CN204242411U - 基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统 - Google Patents

Abstract

基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，包括安装在车库内的多个红外线传感器、LED点阵屏，每一个红外线传感器包括红外发射电路、红外接收电路，红外接收电路连接A/D转换电路，红外发射电路、A/D转换电路连接处理器模块U1，处理器模块U1连接声光报警模块和LED点阵屏。本实用新型基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，利用红外线测距传感器检测停车场内车位边线各点与所停入车辆的垂直距离，并加以综合分析，以判断车辆是否驶入。将车位车辆的驶入状态显示到车库尾部的点阵式LED点阵屏，提示此车司机是否将车完全驶入本车位而没有压线，以方便司机对车辆作出调整。

Description

基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统

技术领域

本实用新型一种基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，用于汽车泊车安全监测。

背景技术

随着私有小汽车的逐渐增多，国内各大商业场所均开始规划并建设室内地下停车场。由于目前众多地下停车场存在重收费、轻管理的现实，许多地下停车场常常有不按标线停车的车主，使得停车场内时常发生车位紧张的情况。许多地下停车场虽然在大楼外部的地面上设置了电子指示牌提示剩余车位数，但由于场内未按标线停车，电子指示牌也不能正确显示剩余车位，使得不少商家只能关闭电子指示牌，为要停车的车主带来了诸多不便。

   现有的地下收费停车场基本以无人值守为主，而车流量大的室外停车场一般也仅有收费员人工监管，一旦有车辆乱停乱放，收费员也难以完全监管到位。

发明内容

本实用新型提供一种基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，利用红外线测距传感器检测停车场内车位边线各点与所停入车辆的垂直距离，并加以综合分析，以判断车辆是否驶入。将车位车辆的驶入状态显示到车库尾部的点阵式LED点阵屏，提示此车司机是否将车完全驶入本车位而没有压线，以方便司机对车辆作出调整。

本实用新型采取的技术方案为：

基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，包括安装在车库内的多个红外线传感器、LED点阵屏，每一个红外线传感器包括红外发射电路、红外接收电路，红外接收电路连接A/D转换电路，红外发射电路、A/D转换电路连接处理器模块U1，处理器模块U1连接声光报警模块和LED点阵屏。

所述红外线传感器为7个：1#~7#红外线传感器，其中1#~6#红外线传感器设置在车位标线的外边界与内边界所夹区域，7#红外线传感器位于车位标线内边界所围成区域的中央位置。

所述多个红外线传感器设置在车位标线的外边界与内边界所夹地面凿开的凹槽内。

所述LED点阵屏立式安装、与地面垂直。

所述声光报警模块包括发光二极管D2、蜂鸣器BUZ1，发光二极管D2、蜂鸣器BUZ1连接处理器模块U1。

所述A/D转换电路包括ADC0808模数转换器，ADC0808模数转换器连接处理器模块U1。

所述LED点阵屏连接两个锁存器，采用两个锁存器分别来对行、列线进行驱动控制，LED点阵屏的行、列线接到两个锁存器的并行输出口上。

所述处理器模块U1为单片机ATmega16。

本实用新型基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，技术效果如下：

1)、能在未按标线停车的情况下，将车位末端的LED点阵屏显示为“！”，使得司机能在后视镜中看到并及时进行调整。

2)、通过LED点阵屏的提示，使车主主动将车停在自己选定的车位内，有助于高效的利用停车场有限的空间。

3)、能较为准确的检测出车主在停车场内，是否在自己选定的车位按标线停车，有助于停车场的停车规范及安全管理，减少摩擦纠纷。

附图说明

图1为本实用新型装置的电气原理图；

图2为本实用新型装置的红外线传感器安装示意图；

图3为本实用新型装置的LED点阵屏安装示意图；

图4为本实用新型装置的红外线传感器与处理器模块U1连接示意图；

图5为本实用新型装置的声光报警电路图；

图6为本实用新型装置的A/D转换电路图；

图7为本实用新型装置的LED点阵屏驱动电路图；

图8为本实用新型装置的稳压电源电路图。

具体实施方式

基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，包括安装在车位标线外边界1内的多个红外线传感器、LED点阵屏3，每一个红外线传感器包括红外发射电路、红外接收电路，红外接收电路连接A/D转换电路，红外发射电路、A/D转换电路连接处理器模块U1，处理器模块U1连接声光报警模块和LED点阵屏3。

本实用新型基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，以红外测距传感器为依托，将其运用在停车场的车位标线外边界1各车位的边线及中央，使之能够检测小汽车是否按照边线标记驶入停车场的车位范围内。同时在车位末端以LED点阵屏3的形式告知车主此时小汽车是否已经按要求进入车位，车主可以通过驾驶室左窗的后视镜看到LED点阵屏3的提示信息。若未按要求驶入，LED点阵屏3显示为“！”，并有蜂鸣器报警；若按要求驶入，LED点阵屏3显示为“√”；若此时无车，LED点阵屏3显示为“—”。

红外传感器的测距基本原理为红外发射电路的红外发光管发出红外光，由红外接收电路的光敏接收管接收发射光。根据发射光的强弱可以判断所测的距离，由于接收管接收的光强是随与发光管的距离变化而变化的，因而，距离近则接收光强，距离远则接收光弱。

红外传感器的测距主要由红外发射电路、红外接收电路、A/D转换电路，ATmega16芯片等部分完成。其组成框图如图1所示。

其工作原理为：单片机上电发射红外信号，由红外接收电路以及A/D转换电路的工作，将转换结果通过单片机处理后输出车辆是否遮盖当前测量点。

每一对高灵敏度红外线传感器包括红外发射电路和接收电路。这两部分都设置在场地边线上的某一点。（考虑地面的实际情况，两者尽可能的接近即可，不能重叠。）接收电路的输出则接到单片机控制电路的输入端。当接收电路收到发射电路的红外信号时，可以产生一个表示红外线从发出经过漫反射到接收电路的传播距离L的模拟信号。将此模拟信号经过A/D转换电路转换为数字信号。经过单片机对数字信号的判断，我们设定若L≤80cm，则说明距该点不远处有障碍物（车轮或底盘），即车辆停在了测量点上方；若L＞80cm，则说明让红外线反射回来的点比较远，说明测量点上方没有大的障碍物，即车辆未停在测量点上方。

红外线传感器的安装位置：

    本实用新型在库内安装红外线传感器的位置如图2的圆圈位置所示，其中1#-6#红外传感器分别设置在车位标线的外边界与内边界所夹区域，7#红外线传感器设置在车位标线内边界2所围成的区域中央。本实用新型中停车位的车位标线内边界2是以一个标准车位的尺寸即3.0米（宽）×5.3米（长）为例的。红外线传感器均设置在从地面凿开的凹槽内。

LED点阵屏3的安装位置：

    本实用新型在车位标线外边界1内安装的LED点阵屏3位置如图3的黑色矩形方块所示。该LED点阵屏3安装在车尾处，紧贴车位标线左端内边界延长线，并与车位标线下端内边界平行。LED点阵屏3长度为0.5m，高为0.3m，采用立式安装，与地面垂直。

系统工作原理：

    红外传感器1#-7#分别与单片机ATmega16的7个输入端（对应单片机ATmega16的PA0-PA6）相连。此外，再选择一个输出端与指示灯相连。主要设备连接关系如图4所示。

图5是单片机和声光报警模块。该电路主要功能是读取ADC0808和两个8位拨码开关的值，然后判断门槛值后，来驱动LED灯D2、蜂鸣器BUZ1以及LED点阵屏3。电路由ATmega16单片机U1，电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C1、C2，晶振Y1,NPN三级管Q1、Q2，LED灯D2，蜂鸣器LS1，两个8位拨码开关S1、S2组成。ATmega16单片机是主控芯片。PC端口为传感器信号经AD转换后的数码信号。PA端口外接8位拨码开关，用以设定上限值；PB端口外接8位拨码开关，用以设定下限；它们设定好后的值被ATmega16采集并与PC端口采集的数据进行比较；而PC端口则接收ADC0808输出的8位数字信号。单片机PD6、PD7引脚通过电阻R4、R5分别连接到三极管Q1、Q2的基极，来控制三极管导通和关闭，从而控制LED灯D2和蜂鸣器BUZ1。PD6、PD7为高电平，三极管导通，5V电源通过R2、R3电阻，三极管Q1、Q2施加到D2、LS1上，然后D2就发光，蜂鸣器就鸣叫，反之关闭三极管截止。

图6是AD转换电路。ADC0808是一种较为常用的8路模拟量输入，8位数字量输出的逐次比较式ADC芯片。该电路主要功能是读取红外测距传感器QP2Y0A02YK的值，本实用新型针对每个车位安装了5个红外测距传感器QP2Y0A02YK，当有车进入车位，传感器实时采集数据并通过ADC0808N将传感器采集并发出的模拟信号转换成8位的数字信号。然后将数字信号传递给单片机进行处理。

图7是LED点阵屏3的驱动电路。本系统采用两个74HC595锁存器分别来对行、列线进行驱动控制，其带有2级锁存移位输出功能。如图所示，LED点阵的行、列线接到74HC595的8位并行输出口上，由单片机控制数据的输出，利用74HC595的锁存输出功能，电路共用同一个移位时钟SCK和数据锁存时钟RCK，可级联多片74HC595以构成更大LED点阵屏的列驱动电路。此结构还可在75HC595的使能端通过PWM波进行灰度调节。

图8是稳压电源电路，此电路的主要功能是将24V直流电经过降压输出5V，并且在开关电源电压波动下，保持5V电压稳定输出。该电路由LM2575 DC/DC稳压芯片U7，电阻R7、R8，电容C3、C4，电感L3，快恢复二极管D4。C9是输入稳压滤波，C8是5V电压输出稳压滤波，保证电压稳定性，减少干扰。L1是DC/DC变换过程中的储能元件。快恢复二极管D4在这里起续流及箝位的作用。在利用LM2575设计电路时，应注意以下几点（以LM2575T-5.0为例）。（1）电感的选择：根据输出的电压档次、最大输入电压Vin(MAX)、最大负载电流Iload（MAX）等参数选择电感时可参照相应的电感曲线图来查找所需采用的电感值。（2）输入输出电容的选择：输入电容应大于47μF，并要求尽量靠近电路。而输出电容推荐使用的电容量为100μF～470μF，其耐压值应大于额定输出的1.5～2倍。对于5V电压输出，推荐使用耐压值为16V的电容。（3）二极管的选择：二极管的额定电流值应大于最大负载电流的1.2倍，但考虑到负载短路的情况，二极管的额定电流值应大于LM2575的最大电流限制；另外二极管的反向电压应大于最大输入电压的1.25倍。具体参数见电路图。

工作流程：

根据单片机收到的信息，经过一系列的分析，单片机可以判断出此时汽车与库位的位置关系。如汽车准确入库，未发生压线现象，则LED点阵屏显示为“√”；如果汽车压线，未准确入库，则LED点阵屏显示为“！”，同时蜂鸣器发出警报；如果汽车未入库，则指示灯显示为“—”。

本过程需要单片机控制，保证检测一定时间之后就再检测一次，使得指示灯能按车库的最新情况提示车库状态。本流程首先是依次判断红外线传感器1#-6#中是否存在任意一个测得其上方有障碍物（即车底盘），如果红外线传感器1#-6#存在任意一个测出上方有障碍物，则直接判定该汽车没有正确驶入指定车库，存在压线情况，LED点阵屏3为“！”，同时蜂鸣器BUZ1发出警报；如果红外线传感器1#-6#均未测出上方有障碍物，则继续根据红外线传感器7#的测量结果判断车辆的停靠状态。此时如果红外线传感器7#测出其上方无障碍物，说明此时车位为空；而如果红外线传感器7#测出其上方存在障碍物，则说明此时车辆已正确入库。

Claims (8)

1.基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，包括安装在车位标线外边界（1）内的多个红外线传感器、LED点阵屏（3），其特征在于，每一个红外线传感器包括红外发射电路、红外接收电路，红外接收电路连接A/D转换电路，红外发射电路、A/D转换电路连接处理器模块U1，处理器模块U1连接声光报警模块和LED点阵屏（3）。

2.根据权利要求1所述基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，其特征在于，所述红外线传感器为7个：1#~7#红外线传感器，其中1#~6#红外线传感器设置在车位标线外边界（1）和车位标线内边界（2）所夹区域，7#红外线传感器位于车位标线内边界（2）所围成的区域中央。

3.根据权利要求1所述基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，其特征在于，所述多个红外线传感器设置在车位标线外边界（1）和车位标线内边界（2）所夹地面凿开的凹槽内。

4.根据权利要求1所述基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，其特征在于，所述LED点阵屏（3）立式安装、与地面垂直。

5.根据权利要求1所述基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，其特征在于，所述声光报警模块包括发光二极管D2、蜂鸣器BUZ1，发光二极管D2、蜂鸣器BUZ1连接处理器模块U1。

6.根据权利要求1所述基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，其特征在于，所述A/D转换电路包括ADC0808模数转换器，ADC0808模数转换器连接处理器模块U1。

7.根据权利要求1所述基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，其特征在于，所述LED点阵屏（3）连接两个锁存器，采用两个锁存器分别来对行、列线进行驱动控制，LED点阵屏（3）的行、列线接到两个锁存器的并行输出口上。

8.根据权利要求1或5或6所述基于红外测距的汽车泊车辅助安全报警系统，其特征在于，所述处理器模块U1为单片机ATmega16。