CN108583422A - 一种电动车用智能减速器 - Google Patents

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王应军
韩亚峰
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q5/00—Arrangement or adaptation of acoustic signal devices
    • B60Q5/005—Arrangement or adaptation of acoustic signal devices automatically actuated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种电动车用智能减速器，包括用于自动刹车的单片机、GPS导航模块、数据选择器、语音模块、电源模块和用于手动刹车的控制器，GPS导航模块，用于采集路面信息和电动车的行车速度，并将检测信息传递给单片机；语音模块，用于接收单片机的控制命令进行语音播报；单片机的PWM输出端和控制器的PWM输出端分别与数据选择器的输入端连接，且单片机的I/O端口与数据选择器的地址端连接，数据选择器的输出端与电动车的无刷减速器的驱动端连接。本发明将智能减速和人工手动减速相结合，智能化操作，使之更加安全有效，可在很大程度上减少交通事故，保障骑行人的安全，克服了由于人为因素不遵守交通规则的弊端。

Description

一种电动车用智能减速器
技术领域
本发明属于车辆减速技术领域，具体涉及一种电动车用智能减速器。
背景技术
电动自行车作为一种民生交通工具，因其低碳、经济、节能和便捷等特点而深受老百姓喜爱。目前电动车在我国已成为普及率最高的交通工具，全国电动自行车数量已超过2亿辆。但是，电动自行车在交通行驶中也存在着很大的安全问题，虽然根本原因在于驾驶人交通安全意识淡薄，当通过交叉路口时，明明知道应该减速或停止等待，但总是心存侥幸而不遵守交通规则，结果瞬间的一念之差就酿成了惨剧。纵观电动车市场，目前还没有能够根据不同的车速进行自动减速的电动车智能减速器。
发明内容
针对上述现有技术中描述的不足，本发明提供一种电动车用智能减速器，将电动车的减速装置实现智能化操作，使之更加安全有效，在很大程度上减少交通事故，保障骑行人的安全。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种电动车用智能减速器，包括用于自动刹车的单片机、GPS导航模块、数据选择器、语音模块、电源模块和用于手动刹车的控制器，所述GPS导航模块，用于采集路面信息和电动车的行车速度，并将检测信息传递给单片机；所述语音模块，用于接收单片机的控制命令进行语音播报；单片机的PWM输出端和控制器的PWM输出端分别与数据选择器的输入端连接，且单片机的I/O端口与数据选择器的地址端连接，数据选择器的输出端与电动车的无刷减速器的驱动端连接；所述电源模块，具有两路电压输出，一路为5V输出给单片机供电，一路是3.3V给GPS导航模块供电。
所述GPS导航模块采用G591 GPS模块，单片机为stc12c5608ad单片机，语音模块为ISD1760语音芯片；数据选择器的型号为74HCT257。
GPS导航模块的通讯端口TXD管脚与单片机的通讯端口RXD管脚连接实现通讯，单片机的一个I/O接口P2.2引脚与数据选择器的地址端S连接，用于控制减速方式；单片机的输出PWM端口P3.7引脚与数据选择器的一个输入端连接，控制器的输出PWM端口与数据选择器的另一个输入端连接；数据选择器的使能端OE接地，数据选择器的输出端与无刷减速器的驱动端连接；单片机的一个I/O接口P2.1引脚与语音模块的PLAY管脚连接用于驱动语音模块，语音模块的SS管脚与单片机的一个I/O接口P1.3引脚连接、SCLK管脚与单片机的一个I/O接口P1.2引脚连接、MOSI管脚与单片机的一个I/O接口P1.1引脚连接、MOSO管脚与单片机的一个I/O接口P1.0引脚连接。
所述单片机设置有上电复位单元，所述上电复位单元包括电解电容C1，电解电容C1的阳极与电源模块的5V输出端连接，电解电容C1的阴极与单片机的复位端口RST引脚连接，且电解电容C1的阴极接地。
所述电源模块，包括9V干电池、稳压芯片LM7805和稳压芯片LM1117，9V干电池经稳压芯片LM7805稳压后输出5V电压给单片机供电，稳压芯片LM7805稳压后的电压再经稳压芯片LM1117稳压后输出3.3V电压给GPS导航模块供电。
本发明采用GPS导航模块采集路面信息和电动车行驶速度，当导航模块检测到电动车行至交叉路口20米时，导航模块将当前行驶速度数据送至单片机，单片机做出相应判断，并由单片机的PWM来控制减速器减速的快慢。如果当前速度超过40km/h，PWM波形占空比为20%，减速快；若当前速度超过30 km/h而低于40km/h，PWM占空比30%，减速稍慢；若速度超过20 km/h而低于30 km/h，PWM占空比40%，减速更慢。若速度低于20 km/h时，占空比为50%。而且为了更好地保障骑行人的安全，每次开始减速时，都同步启动语音模块，提醒骑行人注意安全。本发明在原有手动刹车的基础上增加自动刹车模式，减少了电动车的改造量，并且为了保证减速时只能采用智能方式或者手动方式中的其中一种方式进行减速，本发明特意使用二选一的数据选择器74HCT257，避免出现混乱，而且为了不影响正常的手动减速，手动减速时能够将数据选择器的地址端电平强制拉高。本发明成本低，灵活性强，便于在电动自行车市场进行推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明控制原理图。
图2为本发明单片机的电路图。
图3为本发明数据选择器的电路图。
图4为本发明语音模块的电路图。
图5为本发明电源模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种电动车用智能减速器，如图1所示，包括用于自动刹车的单片机、GPS导航模块、数据选择器、语音模块、电源模块和用于手动刹车的控制器，所述GPS导航模块，采用G591 GPS模块，用于采集路面信息和电动车的行车速度，并将检测信息传递给单片机，所述为stc12c5608ad单片机。
所述语音模块，采用ISD1760语音芯片，用于接收单片机的控制命令进行语音播报。单片机的PWM输出端和控制器的PWM输出端分别与数据选择器的输入端连接，数据选择器的型号为74HCT257，且单片机的I/O端口与数据选择器的地址端连接，数据选择器的输出端与电动车的无刷减速器的驱动端连接。
所述电源模块，具有两路电压输出，一路为5V输出给单片机供电，一路是3.3V给GPS导航模块供电。电源模块如图5所示，包括9V干电池、稳压芯片LM7805和稳压芯片LM1117，9V干电池经稳压芯片LM7805稳压后输出5V电压给单片机供电，稳压芯片LM7805稳压后的电压再经稳压芯片LM1117稳压后输出3.3V电压给GPS导航模块供电。
如图2-3所示，GPS导航模块的通讯端口TXD管脚与单片机的通讯端口RXD管脚连接实现通讯，单片机的一个I/O接口P2.2引脚与数据选择器的地址端S连接，用于控制减速方式；单片机的输出PWM端口P3.7引脚与数据选择器的一个输入端连接，控制器的输出PWM端口与数据选择器的另一个输入端连接；数据选择器的使能端OE接地，数据选择器的输出端与无刷减速器的驱动端连接。
如图4所示，单片机的一个I/O接口P2.1引脚与语音模块的PLAY管脚连接用于驱动语音模块，语音模块的SS管脚与单片机的一个I/O接口P1.3引脚连接、SCLK管脚与单片机的一个I/O接口P1.2引脚连接、MOSI管脚与单片机的一个I/O接口P1.1引脚连接、MOSO管脚与单片机的一个I/O接口P1.0引脚连接。
并且单片机设置有上电复位单元，所述上电复位单元包括电解电容C1，电解电容C1的阳极与电源模块的5V输出端连接，电解电容C1的阴极与单片机的复位端口RST引脚连接，且电解电容C1的阴极接地。
下面针对附图对本发明的理念进行说明
图2为stc12c5608ad单片机的最小系统及本发明采用的复位电路。本发明的单片机复位电路采用的是上电复位方式，传统的上电复位电路是一个电解电容串联一个电阻，电容和电阻的具体值视不同的系统进行设置。本发明根据振荡时钟的要求将上电复位电路简化为一个10uF的电解电容。单片机的振荡时钟采用的是stc12c5608ad内部集成的8MHz的振荡时钟。
本发明中GPS导航模块负责采集交叉路口信息和行车速度的数据，该部分主要采用了G591 GPS模块，其预留有串行通信接口，且为TTL电平，与单片机的串行通信接口相连就能传输数据。本发明将G591 GPS模块的TXD接至单片机的RXD引脚，即接至stc12c5608ad单片机的10引脚。
电动车减速制动通常采用PWM驱动无刷电机的方式，PWM波形占空比不同，减速效果亦不相同，其占空比越小，减速越快。为了保证减速时只能采用智能方式或者手动方式中的其中一种方式进行减速，本发明采用二选一数据选择器74HCT257，如图3所示。在图3中，将常规控制器输出的PWM和单片机输出的PWM信号作为二选一数据选择器的两个输入端，用单片机的一个I/O口控制选择器的地址端，当地址端为“1”时选择电动自行车的常用控制器输出的PWM作为输出，当地址端为“0”时选择单片机stc12c5608ad输出的PWM波形作为输出。为了不影响正常的手动减速，手动减速时能够将地址端电平强制拉高。
本发明将74HCT257的使能端接地，保证了74HCT257能够正常工作，利用stc12c5608ad单片机的23引脚即P2.2I/O口控制74HCT257的地址端，将74HCT257的两路数据输入端分别接单片机stc12c5608ad的17引脚即P3.7和电动的常用控制器输出PWM信号的端口，74HCT257的输出端接无刷电机的驱动端。
为了保障骑行人的安全，本发明设置了语音提醒功能。在行驶过程中，当减速器开始减速时，由stc12c5608ad单片机控制语音模块进行放音，提醒骑行人开始智能减速，请注意安全。本发明的语音模块采用ISD1760语音芯片，其连接电路如图4所示。本发明采用电平放音模式，用stc12c5608ad单片机的一个I/O口控制住PLAY键，使/PLAY管脚电平持续为低，ISD1760会将其内所有语音信息播放出来，播放完毕后将/PLAY管脚电平拉高。在图4中，ISD1760的SS、SCLK、MOSI、MOSO分别接单片机的4个I/O口，本发明分别接P1.3、P1.2、P1.1、P1.0，单片机的P2.0I/O口驱动ISD1760的PLAY，内置的录音信息为“开始减速，请注意安全”。
电源模块的设计如图5所示。单片机的电源电压为5V，GPS模块的电源电压为3.3V，本发明为了安装方便，其体积要求精致小巧，所以电源部分采用一个电路两个输出端，输出电压分别为5V和3.3V，分别为单片机和GPS模块供电。在图5中，电压值为 9V 的干电池经LM7805 稳压后输出电压Uo1为5V，可以直接给单片机供电。从 LM7805 稳压到 5V 后又经AMS1117 稳压到 3.3V 后直接给 GPS模块供电。图5中的发光二极管可以标明电路是否正常工作。
上面所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电动车用智能减速器，其特征在于：包括用于自动刹车的单片机、GPS导航模块、数据选择器、语音模块、电源模块和用于手动刹车的控制器，所述GPS导航模块，用于采集路面信息和电动车的行车速度，并将检测信息传递给单片机；所述语音模块，用于接收单片机的控制命令进行语音播报；单片机的PWM输出端和控制器的PWM输出端分别与数据选择器的输入端连接，且单片机的I/O端口与数据选择器的地址端连接，数据选择器的输出端与电动车的无刷减速器的驱动端连接；所述电源模块，具有两路电压输出，一路为5V输出给单片机供电，一路是3.3V给GPS导航模块供电。
2.根据权利要求1所述的电动车用智能减速器，其特征在于：所述GPS导航模块采用G591 GPS模块，单片机为stc12c5608ad单片机，语音模块为ISD1760语音芯片；数据选择器的型号为74HCT257。
3.根据权利要求2所述的电动车用智能减速器，其特征在于：GPS导航模块的通讯端口TXD管脚与单片机的通讯端口RXD管脚连接实现通讯，单片机的一个I/O接口P2.2引脚与数据选择器的地址端S连接，用于控制减速方式；单片机的输出PWM端口P3.7引脚与数据选择器的一个输入端连接，控制器的输出PWM端口与数据选择器的另一个输入端连接；数据选择器的使能端OE接地，数据选择器的输出端与无刷减速器的驱动端连接；单片机的一个I/O接口P2.1引脚与语音模块的PLAY管脚连接用于驱动语音模块，语音模块的SS管脚与单片机的一个I/O接口P1.3引脚连接、SCLK管脚与单片机的一个I/O接口P1.2引脚连接、MOSI管脚与单片机的一个I/O接口P1.1引脚连接、MOSO管脚与单片机的一个I/O接口P1.0引脚连接。
4.根据权利要求3所述的电动车用智能减速器，其特征在于：所述单片机设置有上电复位单元，所述上电复位单元包括电解电容C1，电解电容C1的阳极与电源模块的5V输出端连接，电解电容C1的阴极与单片机的复位端口RST引脚连接，且电解电容C1的阴极接地。
5.根据权利要求1或 3所述的电动车用智能减速器，其特征在于：所述电源模块，包括9V干电池、稳压芯片LM7805和稳压芯片LM1117，9V干电池经稳压芯片LM7805稳压后输出5V电压给单片机供电，稳压芯片LM7805稳压后的电压再经稳压芯片LM1117稳压后输出3.3V电压给GPS导航模块供电。
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