CN105857277A - 一种用于电动车的红绿灯控制装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电动车的红绿灯控制装置及其使用方法，通过无线发射电路采集到路口的红绿灯信息，并根据电动车的加速度及速度信息，并将道路信息和加速度信息发送到主微处理器，通过压力传感器判断车辆的过线信息，由主微处理器判断电动车是否达到闯红灯要求，如果达到闯红灯要求，则由该处理器控制报警电路报警，并紧急制动；从而在紧急制动的同时通过报警电路报警警告，通过指示灯提示报警，尽量及时避免出现安全隐患，并在电动车上设置有测速电路和测量加速度电路，用于判断是否闯红灯，而造成不必要的经济损失，有效解决电动车误闯红灯而导致的生命财产安全的问题，大大降低事故发生的可能性，具有良好的应用前景。

Description

一种用于电动车的红绿灯控制装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于电动车的红绿灯控制装置及其使用方法，属于智能控制技术领域。

背景技术

目前，随着电动车的不断普及，电动车的数量越来越多，但是，由于电动车违反信号灯通行造成的交通事故频频发生，不仅造成交通堵塞，更会引起人员受伤，甚至出现生命危险。

因此，如何开发一种电动车红绿灯控制装置，通过有效控制该电动车安全有效的停止，试图减少此类事故发生的频率甚至规避此类事故，有效减少或避免财产损失，是急需解决的问题。

发明内容

本发明目的是为了克服现有的电动车违反信号灯通行造成的交通事故频频发生的问题。本发明用于电动车的红绿灯控制装置及其使用方法，有效解决了电动车误闯红灯而导致的生命财产安全的问题，大大降低事故发生的可能性，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于电动车的红绿灯控制装置，其特征在于：包括主微处理器、第一辅助处理器、第二辅助处理器、第三辅助处理器、压力传感器、蓝牙发送电路、蓝牙接收电路、角度测量电路、警报发声电路、加速度测量电路、速度测量电路、触摸屏电路、第一无线接收电路、第一无线发送电路、第二无线接收电路、第二无线发送电路，

所述第一辅助处理器，用于判断驾驶者所驾驶的电动车所在的路口位置，并通过蓝牙通信的方式与主微处理器进行数据传输；

所述第二辅助处理器，用于接收压力传感器的数据信息，并通过无线通信的方式与主微处理器进行数据传输；

所述第三辅助处理器，根据第一辅助处理器判别后所在的路口位置，采集正对道路的三个不同行驶方向的红绿灯信息，并分别在各行驶方向的红绿灯信息开头加一级密钥进行区分，将采集到的红绿灯信息通过无线通信的方式与主微处理器进行数据传输；

所述压力传感器安装在路口白线的压力锁上，用于判断电动车是否越过路口白线；

所述加速度测量电路，用于测量电动车的当前加速度；

所述速度测量电路，用于测量电动车的当前速度；

所述角度测量电路，用于测量电动车的当前拐弯角度，用于判断电动车的预变道方向；

所述主微处理器，用于分析处理接收到的各行驶方向的红绿灯信息、压力传感器的数据信息、当前加速度、当前速度、当前拐弯角度，和阈值对比后做出制动减速、紧急制动操作或不予警告直接放行操作；

所述警报发声电路，用于提醒驾驶者当前路口位置的红绿灯情况，并发出警告；

所述触摸屏电路，用于显示当前电动车的速度、加速度、拐弯角度、预变道方向的红绿灯信息，并可触摸控制解除此次危险强制停车模式，并恢复电动车动力；

所述第一辅助处理器通过蓝牙发送电路与蓝牙接收电路进行通信，所述压力传感器与第二辅助处理器相连接，所述第二辅助处理器通过第一无线发送电路与第一无线接收电路进行通信，所述第三辅助处理器通过第二无线发送电路与第二无线接收电路进行通信，所述蓝牙接收电路、第一无线接收电路、第二无线发送电路分别与主微处理器相连接，所述主微处理器还分别与角度测量电路、警报发声电路、加速度测量电路、速度测量电路、触摸屏电路相连接，

所述第一辅助处理器、蓝牙发送电路设置在距离路口的20米处，所述第二辅助处理器、压力传感器设置在路口白线处，所述第三辅助处理器、第二无线发送电路安装距离路口的5-10米处，所述主微处理器、角度测量电路、警报发声电路、加速度测量电路、速度测量电路、触摸屏电路集成安装在电动车上。

前述的一种用于电动车的红绿灯控制装置，其特征在于：所述阈值包括角度阈值、速度阈值、距离阈值和时间阈值，所述角度阈值为左、右各拐弯10度，主微处理器在加速度与速度采集后，通过计算通过△t=0.01s时间内计算位移元△x的值，并进行累计后求出电动车在触发压力传感器后时间阈值2秒内的运动距离，当运动距离在距离阈值3米以内时，根据角度阈值进行车辆预变道方向的判断；若检测的当前速度大于速度阈值范围，则主微处理器控制电路控制电动车紧急制动。

前述的一种用于电动车的红绿灯控制装置，其特征在于：所述主微处理器为单片机，且内设置有可反复擦写的Flash只读程序存储器。

前述的一种用于电动车的红绿灯控制装置，其特征在于：所述警报发声电路四声报警音乐集成电路和蜂鸣器。

前述的一种用于电动车的红绿灯控制装置，其特征在于：所述压力传感器是用于沥青路面荷载检测的光纤光栅压力传感器。

基于上述的一种用于电动车的红绿灯控制装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），主微处理器设定角度阈值、速度阈值、距离阈值和时间阈值，所述角度阈值为左、右各拐弯10度，所述时间阈值为2秒，所述距离阈值为3米，若检测的当前速度大于速度阈值范围，则主微处理器控制电路控制电动车减速或制动；

步骤（2），电动车逐渐进入设置在距离路口20米处线位置的第一辅助处理器、蓝牙发送电路的有效接收范围时，通过主微处理器上的蓝牙接收电路立即与该路口的蓝牙发送电路的信号进行匹配，在距离路口10-20米内匹配完成，执行步骤（3）；若匹配未完成，则警报发生电路进行报警；

步骤（4）主微处理器的蓝牙接收端标志位置高位，确定电动车所处的路口位置；

步骤（5），电动车行驶至距离路口5-10米时，主微处理器的第二无线接收电路开始接收正对道当前路的三个不同行驶方向的红绿灯信息，并分别在各行驶方向的红绿灯信息开头加一级密钥进行区分，将采集到的红绿灯信息通过第二无线发送电路发送给主微处理器，并使能主微处理器的压力测试端口；

步骤（6），主微处理器实时检测有无压力感应，若无继续检测，直到出现压力感应；

步骤（7），第二辅助处理器发送压力信息给主微处理器，并将压力信息的压力标志位置位，主微处理器的压力测试端口置高，则表示电动车已过路口白线；

步骤（8），主微处理器立刻判断此时的电动车转向灯的打开情况以区分驾驶者的欲变道方向，若检测到电平为高，则根据电动车转向灯的方向进行变道行驶；若未检测到电平为高，则根据角度传感器分析此时安装在电动车头的当前角度偏移和角加速度，超过左右10度角度阈值时，则判断其变道方向，此时通过左右方向判定变道方向，进行变道行驶；若未超过左右10度角度阈值时，则电动车沿当前道直行；

步骤（9），主微处理器根据判断到的行车方向以及红绿灯信息，得到当前路口欲变道方向的红绿灯剩余时间，并根据当前车速、当前加速度，判断是否允许通过，若不允许通过，则警告发生电路告警并紧急制动；若能允许通过，则安全通过。

本发明的有益效果是：本发明的用于电动车的红绿灯控制装置及其使用方法，通过无线发射电路采集到路口的红绿灯信息，并根据电动车的加速度及速度信息，并将道路信息和加速度信息发送到主微处理器，通过压力传感器判断车辆的过线信息，由主微处理器判断电动车是否达到闯红灯要求，如果达到闯红灯要求，则由该处理器控制报警电路报警，并紧急制动；从而在紧急制动的同时通过报警电路报警警告，通过指示灯提示报警，尽量及时避免出现安全隐患，并在电动车上设置有测速电路和测量加速度电路，用于判断和控制电动车的运行速度不能太高以防止出现来不及控制的情况，而造成不必要的经济损失，有效解决电动车误闯红灯而导致的生命财产安全的问题，大大降低事故发生的可能性，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的用于电动车的红绿灯控制装置的系统框图。

图2是本发明的用于电动车的红绿灯控制装置使用方法的流程图。

图3是本发明的蓝牙发送电路的位置示意图。

图4是本发明的压力传感器的的位置示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明做进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的用于电动车的红绿灯控制装置，包括主微处理器、第一辅助处理器、第二辅助处理器、第三辅助处理器、压力传感器、蓝牙发送电路、蓝牙接收电路、角度测量电路、警报发声电路、加速度测量电路、速度测量电路、触摸屏电路、第一无线接收电路、第一无线发送电路、第二无线接收电路、第二无线发送电路，

所述第一辅助处理器，用于判断驾驶者所驾驶的电动车所在的路口位置，并通过蓝牙通信的方式与主微处理器进行数据传输；

所述第二辅助处理器，用于接收压力传感器的数据信息，并通过无线通信的方式与主微处理器进行数据传输；

所述第三辅助处理器，根据第一辅助处理器判别后所在的路口位置，采集正对道路的三个不同行驶方向的红绿灯信息，并分别在各行驶方向的红绿灯信息开头加一级密钥进行区分，将采集到的红绿灯信息通过无线通信的方式与主微处理器进行数据传输；

所述压力传感器安装在路口白线的压力锁上，用于判断电动车是否越过路口白线；

所述加速度测量电路，用于测量电动车的当前加速度；

所述速度测量电路，用于测量电动车的当前速度；

所述角度测量电路，用于测量电动车的当前拐弯角度，用于判断电动车的预变道方向；

所述主微处理器，用于分析处理接收到的各行驶方向的红绿灯信息、压力传感器的数据信息、当前加速度、当前速度、当前拐弯角度，和阈值对比后做出制动减速、紧急制动操作或不予警告直接放行操作；

所述警报发声电路，用于提醒驾驶者当前路口位置的红绿灯情况，并发出警告；

所述触摸屏电路，用于显示当前电动车的速度、加速度、拐弯角度、预变道方向的红绿灯信息，并可触摸控制解除此次危险强制停车模式，并恢复电动车动力；

所述第一辅助处理器通过蓝牙发送电路与蓝牙接收电路进行通信，所述压力传感器与第二辅助处理器相连接，所述第二辅助处理器通过第一无线发送电路与第一无线接收电路进行通信，所述第三辅助处理器通过第二无线发送电路与第二无线接收电路进行通信，所述蓝牙接收电路、第一无线接收电路、第二无线发送电路分别与主微处理器相连接，所述主微处理器还分别与角度测量电路、警报发声电路、加速度测量电路、速度测量电路、触摸屏电路相连接，

所述第一辅助处理器、蓝牙发送电路设置在距离路口的20米处，所述第二辅助处理器、压力传感器设置在路口白线处，所述第三辅助处理器、第二无线发送电路安装距离路口的5-10米处，所述主微处理器、角度测量电路、警报发声电路、加速度测量电路、速度测量电路、触摸屏电路集成安装在电动车上。

所述阈值包括角度阈值、速度阈值、距离阈值和时间阈值，所述角度阈值为左、右各拐弯10度，主微处理器在加速度与速度采集后，通过计算通过△t=0.01s时间内计算位移元△x的值，并进行累计后求出电动车在触发压力传感器后时间阈值2秒内的运动距离，当运动距离在距离阈值3米以内时，根据角度阈值进行车辆预变道方向的判断；若检测的当前速度大于速度阈值范围，则主微处理器控制电路控制电动车紧急制动。

所述主微处理器为单片机，且内设置有可反复擦写的Flash只读程序存储器。

所述警报发声电路四声报警音乐集成电路和蜂鸣器，当判定电动车需要紧急制动或减速时，该微处理器需要该报警电路报警，从而给予乘客提示，尽量减少乘客的损伤。

所述压力传感器是用于沥青路面荷载检测的光纤光栅压力传感器，在能够测量的范围内，若检测到的此时路面荷载压强在此范围内，则触发第二辅助处理器的第一无线发射电路开启发送模式，发送信息，压力标志位press位置位，并且，连接上述主微处理器的第已无线接收电路在接收模式下，接收端子置位接收标志信息高位时，表示车已过线。

如图2所示，基于上述的用于电动车的红绿灯控制装置的使用方法，包括以下步骤，

步骤（1），主微处理器设定角度阈值、速度阈值、距离阈值和时间阈值，所述角度阈值为左、右各拐弯10度，所述时间阈值为2秒，所述距离阈值为3米，若检测的当前速度大于速度阈值范围，则主微处理器控制电路控制电动车减速或制动；

步骤（2），电动车逐渐进入设置在距离路口20米处线位置的第一辅助处理器、蓝牙发送电路的有效接收范围时，通过主微处理器上的蓝牙接收电路立即与该路口的蓝牙发送电路的信号进行匹配，在距离路口10-20米内匹配完成，执行步骤（3）；若匹配未完成，则警报发生电路进行报警；

步骤（4）主微处理器的蓝牙接收端标志位置高位，确定电动车所处的路口位置；

步骤（5），电动车行驶至距离路口5-10米时，主微处理器的第二无线接收电路开始接收正对道当前路的三个不同行驶方向的红绿灯信息，并分别在各行驶方向的红绿灯信息开头加一级密钥进行区分，将采集到的红绿灯信息通过第二无线发送电路发送给主微处理器，并使能主微处理器的压力测试端口；

步骤（6），主微处理器实时检测有无压力感应，若无继续检测，直到出现压力感应；

步骤（7），第二辅助处理器发送压力信息给主微处理器，并将压力信息的压力标志位置位，主微处理器的压力测试端口置高，则表示电动车已过路口白线；

步骤（8），主微处理器立刻判断此时的电动车转向灯的打开情况以区分驾驶者的欲变道方向，若检测到电平为高，则根据电动车转向灯的方向进行变道行驶；若未检测到电平为高，则根据角度传感器分析此时安装在电动车头的当前角度偏移和角加速度，超过左右10度角度阈值时，则判断其变道方向，此时通过左右方向判定变道方向，进行变道行驶；若未超过左右10度角度阈值时，则电动车沿当前道直行；

步骤（9），主微处理器根据判断到的行车方向以及红绿灯信息，得到当前路口欲变道方向的红绿灯剩余时间，并根据当前车速、当前加速度，判断是否允许通过，若不允许通过，则警告发生电路告警并紧急制动；若能允许通过，则安全通过。

下面介绍本发明的一具体实施过程中，具体如下：

（1）通过如图3所示，设置在距离路口20米处线位置的蓝牙发送电路I\II\III\IV四路，确定了电动车具体所在路口图4中ABCD具体一路；

（2）通过主微处理器接收来自除当前所在路口以外的其他三个路口的3组红绿灯信息，（假设当前处在A路口，在收到BCD3路信息的时候，首先以判断直行支路上的三个行驶方向的指示灯为标准），则分别接收B、C、D三路口的左向、前向、右向交通信息，通过该无线发送电路和无线接收电路分别发送和接收实时的交通信号指示灯信息，并将采集到的数据信息进行区分和设置标志位后传送给主微处理器；

（3）通过判定是否触发如图4所示i\ii\iii\iv虚线所示四路用于沥青路面荷载检测的压力传感器，开始检测电动车转向灯的情况与角度传感器的数据获取情况；

（4）通过所述测速电路，检测电动车速度，若速度超过一定范围，则制动减速，通过主微处理器控制电动车提前减速或紧急停止；

（5）主微处理器根据判断到的行车方向以及红绿灯信息，得到当前路口欲变道方向的红绿灯剩余时间，并根据当前车速、当前加速度，判断是否允许通过，若不允许通过，则警告发生电路告警并紧急制动；若能允许通过，则安全通过。

综上所述，本发明的用于电动车的红绿灯控制装置及其使用方法，通过无线发射电路采集到路口的红绿灯信息，并根据电动车的加速度及速度信息，并将道路信息和加速度信息发送到主微处理器，通过压力传感器判断车辆的过线信息，由主微处理器判断电动车是否达到闯红灯要求，如果达到闯红灯要求，则由该处理器控制报警电路报警，并紧急制动；从而在紧急制动的同时通过报警电路报警警告，通过指示灯提示报警，尽量及时避免出现安全隐患，并在电动车上设置有测速电路和测量加速度电路，用于判断和控制电动车的运行速度不能太高以防止出现来不及控制的情况，而造成不必要的经济损失，有效解决电动车误闯红灯而导致的生命财产安全的问题，大大降低事故发生的可能性，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于电动车的红绿灯控制装置，其特征在于：包括主微处理器、第一辅助处理器、第二辅助处理器、第三辅助处理器、压力传感器、蓝牙发送电路、蓝牙接收电路、角度测量电路、警报发声电路、加速度测量电路、速度测量电路、触摸屏电路、第一无线接收电路、第一无线发送电路、第二无线接收电路、第二无线发送电路，

所述第一辅助处理器，用于判断驾驶者所驾驶的电动车所在的路口位置，并通过蓝牙通信的方式与主微处理器进行数据传输；

所述第二辅助处理器，用于接收压力传感器的数据信息，并通过无线通信的方式与主微处理器进行数据传输；

所述第三辅助处理器，根据第一辅助处理器判别后所在的路口位置，采集正对道路的三个不同行驶方向的红绿灯信息，并分别在各行驶方向的红绿灯信息开头加一级密钥进行区分，将采集到的红绿灯信息通过无线通信的方式与主微处理器进行数据传输；

所述压力传感器安装在路口白线的压力锁上，用于判断电动车是否越过路口白线；

所述加速度测量电路，用于测量电动车的当前加速度；

所述速度测量电路，用于测量电动车的当前速度；

所述角度测量电路，用于测量电动车的当前拐弯角度，用于判断电动车的预变道方向；

所述主微处理器，用于分析处理接收到的各行驶方向的红绿灯信息、压力传感器的数据信息、当前加速度、当前速度、当前拐弯角度，和阈值对比后做出制动减速、紧急制动操作或不予警告直接放行操作；

所述警报发声电路，用于提醒驾驶者当前路口位置的红绿灯情况，并发出警告；

所述触摸屏电路，用于显示当前电动车的速度、加速度、拐弯角度、预变道方向的红绿灯信息，并可触摸控制解除此次危险强制停车模式，并恢复电动车动力；

所述第一辅助处理器通过蓝牙发送电路与蓝牙接收电路进行通信，所述压力传感器与第二辅助处理器相连接，所述第二辅助处理器通过第一无线发送电路与第一无线接收电路进行通信，所述第三辅助处理器通过第二无线发送电路与第二无线接收电路进行通信，所述蓝牙接收电路、第一无线接收电路、第二无线发送电路分别与主微处理器相连接，所述主微处理器还分别与角度测量电路、警报发声电路、加速度测量电路、速度测量电路、触摸屏电路相连接，

所述第一辅助处理器、蓝牙发送电路设置在距离路口的20米处，所述第二辅助处理器、压力传感器设置在路口白线处，所述第三辅助处理器、第二无线发送电路安装距离路口的5-10米处，所述主微处理器、角度测量电路、警报发声电路、加速度测量电路、速度测量电路、触摸屏电路集成安装在电动车上。

2.根据权利要求1所述的一种用于电动车的红绿灯控制装置，其特征在于：所述阈值包括角度阈值、速度阈值、距离阈值和时间阈值，所述角度阈值为左、右各拐弯10度，主微处理器在加速度与速度采集后，通过计算通过△t=0.01s时间内计算位移元△x的值，并进行累计后求出电动车在触发压力传感器后时间阈值2秒内的运动距离，当运动距离在距离阈值3米以内时，根据角度阈值进行车辆预变道方向的判断；若检测的当前速度大于速度阈值范围，则主微处理器控制电路控制电动车紧急制动。

3.根据权利要求1所述的一种用于电动车的红绿灯控制装置，其特征在于：所述主微处理器为单片机，且内设置有可反复擦写的Flash只读程序存储器。

4.根据权利要求1所述的一种用于电动车的红绿灯控制装置，其特征在于：所述警报发声电路四声报警音乐集成电路和蜂鸣器。

5.根据权利要求1所述的一种用于电动车的红绿灯控制装置，其特征在于：所述压力传感器是用于沥青路面荷载检测的光纤光栅压力传感器。

6.基于权利要求1所述的一种用于电动车的红绿灯控制装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），主微处理器设定角度阈值、速度阈值、距离阈值和时间阈值，所述角度阈值为左、右各拐弯10度，所述时间阈值为2秒，所述距离阈值为3米，若检测的当前速度大于速度阈值范围，则主微处理器控制电路控制电动车减速或制动；

步骤（2），电动车逐渐进入设置在距离路口20米处线位置的第一辅助处理器、蓝牙发送电路的有效接收范围时，通过主微处理器上的蓝牙接收电路立即与该路口的蓝牙发送电路的信号进行匹配，在距离路口10-20米内匹配完成，执行步骤（3）；若匹配未完成，则警报发生电路进行报警；

步骤（4）主微处理器的蓝牙接收端标志位置高位，确定电动车所处的路口位置；

步骤（5），电动车行驶至距离路口5-10米时，主微处理器的第二无线接收电路开始接收正对道当前路的三个不同行驶方向的红绿灯信息，并分别在各行驶方向的红绿灯信息开头加一级密钥进行区分，将采集到的红绿灯信息通过第二无线发送电路发送给主微处理器，并使能主微处理器的压力测试端口；

步骤（6），主微处理器实时检测有无压力感应，若无继续检测，直到出现压力感应；

步骤（7），第二辅助处理器发送压力信息给主微处理器，并将压力信息的压力标志位，主微处理器的压力测试端口置高，则表示电动车已过路口白线；

步骤（8），主微处理器立刻判断此时的电动车转向灯的打开情况以区分驾驶者的欲变道方向，若检测到电平为高，则根据电动车转向灯的方向进行变道行驶；若未检测到电平为高，则根据角度传感器分析此时安装在电动车头的当前角度偏移和角加速度，超过左右10度角度阈值时，则判断其变道方向，此时通过左右方向判定变道方向，进行变道行驶；若未超过左右10度角度阈值时，则电动车沿当前道直行；

步骤（9），主微处理器根据判断到的行车方向以及红绿灯信息，得到当前路口欲变道方向的红绿灯剩余时间，并根据当前车速、当前加速度，判断是否允许通过，若不允许通过，则警告发生电路告警并紧急制动；若能允许通过，则安全通过。