CN104890656B - 一种判断车辆油门状态异常电路及具有该电路的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种判断车辆油门状态异常电路及具有该电路的电子设备，其中，所述判断车辆油门状态异常电路包括：采样模块，用于采集上电电压，与车辆油门的机械装置连接的滑动变阻模块的电压；数模校准模块，用于根据主控模块的指示进行自动电压校准；复位模块，用于在主控单元上电后复位；按键模块，用于通过所述主控模块控制联动模块停止工作；联动模块，用于根据主控模块的指示启动制动操作；主控模块，用于根据采样模块采集的上电电压，指示数模校准模块进行自动电压校准，并根据采样模块采集的与车辆油门的机械装置连接的滑动变阻模块的电压值判断，是否启动联动模块。采用本发明可以降低设计成本及控制复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种判断车辆油门状态异常电路及具有该电路的电子设备。
背景技术
随着电力电子技术的发展以及人们生活质量的提高，汽车已经成为人们比不可少的交通工具。然而，在车辆的驾驶过程中，由于种种紧急情况的发生，误将油门当做刹车使用时有发生。由于，在紧急情况下下，往往都是以最快的速度把油门踩到底，此速度远远大于正常开车时的踩油门速度。为防止类似交通事故的重复发生，现有技术中也采用了一些在车辆制动系统中加速度传感器、位移传感器等判断车辆的油门异常状态，并控制车辆紧急制动。
因此，在发明人设计车辆紧急制动系统的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：
现有技术中的车辆紧急制动系统的采用传感器等判断车辆的油门异常状态，并控制车辆紧急制动的装置设计成本较高，控制复杂。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的，本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种判断车辆油门状态异常电路，包括：
滑动变阻模块，采样模块，数模校准模块，复位模块，按键模块，联动模块，主控模块；
所述采样模块，用于采集上电电压，与车辆油门的机械装置连接的所述滑动变阻模块的电压；
所述数模校准模块，用于根据所述主控模块的指示进行自动电压校准；
所述复位模块，用于在所述主控单元上电后复位；
所述按键模块，用于通过所述主控模块控制所述联动模块停止工作；
所述联动模块，用于根据所述主控模块的指示启动制动操作；
所述主控模块，用于根据所述采样模块采集的上电电压，指示所述数模校准模块进行自动电压校准，并根据所述采样模块采集的与车辆油门的机械装置连接的所述滑动变阻模块的电压值判断，是否启动所述联动模块。
优选地，所述主控模块包括：晶振电路，主控制芯片；
所述主控制芯片的管脚I/O-A口接所述按键模块；所述主控制芯片的管脚XTI口和管脚XTO口分别连接所述晶振电路两端；所述主控制芯片的管脚RST口接所述复位模块；所述主控制芯片的管脚I/O-B口接所述联动模块，所述主控制芯片的管脚A/D口接所述采样模块，所述主控制芯片的管脚D/A口接数模校准模块；
所述主控制芯片，通过所述采样模块采集的所述滑动变阻模块的电压值变化所需时间，判断所述变化所需时间不大于设定值，为误踩油门，则启动所述联动模块。
优选地，所述晶振电路包括：第五电容，第六电容和24MHZ晶振；
所述第五电容一端分别接所述24MHZ晶振一端，所述主控制芯片的管脚XTO口，另一端接地；
所述第六电容一端分别接所述24MHZ晶振另一端，所述主控制芯片的管脚XTI口，另一端接地。
优选地，所述采样模块包括：第一电阻，第二电阻，第一电容，第一运放，第六电阻，第七电阻，第九电阻，第十电阻，第十一电阻；
所述第一电阻一端接所述主控制芯片的管脚A/D口，另一端接所述第二电阻，所述第一电容，所述第一运放输出端的连接端；
所述第二电阻另一端，所述第一电容另一端，所述第六电阻一端与所述第一运放负向输入端相连；
所述第六电阻另一端接所述数模校准模块；
所述第一运放正向输入端接所述第十电阻，所述第十一电阻连接端；
所述第十电阻另一端接地；
所述第十一电阻另一端接所述滑动变阻模块的滑片；
所述滑动变阻模块一端与所述第七电阻一端相连，所述滑动变阻模块另一端与所述第九电阻一端相连；
所述第七电阻另一端接电源VCC；
所述所述第九电阻另一端接地。
优选地，所述数模校准模块包括：第三电阻，第四电阻，第五电阻和第二电容；
所述第三电阻一端接所述主控制芯片的管脚D/A口，另一端分别接所述第四电阻，所述第五电阻，第二电容，所述第六电阻的连接端；
所述第四电阻另一端接所述电源VCC；
所述第五电阻另一端与所述第二电容另一端连接接地。
优选地，所述复位模块包括：第十五电阻，第十六电阻和第四电容；
所述第十五电阻一端分别接所述第十六电阻一端，所述主控制芯片的管脚RST口，所述第十五电阻另一端接地；
所述第十六电阻另一端接电源VCC；
所述第四电容一端接所述主控制芯片的管脚RST口与所述第十五电阻连接端，另一端接地。
优选地，所述按键模块包括：第七电容，按键；
所述按键一端接所述主控制芯片的管脚I/O-A口，另一端接所述分别接所述第七电容一端，接地端；
所述第七电容另一端接地。
优选地，所述联动模块包括：第十二电阻，第二运放，第十三电阻，第十四电阻，第一开关管，第三电容，第三二极管，继电器；
所述第十二电阻一端接电源VCC，另一端接所述主控制芯片的管脚I/O-B口与所述第二运放正向输入端连接端；
所述第二运放负向输入端接所述第二运放输出端与所述第十三电阻连接端；
所述第十三电阻另一端接所述第一开关管管脚1；
所述第一开关管管脚2接地，所述第一开关管管脚3接所述第三电容，所述第三二极管，所述继电器的连接端；
所述第三电容另一端，所述第三二极管另一端，所述继电器另一端连接后与电源VCC相连；
所述第十四电阻一端接所述第十三电阻与所述第一开关管管脚1的连接端，所述第十四电阻另一端接地。
优选地，所述按键模块还包括：第一防静电单元；所述联动模块还包括：第二防静电单元；所述采样模块还包括：第四防静电单元；
所述第一防静电单元并联于所述第七电容两端；
所述第二防静电单元并联于所述第十四电阻两端；
所述第四防静电单元并联于所述第十一电阻两端。
本发明提供了一种电子设备，包括：如上任一一项所述判断车辆油门状态异常电路。
本发明的技术方案主控模块根据所述采样模块采集的上电电压，指示所述数模校准模块进行自动电压校准，并根据所述采样模块采集的与车辆油门的机械装置连接的所述滑动变阻模块的电压值判断油门异常状态，如果判断为异常状态，则启动所述联动模块进行紧急制动，从而大大降低了误踩油门所带来的交通事故，且该方案设计成本低，控制简单。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种判断车辆油门状态异常电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种判断车辆油门状态异常电路图；
图3为本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1为所示为本发明实施例提供的一种判断车辆油门状态异常电路结构示意图；该判断车辆油门状态异常电路包括：滑动变阻模块101，采样模块102，数模校准模块103，复位模块104，按键模块105，联动模块106，主控模块107；
所述采样模块102，用于采集上电电压，与车辆油门的机械装置连接的所述滑动变阻模块101的电压；
所述数模校准模块103，用于根据所述主控模块107的指示进行自动电压校准；
所述复位模块104，用于在所述主控单元107上电后复位；
所述按键模块105，用于通过所述主控模块控制所述联动模块106停止工作；
所述联动模块106，用于根据所述主控模块107的指示启动制动操作；
所述主控模块107，用于根据所述采样模块102采集的上电电压，指示所述数模校准模块103进行自动电压校准，并根据所述采样模块采集的与车辆油门的机械装置连接的所述滑动变阻模块101的电压值判断，是否启动所述联动模块106。
基于以上实施例，如图2所示，为本发明实施例提供的一种判断车辆油门状态异常电路图；该电路包括：滑动变阻模块，采样模块，数模校准模块，复位模块，按键模块，联动模块，主控模块；
其中，所述主控模块包括：晶振电路，主控制芯片U1；所述主控制芯片U1可以采用高速AD采集电压变化并利用内部计时器记录电压变化的时间，然后做出对比判断并作出下一步动作，例如：指示联动模块进行紧急制动操作；
所述主控制芯片U1的管脚I/O-A口接所述按键模块；所述主控制芯片U1的管脚XTI口和管脚XTO口分别连接所述晶振电路两端；所述主控制芯片U1的管脚RST口接所述复位模块；所述主控制芯片U1的管脚I/O-B口接所述联动模块，所述主控制芯片U1的管脚A/D口接所述采样模块，所述主控制芯片U1的管脚D/A口接数模校准模块；
所述主控制芯片，通过所述采样模块采集的所述滑动变阻模块的电压值变化所需时间，判断所述变化所需时间不大于设定值，为误踩油门，则启动所述联动模块。
所述晶振电路包括：第五电容C5，第六电容C6和24MHZ晶振；
所述第五电容C5一端分别接所述24MHZ晶振一端，所述主控制芯片U1的管脚XTO口，另一端接地；
所述第六电容C6一端分别接所述24MHZ晶振另一端，所述主控制芯片U1的管脚XTI口，另一端接地。
所述采样模块包括：第一电阻R1，第二电阻R2，第一电容C1，第一运放U2A，第六电阻R6，第七电阻R7，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11；其中，所述采样模块为10bitAD采样电压变化；所述第一运算U2A与电阻R2、R6、R10、R11构成运算放大电路，所述电容C1与电阻R2构成RC低通滤波器。
所述第一电阻R1一端接所述主控制芯片U1的管脚A/D口，另一端接所述第二电阻R2，所述第一电容C1，所述第一运放U2A输出端的连接端；
所述第二电阻R2另一端，所述第一电容C1另一端，所述第六电阻R6一端与所述第一运放U2A负向输入端相连；
所述第六电阻R6另一端接所述数模校准模块；
所述第一运放U2A正向输入端接所述第十电阻R10，所述第十一电阻R11连接端；
所述第十电阻R11另一端接地；
所述第十一电阻R10另一端接所述滑动变阻模块的滑片；
所述滑动变阻模块一端与所述第七电阻R7一端相连，所述滑动变阻模块另一端与所述第九电阻R9一端相连；
所述第七电阻R7另一端接电源VCC；
所述所述第九电阻R9另一端接地。
所述数模校准模块包括：第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5和第二电容C2；所述数模校准模块主要提供运算放大电路的基准电压，在基准电压发生漂移之后提供校准功能；所述电容C2有滤除电压变化纹波的作用，所述电阻R3为限流电阻。
所述第三电阻R3一端接所述主控制芯片U1的管脚D/A口，另一端分别接所述第四电阻R4，所述第五电阻R5，第二电容C2，所述第六电阻的连接端；
所述第四电阻R4另一端接所述电源VCC；
所述第五电阻R5另一端与所述第二电容C2另一端连接接地。
所述复位模块包括：第十五电阻R15，第十六电阻R16和第四电容C4；该复位模块主要提供上电复位功能；所述电阻R15可以在断电后快速把所述电容C4中的电荷释放，进而可以保护MCU的I/O口功能。
所述第十五电阻R15一端分别接所述第十六电阻R16一端，所述主控制芯片U1的管脚RST口，所述第十五电阻R15另一端接地；
所述第十六电阻R16另一端接电源VCC；
所述第四电容C4一端接所述主控制芯片U1的管脚RST口与所述第十五电阻R15连接端，另一端接地。
所述按键模块包括：第七电容C7，按键key；所述按键模块具有解除联动动作的功能；所述C7具有滤除按键按下瞬间产生的电压毛刺的功能。
所述按键key一端接所述主控制芯片U1的管脚I/O-A口，另一端接所述分别接所述第七电容C7一端，接地端；
所述第七电容C7另一端接地。
所述联动模块包括：第十二电阻R12，第二运放U2B，第十三电阻R13，第十四电阻R14，第一开关管Q1，第三电容C3，第三二极管D3，继电器J1；所述继电器J1、第一开关管Q1，第二运放U2B构成电压跟随驱动器；所述R12为上拉电阻，所述D3为稳压二极管，C3为滤波电容；
所述第十二电阻R12一端接电源VCC，另一端接所述主控制芯片U1的管脚I/O-B口与所述第二运放U2B正向输入端连接端；
所述第二运放U2B负向输入端接所述第二运放U2B输出端与所述第十三电阻R13连接端；
所述第十三电阻R13另一端接所述第一开关管Q1管脚1；
所述第一开关管Q1管脚2接地，所述第一开关管Q1管脚3接所述第三电容C3，所述第三二极管D3，所述继电器J1的连接端；
所述第三电容C3另一端，所述第三二极管D3另一端，所述继电器J1另一端连接后与电源VCC相连；
所述第十四电阻R14一端接所述第十三电阻与所述第一开关管Q1管脚1的连接端，所述第十四电阻R14另一端接地。
需要说明的是，所述按键模块还包括：第一防静电单元D1；所述联动模块还包括：第二防静电单元D2；所述采样模块还包括：第四防静电单元D4；
所述第一防静电单元D1并联于所述第七电容两端；
所述第二防静电单元D2并联于所述第十四电阻两端；
所述第四防静电单元D4并联于所述第十一电阻两端。
还需要说明的是，所述第四防静电单元D4为PESD器件具有保护放大器U2A的功能；所述第一防静电单元D1为PESD器件用于保护按键模块；
如图3所示，为本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图；该电子设备包括：如上任一所述判断车辆油门状态异常电路。
基于以上电路，对本发明工作原理进行详细说明；
设本发明技术方案中主控模块采用ARM高速系列低功耗MCU，所述滑动变阻模块采用分段式滑动电阻器R8，所述滑动电阻器R8的滑片与油门机械装置和采集模块连接，当第一次使用，在不踩油门的时候，MCU会采集一个电压作为基准值存储在内部ROM内，然后每次上电工作时都会在没踩动油门的情况下采集电压与第一次存储的电压值对比，如果超出预存值得误差范围，则启动数模校准模块进行自动电压校准；
本实施例设滑动电阻器是分段变化的，其电阻分为均等的1000份，为增大采样精确度也可以设置为更大的数值，即油门从不踩到踩到底，油门的运动距离被分为1000份，这样油门每踩动一格，采样模块采集滑动电阻上的电压值就会变化一格。
本实施例设MCU中的工作频率为4倍主频(24MHZ*4＝96MHZ)，则计时器的精度可达1/96MHZ＝10ns；MCU进行高速AD采样，把每次由于踩油门导致的电压变化份数的时间用计时器记录下来，如电压从第500份到第900份的时间，并和在程序中设定好的时间，如设置电压从第500份到第900份的时间正常为不小于900ms对比，如果记录的时间小于设定值，则MCU判断为误踩油门，也就是说油门状态异常；即通常人们误踩油门时的速度是远远高于正常踩油门的速度，此时MCU会在I/O-B处拉高电平，致使开关管Q1导通，使继电器J1处于工作状态，即联动装置工作，也就是误踩油门后通过联动装置产生制动，要想使制动停止工作，只需按动按键key，则MCU把I/O-B拉低，使继电器J1不在工作并恢复原状。
本发明利用低功耗ARM配合分段式滑动可变电阻器，通过采样模块采集滑动可变电阻器所带来的电压值变化，利用ARM中的高精度计时器得出电压值变化所需的时间，然后把变化的时间与设定值对比，即可判定出是否是误踩油门，并作出相关联动动作，使得车辆可以及时紧急制动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种判断车辆油门状态异常电路，其特征在于，包括：滑动变阻模块，采样模块，数模校准模块，复位模块，按键模块，联动模块，主控模块；
所述采样模块，用于采集上电电压与车辆油门的机械装置连接的所述滑动变阻模块的电压；
所述数模校准模块，用于根据所述主控模块的指示进行自动电压校准；
所述复位模块，用于在所述主控模块上电后复位；
所述按键模块，用于通过所述主控模块控制所述联动模块停止工作；
所述联动模块，用于根据所述主控模块的指示启动制动操作；
所述主控模块，用于根据所述采样模块采集的上电电压，指示所述数模校准模块进行自动电压校准，并根据所述采样模块采集的与车辆油门的机械装置连接的所述滑动变阻模块的电压值判断，通过所述采样模块采集的所述滑动变阻模块的电压值变化所需时间，判断所述变化所需时间不大于设定值，为误踩油门，则启动所述联动模块。
2.根据权利要求1所述的判断车辆油门状态异常电路，其特征在于，所述主控模块包括：晶振电路和主控制芯片；
所述主控制芯片的管脚I/O-A口接所述按键模块；所述主控制芯片的管脚XTI口和管脚XTO口分别连接所述晶振电路两端；所述主控制芯片的管脚RST口接所述复位模块；所述主控制芯片的管脚I/O-B口接所述联动模块，所述主控制芯片的管脚A/D口接所述采样模块，所述主控制芯片的管脚D/A口接数模校准模块。
3.根据权利要求2所述的判断车辆油门状态异常电路，其特征在于，所述晶振电路包括：第五电容、第六电容和24MHZ晶振；
所述第五电容一端分别接所述24MHZ晶振一端和所述主控制芯片的管脚XTO口，另一端接地；
所述第六电容一端分别接所述24MHZ晶振另一端和所述主控制芯片的管脚XTI口，另一端接地。
4.根据权利要求3所述的判断车辆油门状态异常电路，其特征在于，所述采样模块包括：第一电阻、第二电阻、第一电容、第一运算放大器，第六电阻R6、第七电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻；
所述第一电阻一端接所述主控制芯片的管脚A/D口，另一端分别接所述第二电阻一端、所述第一电容一端和所述第一运算放大器输出端；
所述第二电阻另一端、所述第一电容另一端、所述第六电阻一端与所述第一运算放大器负向输入端相连；
所述第六电阻另一端接所述数模校准模块；
所述第一运算放大器正向输入端分别接所述第十电阻一端和所述第十一电阻一端；
所述第十电阻另一端接地；
所述第十一电阻另一端接所述滑动变阻模块的滑片；
所述滑动变阻模块一端与所述第七电阻一端相连，所述滑动变阻模块另一端与所述第九电阻一端相连；
所述第七电阻另一端接电源VCC；
所述第九电阻另一端接地。
5.根据权利要求4所述的判断车辆油门状态异常电路，其特征在于，所述数模校准模块包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻和第二电容；
所述第三电阻一端接所述主控制芯片的管脚D/A口，另一端分别接所述第四电阻一端，所述第五电阻一端，第二电容一端和所述第六电阻的连接端；
所述第四电阻另一端接所述电源VCC；
所述第五电阻另一端与所述第二电容另一端连接并接地。
6.根据权利要求5所述的判断车辆油门状态异常电路，其特征在于，所述复位模块包括：第十五电阻、第十六电阻和第四电容；
所述第十五电阻一端分别接所述第十六电阻一端和所述主控制芯片的管脚RST口，所述第十五电阻另一端接地；
所述第十六电阻另一端接电源VCC；
所述第四电容一端接所述主控制芯片的管脚RST口与所述第十五电阻一端，另一端接地。
7.根据权利要求6所述的判断车辆油门状态异常电路，其特征在于，所述按键模块包括：第七电容和按键；
所述按键一端接所述主控制芯片的管脚I/O-A口，另一端接所述第七电容一端并接地；
所述第七电容另一端接地。
8.根据权利要求7所述的判断车辆油门状态异常电路，其特征在于，
所述联动模块包括：第十二电阻、第二运算放大器，第十三电阻、第十四电阻、第一开关管、第三电容、第三二极管和继电器；
所述第十二电阻一端接电源VCC，另一端接所述主控制芯片的管脚I/O-B口与所述第二运算放大器正向输入端；
所述第二运算放大器负向输入端接所述第二运算放大器输出端与所述第十三电阻一端；
所述第十三电阻另一端接所述第一开关管管脚1；
所述第一开关管管脚2接地，所述第一开关管管脚3分别接所述第三电容一端，所述第三二极管一端和所述继电器的一端；
所述第三电容另一端、所述第三二极管另一端和所述继电器另一端连接后与电源VCC相连；
所述第十四电阻一端接所述第十三电阻另一端与所述第一开关管管脚1，所述第十四电阻另一端接地。
9.根据权利要求8所述的判断车辆油门状态异常电路，其特征在于，所述按键模块还包括：第一防静电单元；所述联动模块还包括：第二防静电单元；所述采样模块还包括：第四防静电单元；
所述第一防静电单元并联于所述第七电容两端；
所述第二防静电单元并联于所述第十四电阻两端；
所述第四防静电单元并联于所述第十一电阻两端。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：所述权利要求1至9中任意一项所述的判断车辆油门状态异常电路。
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