CN1629021A - 自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置 - Google Patents

Abstract

一种自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，它是在现有技术的电路基础上改进而成，其特征是它还包括距离预置电路、气压电磁开关、放大及驱动电路，并采用双路功率放大电路和双路带滤波的前置放大电路，在车厢后部设有两组超声波传感器T1、T2、REC1、REC2分别与双路功率放大电路和双路带滤波的前置放大电路相接以分别完成超声波信号的发射与接收，距离预置电路的输入端与超声波预调器的输出端相接，距离预置电路的输入端还与单片机和脉冲发生电路的信号输出端相连接，距离预置电路的输出端依次与放大及驱动电路和气压电磁开关相连接，以实现自动刹车或提醒司机注意刹车。本发明当倒车达到预定距离时，不仅可自动告警，并可实现自动刹车，确保倒车停放准确安全。

Description

自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置

技术领域

本发明涉及一种汽车可视雷达装置，特别是一种自动刹车式的微电脑汽车可视雷达装置，适用于各种机动车辆的倒车场合。

背景技术

随着现代高科技，高技术产业的高速发展，汽车事业在世界及中国大地蓬勃发展，但交通事故频繁发生，给国家，企业及个人带来巨大的经济损失和人员伤害。为了达到行车更安全，本申请人曾研制了一种微电脑汽车可视雷达(专利号CN00249279.2)，它可以将汽车后方全景图像和距离显示在液晶电视上，以便为驾驶员提供在倒车或停车时的参考。但美中不足的是在倒车中遇到危险时，只能依靠手动刹车，无法及时进行自动刹车。

发明内容

本发明的目的是要设计一种自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，它不仅可以将汽车后方全景图像和距离显示在驾驶室司机面前的液晶电视上，还可以在预先设置的距离上(例如1M)，能自动控制汽车刹车系统，实现汽车自动及时刹车，确保汽车、行人安全，性能稳定可靠，全天侯使用，倒车停放安全准确。

实现上述目的的主要技术方案是：参见附图，它仍包括DC-DC(24V/12V)电源电路(1)、超声波预调电路(2)、功率放大电路、前置放大电路、作为终端设备的液晶电视(7)、红外摄像传感器(8)、单片机和脉冲发生电路(9)、视频信号同步分离电路(10)、以及视频字符叠加处理电路(11)等组成，其中超声波预调电路(2)的信号输入端是与(AT89C51)单片机和脉冲发生电路(9)的输出端相接，其中安装于车厢后方的红外摄像传感器(8)的信号输出端依次通过视频信号同步分离电路(10)及视频字符叠加处理电路(11)与(AT89C51)单片机和脉冲发生电路(9)的输入端相接，其中作为终端显示设备的液晶电视机(7)的信号输入端是通过视频字符叠加处理电路(11)与(AT89C51)单片机和脉冲发生电路(9)的信号(已经过处理)输出端相接，其特征是它还包括(增设有)距离预置电路(5)、气压电磁开关(12)、放大及驱动电路(6)所组成，所用的功率放大电路为双路功率放大电路(30)，所用的前置放大电路为双路带滤波的前置放大电路(4)，其中超声波预调电路(2)的脉冲信号输出端与双路功率放大电路(3)的信号输入端相接，在汽车车厢后部设计安装有两组超声波传感器T1、T2、REC1、REC2分别与双路功率放大电路(3)和双路带滤波的前置放大电路(4)相接以分别完成超声波信号的发射与接收，其中距离预置电路(5)的信号输入端与超声波预调器(2)的信号输出端相接，距离预置电路(5)的输入端还与(AT89C51)单片机和脉冲发生电路(9)的信号输出端相连接，距离预置电路(5)的输出端依次与放大及驱动电路(6)和气压电磁开关(12)相连接，以输出刹车用气压实现自动刹车或提醒司机注意停车(刹车)。

本发明新增设距离预置电路、气压电磁开关、放大及驱动电路，并且还使用两组超声波传感器T1、T2、REC1、REC2(即收发传感器和收发传感器B)分别完成超声波信号的发射与接收，通过单片机计算回波到达时间来确定障碍物距离(在汽车倒车时，电视显示屏左上角显示距离数据，距离数据能随物体的移动而同步变化，反应及时，物体停止移动，距离数据亦稳定显示)。当倒车达到预定距离时，自动发出声音告警，当达到预定最小距离时，数据自动闪烁，伴随声音告警。此时司机应注意停车，或自动刹车。该设备工作环境为-10℃-55℃，测距范围可达5M的区域。摄像头可视距离可达10米。

附图说明

图1：为本发明的整体电路结构方框图。

图2：为本发明的电路结构原理图。

其中：1～DC-DC(24V/12V)电源电路，2～超声波预调器，3～双路功率放大电路，4～前置放大电路，5～距离预置电路，6～放大及驱动电路，7～作为终端显示设备的液晶电视，8～超小型红外摄像传感器，9～(AT89C51)单片机和脉冲发生电路，10～视频信号同步分离电路，11～视频字符叠加处理电路，12～气压电磁开关。

具体实施方式

参见附图1、图2可知，在本发明的具体电路中：

所述的超声波预调器电路(2)中，其中的集成块U4可产生基准时间脉冲，U4的2、6脚相接并通过电容C1、C2与地相接，U4的3脚经电容器C4和触发器U5的4脚相接，触发器U5的7脚经电容器C7与倒相电路N1三级管的基极相接，倒相电路N1集电极通过C8与40KHZ振荡器U6的4脚相接，达到控制发射脉冲宽度目的。

在所述的双路功率放大电路(3)中，其中的40KHZ振荡器U6的3脚与三极管N2基极相接，三极管N2发射极与三极管N3的基极相接，三极管N3集电极通过电阻R20、电感L3与+12V电源相接，N3集电极又通过电容器C12与做发射用的传感器T2正极相接。为了获得足够大的发射功率和测距范围，采用双探头发射。另一路功率放大器三极管N2发射极经R45与三极管N4的基极相接，三极管N4的集电极通过电阻R19、电感L4与+12V电源相接，N4的集电极又通过电容C13与做发射用的传感器T1正极相接。

在所述的双路带滤波器的前置放大电路(4)中，其中的放大器U8的1脚与接收传感器REC2相接，前置放大器U8输出端7脚通过电阻XR2与三极管N13基极相接。另一路带滤波器的前置放大器U7的1脚与接收传感器REC1相接，7脚通过电阻XR1与三极管N12基极相接，合成接收脉冲经C36与超声波预调器(2)集成电路U5的12脚相接。

所述的距离预置电路(5)，其中的集成电路U9的4脚经电容器C003与超声波预调器(2)集成电路U5的10脚相接U9的10脚经电容器C005与集成电路U10的5脚相接，U10的6脚与电位器RR3相接。

所述的气压电磁开关(12)和放大及驱动电路(6)，其中的气压电磁开关(12)是二位三通结构。其驱动电路：三极管N14的基极经电阻R005与集成块U10的4脚相接。N14发射极经二极管DD1与三极管放大器N15基极相接，N15发射极经R009与三极管N16基极相接，N16集电极经电阻R011与三极管N17基极相接，N17集电极经电阻R012与三极管N18基极相接，N18集电极与继电器相接，继电器结点A与+24V电源相接，继电器C点与二位三通气压电磁开关PK绕组相接。当在预置距离上(例如1M)，在收到回波信号后，气压电磁开关绕组加上+24V电压，阀门就被打开，汽车排气，达到刹车目的。设计中注意到不影响汽车原刹车系统，抗干扰性强，经安装实验可行，使用和维修都很方便。

在所述的(AT89C51)单片机和脉冲发生电路(9)中，其中的单片机U1的1、4、5脚与视频字符叠加处理电路(11)中U2的2、3、1脚相接，U1的2、3脚分别与三极管N9、N8的发射极相接。作为本终端信号处理的CPU以及指令系统可通过指令方式完成某一位置的字符叠加，实现测距数据同实况图像叠加，串行通迅接收CPU指令，达到显示的目的。其中的U3为脉冲发生电路，从U3的3脚输出标准矩形脉冲与U1的14脚相接，测距精度可以从调节U3脉冲发生器的频率获得。

所述的视频信号同步分离电路(10)，其中的电阻R30的一端是与小型摄像传感器视频输出端相接，R30另一端经C16、C19和三极管N5基极相接，N5的集电极通过R39、C20与视频字符叠加处理电路(11)中的集成电路U2的17脚相接，摄像传感器视频输出端的另一路通过电容C17与三极管N15的基极相接，从N15发射极输出视频信号与U2的24脚相接。

所述的视频字符叠加处理电路(11)，其中的集成块U2的24脚与三极管N15的发射极相接，U2的17脚从N5的集电极经电阻R39输入同步分离信号，U2的11、12脚同晶振器X1的两端相接，并分别通过电容C11、C23与地相接，以完成测距数据的处理，从U2的21脚输出视频信号到三极管N6的基极，N6发射极经电容C34输出视频信号到液晶电视机。

本发明所用的集成块U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10分别为AT89C51、UPD6564、NE555、NE555、CD4098、NE555、CX20106A、4098、4081等，但也可以用其他型号的集成块代替使用。

本发明的电路工作原理如下：

参照附图1、图2，本发明的DC/DC电源变换器：输入直流电压15V-30V，经过电路变换成50KC方波电压，经过全波整流、π型滤波，输出+12V，+5V电压，供整体电路使用。特点：电源是DC/DC模块，稳定性好，波纹小，效率高，体积小。

测距系统：超声波预调器产生一定脉冲宽度的正脉冲，作为整体电路的同步脉冲。它又产生一定脉冲重复频率的波门，控制功率放大器的工作状态，使发射脉冲宽度达到要求值。

双路功率放大器，为了满足大客车的需要，扩大测距范围，采用两路发射电路。400KC方波电压经过N3、N4三极管功率放大分别输出至发射传感器T1、T2，变换成超声波信号向前方发射。

超声波传感器发射出的超声波信号当遇到汽车后部障碍物，例如人、墙壁的表面则反射回来。设置双路前置放大器，接收传感器接收回波信号分别经U7、U8前置放大器滤波、放大，整形输出到单片机AT89C51`进行数据处理。为了满足测距范围，采用双路接收技术。经过装车实验效果很好。

AT89C51单片机和脉冲发生电路：被测目标距离是根据回波来回的时间确定的。超声波在空气中传播速度为331.45米/秒，可用公式算出障碍物距离。

超小型传感器：采用1/4英寸彩色摄像感应光电变换装置，图素数510(H)×492(V)。终端显示图像与汽车后部障碍物图像应为同一方向，以便司机正确判断障碍物方向。

视频信号同步分离电路：主要功能是从摄像传感器输出信号中分离出同步信号。同步信号送到视频字符叠加处理电路6465芯片完成图像和测距数字的叠加。叠加后的信号送到终端显示器上。本发明所用的终端显示器是采用5.5″黑白或彩色电视机、或5.6″、7″液晶彩色电视机，电视机显示屏上显示后视图像及在显示屏左上角显示出最近障碍物距离数据。例如：″3.10M″，使司机一目了然、很直观，当见到距离为0.60M时，数据闪烁，伴随声音告警，此时司机应立即刹车。倒车时当设置适当距离(如1M)，可自动刹车。

距离预置电路：本产品不仅能反映后视图像和测距、数据以及报警声，而且可以自动刹车。预防司机由于一时疏忽造成的重大交通事故。报警距离可以预先确定，例如设置1米，当汽车倒退到离人1米时，电路检测出1米处的回波信号，此信号经DD1二极管整流，又经三极管N15、N16、N17和N18放大，驱动继电器J结点C闭合。这时蓄电池+24V电压输入到气压电磁开关PK的绕组上，接通汽车排气管道，汽车迅速排气，刹住车轮，达到刹车目的。而行车时充气管道畅通。电磁开关PK可安装在汽车底部，应采用抗干扰性强、性能稳定可靠的产品。

Claims (10)

1、一种自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，它包括DC-DC电源电路(1)、超声波预调电路(2)、功率放大电路、前置放大电路、作为终端设备的液晶电视(7)、红外摄像传感器(8)、单片机和脉冲发生电路(9)、视频信号同步分离电路(10)、以及视频字符叠加处理电路(11)等组成，其中超声波预调电路(2)的信号输入端是与单片机和脉冲发生电路(9)的输出端相接，其中安装于车厢后方的红外摄像传感器(8)的信号输出端依次通过视频信号同步分离电路(10)及视频字符叠加处理电路(11)与单片机和脉冲发生电路(9)的输入端相接，其中作为终端显示设备的液晶电视机(7)的信号输入端是通过视频字符叠加处理电路(11)与单片机和脉冲发生电路(9)的信号输出端相接，其特征是它还包括距离预置电路(5)、气压电磁开关(12)、放大及驱动电路(6)所组成，所用的功率放大电路为双路功率放大电路(3)，所用的前置放大电路为双路带滤波的前置放大电路(4)，其中超声波预调电路(2)的脉冲信号输出端与双路功率放大电路(3)的信号输入端相接，在汽车车厢后部设计安装有两组超声波传感器T1、T2、REC1、REC2分别与双路功率放大电路(3)和双路带滤波的前置放大电路(4)相接以分别完成超声波信号的发射与接收，其中距离预置电路(5)的信号输入端与超声波预调器(2)的信号输出端相接，距离预置电路(5)的输入端还与单片机和脉冲发生电路(9)的信号输出端相连接，距离预置电路(5)的输出端依次与放大及驱动电路(6)和气压电磁开关(12)相连接，以实现自动刹车或提醒司机注意刹车。

2、根据权利要求1所述的自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，其特征是所述的超声波预调器电路(2)中，其中的集成块U4可产生基准时间脉冲，U4的2、6脚相接并通过电容C1、C2与地相接，U4的3脚经电容器C4和触发器U5的4脚相接，触发器U5的7脚经电容器C7与倒相电路N1三级管的基极相接，倒相电路N1集电极通过C8与40KHZ振荡器U6的4脚相接，达到控制发射脉冲的宽度。

3、根据权利要求1所述的自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，其特征是在所述的双路功率放大器电路(3)中，其中的40KHZ振荡器U6的3脚与三极管N2基极相接，三极管N2发射极与三极管N3的基极相接，三极管N3集电极通过电阻R20、电感L3与+12V电源相接，N3集电极又通过电容器C12与做发射用的传感器T2正极相接，另一路功率放大器三极管N2发射极经R45与三极管N4的基极相接，三极管N4的集电极通过电阻R19、电感L4与+12V电源相接，N4的集电极又通过电容C13与做发射用的传感器T1正极相接。

4、根据权利要求1所述的自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，其特征是在所述的双路带滤波器的前置放大电路(4)中，其中的放大器U8的1脚与接收传感器REC2相接，前置放大器U8输出端7脚通过电阻XR2与三极管N13基极相接，另一路带滤波器的前置放大器U7的1脚与接收传感器REC1相接，7脚通过电阻XR1与三极管N12基极相接，合成接收脉冲经C36与超声波预调器(2)集成电路U5的12脚相接。

5、根据权利要求1所述的自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，其特征是所述的距离预置电路(5)，其中的集成电路U9的4脚经电容器C003与超声波预调器(2)集成电路U5的10脚相接U9的10脚经电容器C005与集成电路U10的5脚相接，U10的6脚与电位器RR3相接。

6、根据权利要求1所述的自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，其特征是所述的气压电磁开关(12)和放大及驱动电路(6)，其中的气压电磁开关(12)是二位三通结构，其驱动电路：三极管N14的基极经电阻R005与集成块U10的4脚相接，N14发射极经二极管DD1与三极管放大器N15基极相接，N15发射极经R009与三极管N16基极相接，N16集电极经电阻R011与三极管N17基极相接，N17集电极经电阻R012与三极管N18基极相接，N18集电极与继电器相接，继电器结点A与+24V电源相接，继电器C点与二位三通气压电磁开关PK绕组相接，当在预置距离上(例如1M)，在收到回波信号后，气压电磁开关绕组加上+24V电压，阀门就被打开，汽车排气，进行刹车。

7、根据权利要求1所述的自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，其特征是在所述的(AT89C51)单片机和脉冲发生电路(9)中，其中的单片机U1的1、4、5脚与视频字符叠加处理电路(11)中U2的2、3、1脚相接，U1的2、3脚分别与三极管N9、N8的发射极相接，作为本终端信号处理的CPU以及指令系统可通过指令方式完成某一位置的字符叠加，实现测距数据同实况图像叠加，串行通迅接收CPU指令，达到显示的目的，其中脉冲发生电路U3的3脚输出标准矩形脉冲与U1的14脚相接，测距精度可以从调节U3脉冲发生器的频率获得。

8、根据权利要求1所述的自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，其特征是所述的视频信号同步分离电路(10)，其中的电阻R30的一端是与小型摄像传感器视频输出端相接，R30另一端经C16、C19和三极管N5基极相接，N5的集电极通过R39、C20与视频字符叠加处理电路(11)中的集成电路U2的17脚相接，摄像传感器视频输出端的另一路通过电容C17与三极管N15的基极相接，从N15发射极输出视频信号与U2的24脚相接。

9、根据权利要求1所述的自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，其特征是所述的视频字符叠加处理电路(11)，其中的集成块U2的24脚与三极管N15的发射极相接，U2的17脚从N5的集电极经电阻R39输入同步分离信号，U2的11、12脚同晶振器X1的两端相接，并分别通过电容C11、C23与地相接，以完成测距数据的处理，从U2的21脚输出视频信号到三极管N6的基极，N6发射极经电容C34输出视频信号到液晶电视机。

10、根据权利要求1所述自动刹车式微电脑汽车可视雷达装置，其特征是本发明所用的集成块U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10分别为AT89C51、UPD6564、NE555、NE555、CD4098、NE555、CX20106A、4098、4081等。