脚1还通过电阻R14接5V电源，脚2和脚5接地，脚3依次通过一个电阻R13和一个电容C8接地，所述的脚3还通过电阻R10接5V电源，脚4连接单片机最小系统的信号输入端，所述的脚4还分别通过一个电阻R9接5V电源，通过电容C5接地。

所述的霍尔电路包括有：霍尔元件和三极管T1，所述的三极管T1的基极通过一个电阻R22接单片机最小系统的信号输出端，发射极接地，集电极分别通过一个二极管D1接5V电源、依次通过所述的二极管D1和电容C18接地以及直接连接霍尔元件接口P7的脚3，所述霍尔元件接口P7的脚1通过一个电容C18接地，所述的脚1还连接5V电源，霍尔元件接口P7的脚4接单片机最小系统的信号输入端，所述霍尔元件接口P7连接霍尔元件。

所述的第一稳压电路包括有第一5V稳压电路、第二5V稳压电路和3.3V稳压电路，所述第一5V稳压电路、第二5V稳压电路和3.3V稳压电路的电源输入端连接所述的电源接口电路，所述第一5V稳压电路、第二5V稳压电路和3.3V稳压电路的电源输出端连接单片机最小系统的电源输入端。

所述的单片机最小系统的信号输入端是通过一个热释电传感器接口P6连接红外热释电传感器，所述热释电传感器接口P6的脚1接5V电源，脚2接单片机最小系统的信号输入端，脚3接地。

所述的单片机最小系统的信号输出端是通过一个超再生发射装置接口P1连接超再生发射装置，所述的超再生发射装置接口P1的脚1接5V电源，脚2接单片机最小系统的信号输出端，脚3接地。

所述的单片机最小系统的信号输出端是通过一个串行通信接口P5连接无线通信模块，所述的串行通信接口P5的脚1和脚2分别连接所述单片机最小系统的信号输出端，脚3接地，脚4接5V电源。

所述的蜂鸣器和指示灯电路中的蜂鸣器电路包括的三极管T2，所述三极管T2的基极接单片机最小系统的信号输出端，发射极接地，集电极连接蜂鸣器B1的一端，所述的集电极还分别通过一个二极管D2接5V电源、依次通过所述的二极管D2和电容C19接地，所述蜂鸣器B1的另一端接5V电源，还通过电容C19接地。

所述的超再生接收装置电路包括有超再生接收装置和超再生接收装置接口P8，所述超再生接收装置接口P8的脚1连接第二稳压电路中的稳压电源U4的脚1，以及通过电容C23连接稳压电源U4的脚1，所述超再生接收装置接口P8的脚2分别连接蜂鸣器B2的一端，还通过相并联的电容C21和电容C22接电源接口P9的脚1，所述超再生接收装置接口P8的脚4连接电源接口P9的脚1，所述蜂鸣器B2的另一端连接电源接口P9的脚1，所述稳压电源U4的脚1连接电源接口P9的脚1，稳压电源U4的脚3通过电容C20连接电源接口P9的脚1，所述的稳压电源U4的脚3还通过一个开关S2连接电源接口P9的脚2。

一种汽车电瓶保护器的控制方法，包括如下步骤：

1)判断是否进入调试状态，是则进入步骤2)，否则进入步骤5)；

2)通过OLED显示器显示菜单；

3)利用旋转编码器调试参数；

4)确认后返回步骤1)；

5)判断车内是否有人，有则继续判断，否则进入步骤6)；

6)打开霍尔元件，返回电流模拟量；

7)通过AD转换返回数据；

8)判断返回的数据是否大于额定值，是进入步骤9)，否则进入步骤10)；

9)得用无线通信模块和超再生发射装置向移动终端发送警告；

10)单片机进入低频待机状态，并返回步骤1。

本发明的一种汽车电瓶保护器及其控制方法，集检测、控制、报警功能为一体，能够解决车主因粗心大意忘记关闭用电器从而导致汽车电瓶亏电、汽车无法正常启动的问题。具有如下效果：

1、本发明实现了对车内用电器使用情况的检测；

2、本发明实现了汽车用电器使用情况与手机软件的蓝牙连接；

3、本发明实现了未关闭完全的用GSM通过短信发送至手机；

4、本发明实现了对车主忘记关闭汽车用电器的及时提醒。

附图说明

图1是本发明的主控制单元的构成框图；

图2是本发明的接收单元的构成框图；

图3是本发明中的一个旋转编码器开关电路原理图；

图4是本发明中的另一个旋转编码器开关电路原理图；

图5是本发明的霍尔电路的原理图；

图6是本发明中第一5V稳压电路的原理图；

图7是本发明中第二5V稳压电路的原理图；

图8是本发明中3.3V稳压电路的原理图；

图9是本发明中电源接口电路的原理图；

图10是本发明中红外热释电传感器接口电路的原理图；

图11是本发明中超再生发射装置接口电路的原理图；

图12是本发明的串行通信接口电路的原理图；

图13是本发明的蜂鸣器电路的原理图；

图14是本发明的指示灯电路的原理图；

图15是本发明的单片机最小系统的原理图；

图16是本发明超再生接收装置电路的原理图；

图17是本发明控制方法的流程图。

图中

1：电源接口电路 2：稳压电路

3：单片机最小系统 4：红外热释电传感器

5：旋转编码器开关单元 6：霍尔电路

7：蜂鸣器和指示灯电路 8：超再生发射装置

9：显示屏 10：无线通信模块

11：稳压电路 12：超再生接收装置电路

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种汽车电瓶保护器及其控制方法做出详细说明。

如图1、图2所示，本发明的一种汽车电瓶保护器，是由设置在汽车电瓶上的主控制单元和由驾驶人员掌握的接收单元共同构成，所述的主控制单元包括有单片机最小系统3，所述单片机最小系统3的信号输入端分别连接红外热释电传感器4、旋转编码器开关单元5和霍尔电路6；所述单片机最小系统3的信号输出端分别连接蜂鸣器和指示灯电路7、超再生发射装置8、显示屏9和无线通信模块10；所述单片机最小系统3的电源输入端依次通过第一稳压电路2和电源接口电路1连接电源；所述接收单元包括有依次连接的第二稳压电路11、超再生接收装置电路12和蜂鸣器B2。

所述的单片机最小系统3可以采用型号为MK60DN512、或Intel单片机如51系列、或飞思卡尔单片机如HC08系列等单片机最小系统。本实施例采用如图15所示的型号是MK60DN512的单片机最小系统。

如图3、图4所示，所述的旋转编码器开关单元5是由两个结构完全相同的旋转编码器开关电路构成，所述的两个旋转编码器开关电路均包括有：旋转编码器开关，用于连接旋转编码器开关的旋转编码器接口P3，所述旋转编码器接口P3的脚1依次通过一个电阻R15和一个电容C10接地，所述的脚1还通过电阻R14接5V电源，脚2和脚5接地，脚3依次通过一个电阻R13和一个电容C8接地，所述的脚3还通过电阻R10接5V电源，脚4连接单片机最小系统3的信号输入端，所述的脚4还分别通过一个电阻R9接5V电源，通过电容C5接地。所述的旋转编码器开关可以选择不同型号的，如：KIB011UCHC、XB4BJ53、XB4BJ55等。

如图5所示，所述的霍尔电路6包括有：霍尔元件(图中未示出)和三极管T1，所述的三极管T1的基极通过一个电阻R22接单片机最小系统3的信号输出端，发射极接地，集电极分别通过一个二极管D1接5V电源、依次通过所述的二极管D1和电容C18接地以及直接连接霍尔元件接口P7的脚3，所述霍尔元件接口P7的脚1通过一个电容C18接地，所述的脚1还连接5V电源，霍尔元件接口P7的脚4接单片机最小系统3的信号输入端，所述霍尔元件接口P7连接霍尔元件。所述的霍尔元件可以采用型号为WCS1800或ACS758LCB或TBC25DS的霍尔元件。本实施例采用型号为WCS1800的霍尔元件。

如图1、图6、图7、图8所示，所述的第一稳压电路2包括有第一5V稳压电路22、第二5V稳压电路23和3.3V稳压电路21，所述第一5V稳压电路、第二5V稳压电路和3.3V稳压电路的电源输入端连接所述的电源接口电路1，所述第一5V稳压电路、第二5V稳压电路和3.3V稳压电路的电源输出端连接单片机最小系统3的电源输入端。电源接口电路1如图9所示。

所述的第一5V稳压电路可以采用型号为LM1117的稳压电源。第二5V稳压电路可以采用型号为LM2940或LM2576或LM2575或LM317的稳压电源，本实施例采用型号为LM2940的稳压电源。3.3V稳压电路可以采用型号为TPS7333或LM2596或LM1117-3.3V的稳压电源，本实施例采用型号为TPS7333的稳压电源。

其中LM1117(或LM2940、LM2576)为接红外热释电传感器、旋转编码器开关、433MHZ(或266～433MHZ)超再生发射装置供电，LM2940(或LM2576、LM2575、LM317)为霍尔元件、蓝牙模块(GSM模块)和蜂鸣器供电，TPS7333为单片机最小系统供电。

如图10所示，所述的单片机最小系统3的信号输入端是通过一个红外热释电传感器接口P6连接红外热释电传感器4，所述红外热释电传感器接口P6的脚1接5V电源，脚2接单片机最小系统3的信号输入端，脚3接地。所述的红外热释电传感器4可以采用型号为HC-SR501或RE200B或LHI1128或LHI3942的红外热释电传感器。本实施例采用型号为HC-SR501的红外热释电传感器。

如图11所示，所述的单片机最小系统3的信号输出端是通过一个超再生发射装置接口P1连接超再生发射装置8，所述的超再生发射装置接口P1的脚1接5V电源，脚2接单片机最小系统3的信号输出端，脚3接地。所述的超再生发射装置8可以采用频率为433MHZ或266～433MHZ的超再生发射装置，本实施例采用频率为433MHZ的超再生发射装置。

如图12所示，所述的单片机最小系统3的信号输出端是通过一个串行通信接口P5连接无线通信模块10，所述的串行通信接口P5的脚1和脚2分别连接所述单片机最小系统3的信号输出端，脚3接地，脚4接5V电源。所述的无线通信模块10可以是基于HC-06或BLECC2540或BLE CC2541或BC04-B的蓝牙模块，或GSM模块如：SIM900A或SIM900B或TC35i。本实施例采用基于HC-06的蓝牙模块。

如图13所示，所述的蜂鸣器和指示灯电路7中的蜂鸣器电路包括的三极管T2，所述三极管T2的基极接单片机最小系统3的信号输出端，发射极接地，集电极连接蜂鸣器B1的一端，所述的集电极还分别通过一个二极管D2接5V电源、依次通过所述的二极管D2和电容C19接地，所述蜂鸣器B1的另一端接5V电源，还通过电容C19接地。所述的蜂鸣器和指示灯电路7中的指示灯电路如图14所示。

如图16所示，所述的超再生接收装置电路12包括有超再生接收装置(图中未示出)和超再生接收装置接口P8，所述超再生接收装置接口P8的脚1连接第二稳压电路11中的稳压电源U4的脚1，以及通过电容C23连接稳压电源U4的脚1，所述超再生接收装置接口P8的脚2分别连接蜂鸣器B2的一端，还通过相并联的电容C21和电容C22接电源接口P9的脚1，所述超再生接收装置接口P8的脚4连接电源接口P9的脚1，所述蜂鸣器B2的另一端连接电源接口P9的脚1，所述稳压电源U4的脚1连接电源接口P9的脚1，稳压电源U4的脚3通过电容C20连接电源接口P9的脚1，所述的稳压电源U4的脚3还通过一个开关S2连接电源接口P9的脚2。其中稳压电源U4可以采用型号为LM1117的稳压模块。所述超再生接收装置可以采用433MHZ超再生接收芯片。

本发明的一种汽车电瓶保护器的实现过程：

1)首先通过红外热释电传感器采集红外源的变化，如果红外源移动，返回高电平至单片机。红外热释电传感器十分灵敏，如果有人在传感器附近，即可识别。同时在单片机中编写程序，假如检测到返回电平由低变为高，即可确定有人进入检测范围(车内)。此时保持霍尔元件关闭。检测到电平由高变为低，即可确定有人离开检测范围(离开车)。

2)当确定有人离开车时，单片机即刻读取FLASH中存储的电压阀值数据，并通过三极管T1打开霍尔元件。由于霍尔元件对电流的感应磁场作用，可以将电流的值用电压的大小反馈。本发明将霍尔元件应用于电瓶(用电瓶的正极导线穿过霍尔元件)，反馈当前电流情况至单片机，经由模拟-数字，数字-模拟转换，存入单片机内存。如果用户用电器未关闭完全用电器，返回电压值大于预定阀值，可判断用户汽车用电器未关闭完全。

3)如果判断汽车用电器为关闭完全，此时单片机整理数据，将当前具体情况：霍尔元件已打开、有几个用电器未关闭、以及警告情况通过单片机的串行通信接口通过蓝牙模块或GSM模块发送至用户手机(此种发送方式可通过用户蓝牙终端连接实现)或通过短信发送信息至用户手机，同时，单片机驱动(方波产生)PWM模块，向433MHZ超再生发射装置发送。

4)针对超再生发射装置，本发明配备有专有的微型接收装置即超再生接收装置，用于驾驶人员随身佩戴，包括LM1117稳压模块以及433MHZ超再生接收装置和蜂鸣器。当接收到特定信号时，驱动蜂鸣器发出响声，警告驾驶人员汽车用电器未关闭完全。

5)当完成一个警告周期，整个系统进入节电模式，节电模式的结束标志为车内再次进入红外源即人。

如图17所示，本发明所述的汽车电瓶保护器的控制方法，包括如下步骤：

1)判断是否进入调试状态，是则进入步骤2)，否则进入步骤5)；

2)通过OLED显示器显示菜单；

3)利用旋转编码器调试参数；

4)确认后返回步骤1)；

5)判断车内是否有人，有则继续判断，否则进入步骤6)；

6)打开霍尔元件，返回电流模拟量；

7)通过AD转换返回数据；

8)判断返回的数据是否大于额定值，是进入步骤9)，否则进入步骤10)；

9)得用无线通信模块和超再生发射装置向移动终端发送警告；

10)单片机进入低频待机状态，并返回步骤1。

本发明的一种汽车电瓶保护器及其控制方法：

1)用户自主设置模式。用户进入系统的调试界面，按照提示进行操作，设置相关数据，单片机会将数据存入FLASH存储器中。

2)测试人员调试模式。供测试人员测试各个模块的工作情况。

3)省电模式。当单片机完成一个周期，单片机可进入休眠模式。

4)电源可拆卸。本发明采用可更换的9V方块电池，成本低，使用时间长，供应丰富。

5)操作性。采用OLED屏幕与旋转编码器开关(如图1-旋转编码起开关)，有独特的操作体验。

本发明公开和揭示的所有组合可以通过借鉴本文公开内容产生，尽管本发明的组合已通过详细实施过程进行了描述，但是本领域技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的装置进行拼接或改动，或增减某些部件，更具体地说，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容之中。

Claims (9)

1.一种汽车电瓶保护器，是由设置在汽车电瓶上的主控制单元和由驾驶人员掌握的接收单元共同构成，其特征在于，所述的主控制单元包括有单片机最小系统(3)，所述单片机最小系统(3)的信号输入端分别连接红外热释电传感器(4)、旋转编码器开关单元(5)和霍尔电路(6)；所述单片机最小系统(3)的信号输出端分别连接蜂鸣器和指示灯电路(7)、超再生发射装置(8)、显示屏(9)、无线通信模块(10)和霍尔电路(6)；所述单片机最小系统(3)的电源输入端依次通过第一稳压电路(2)和电源接口电路(1)连接电源；所述接收单元包括有依次连接的第二稳压电路(11)、超再生接收装置电路(12)和蜂鸣器B2，所述的旋转编码器开关单元(5)是由两个结构完全相同的旋转编码器开关电路构成，所述的两个旋转编码器开关电路均包括有：旋转编码器开关，用于连接旋转编码器开关的旋转编码器接口P3，所述旋转编码器接口P3的脚1依次通过一个电阻R15和一个电容C10接地，所述的脚1还通过电阻R14接5V电源，脚2和脚5接地，脚3依次通过一个电阻R13和一个电容C8接地，所述的脚3还通过电阻R10接5V电源，脚4连接单片机最小系统(3)的信号输入端，所述的脚4还分别通过一个电阻R9接5V电源，通过电容C5接地。

2.根据权利要求1所述的一种汽车电瓶保护器，其特征在于，所述的霍尔电路(6)包括有：霍尔元件和三极管T1，所述的三极管T1的基极通过一个电阻R22接单片机最小系统(3)的信号输出端，发射极接地，集电极分别通过一个二极管D1接5V电源、依次通过所述的二极管D1和电容C18接地以及直接连接霍尔元件接口P7的脚3，所述霍尔元件接口P7的脚1通过一个电容C18接地，所述的脚1还连接5V电源，霍尔元件接口P7的脚4接单片机最小系统(3)的信号输入端，所述霍尔元件接口P7连接霍尔元件。

3.根据权利要求1所述的一种汽车电瓶保护器，其特征在于，所述的第一稳压电路(2)包括有第一5V稳压电路、第二5V稳压电路和3.3V稳压电路，所述第一5V稳压电路、第二5V稳压电路和3.3V稳压电路的电源输入端连接所述的电源接口电路(1)，所述第一5V稳压电路、第二5V稳压电路和3.3V稳压电路的电源输出端连接单片机最小系统(3)的电源输入端。

4.根据权利要求1所述的一种汽车电瓶保护器，其特征在于，所述的单片机最小系统(3)的信号输入端是通过一个热释电传感器接口P6连接红外热释电传感器(4)，所述热释电传感器接口P6的脚1接5V电源，脚2接单片机最小系统(3)的信号输入端，脚3接地。

5.根据权利要求1所述的一种汽车电瓶保护器，其特征在于，所述的单片机最小系统(3)的信号输出端是通过一个超再生发射装置接口P1连接超再生发射装置(8)，所述的超再生发射装置接口P1的脚1接5V电源，脚2接单片机最小系统(3)的信号输出端，脚3接地。

6.根据权利要求1所述的一种汽车电瓶保护器，其特征在于，所述的单片机最小系统(3)的信号输出端是通过一个串行通信接口P5连接无线通信模块(10)，所述的串行通信接口P5的脚1和脚2分别连接所述单片机最小系统(3)的信号输出端，脚3接地，脚4接5V电源。

7.根据权利要求1所述的一种汽车电瓶保护器，其特征在于，所述的蜂鸣器和指示灯电路(7)中的蜂鸣器电路包括的三极管T2，所述三极管T2的基极接单片机最小系统(3)的信号输出端，发射极接地，集电极连接蜂鸣器B1的一端，所述的集电极还分别通过一个二极管D2接5V电源、依次通过所述的二极管D2和电容C19接地，所述蜂鸣器B1的另一端接5V电源，还通过电容C19接地。

8.根据权利要求1所述的一种汽车电瓶保护器，其特征在于，所述的超再生接收装置电路(12)包括有超再生接收装置和超再生接收装置接口P8，所述超再生接收装置接口P8的脚1连接第二稳压电路(11)中的稳压电源U4的脚1，以及通过电容C23连接稳压电源U4的脚1，所述超再生接收装置接口P8的脚2分别连接蜂鸣器B2的一端，还通过相并联的电容C21和电容C22接电源接口P9的脚1，所述超再生接收装置接口P8的脚4连接电源接口P9的脚1，所述蜂鸣器B2的另一端连接电源接口P9的脚1，所述稳压电源U4的脚1连接电源接口P9的脚1，稳压电源U4的脚3通过电容C20连接电源接口P9的脚1，所述的稳压电源U4的脚3还通过一个开关S2连接电源接口P9的脚2。

9.一种权利要求1所述的汽车电瓶保护器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)判断是否进入调试状态，是则进入步骤2)，否则进入步骤5)；

2)通过OLED显示器显示菜单；

3)利用旋转编码器调试参数；

4)确认后返回步骤1)；

5)判断车内是否有人，有则继续判断，否则进入步骤6)；

6)打开霍尔元件，返回电流模拟量；

7)通过AD转换返回数据；

8)判断返回的数据是否大于额定值，是进入步骤9)，否则进入步骤10)；

9)得用无线通信模块和超再生发射装置向移动终端发送警告；

10)单片机进入低频待机状态，并返回步骤1。