CN209225094U - 一种汽车行驶时手机自锁屏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车行驶时手机自锁屏系统，属于行车安全技术领域。包括主控模块、霍尔传感器模块、LCD显示模块、报警模块、继电器模块、WIFI模块、手机模块；霍尔传感器模块的输出端与主控模块的输入端连接；主控模块的输出端分别与LCD显示模块的输入端、报警模块的输入端、继电器模块的输入端、WIFI模块的输入端连接；WIFI模块的输出端分别与主控模块的输入端、手机模块的输入端连接；手机模块的输出端与WIFI模块的输入端连接；继电器模块的输出端与WIFI模块的输入端连接。本实用新型具有成本低廉、结构简单和功能稳定，能够对驾驶员开车时使用手机的行为进行有效约束，避免在行车过程中手机对于驾驶员的干扰，维护驾乘人员的生命安全等优点。

Description

一种汽车行驶时手机自锁屏系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽车行驶时手机自锁屏系统，属于行车安全技术领域。

背景技术

随着我国经济的发展和社会逐渐繁荣，汽车性能不断提升。在汽车工业高速成长的今天，我国居民的汽车保有量逐步增多。截至2017年12月底，我国私人汽车保有量已经超过3.10亿量；2018年2月底，中国已经有14.4亿移动电话用户，这意味这中国每个驾驶员都将至少拥有一部手机。随着近年来手机应用的高速发展，手机已成为个人生活或工作中不可缺少的一部分，人们对手机的依赖也愈发严重，而驾驶员这个群体，因为工作或是生活需要，也逐渐开始在开车时使用手机。2014年，上海市公安局交警总队发布的当年1至10月的690起交通死亡事故数据，因在开车时使用手机而引起的死亡事故高达204起，占29.6%，开车时使用手机的行为已经逐步成为新一代的“马路杀手”。相关数据显示，当车速达到60码时，若驾驶员低头使用手机两秒，则相当于盲开33米，一旦遇到紧急情况时，驾驶员至少需要20米的刹车制动距离。而交通事故的发生往往就在一瞬间，驾驶员在开车时使用手机时的低头与抬头间，可能就是一次生死之别，开车时使用手机的行为已逐渐成为汽车驾驶中的重大安全隐患之一。虽然大部分的驾驶员都认为在驾驶车辆的过程中使用手机是不安全的行为，但是在驾驶员“道路车辆稀少，看一下手机不会出现问题”的侥幸心理的影响下，在驾车时会频繁使用手机的行为，甚至逐渐发展成了行为惯性。随着智能手机的飞速发展，人们对于手机的依赖度急剧提升，驾驶员因开车时使用手机而发生车祸的现象不断发生。然而当今社会解决这种现象的办法却少之又少，只能依靠驾驶员因自身的素质过硬。虽然新交通法里有驾驶员开车时使用手机将会处以一定程度的处罚的条例，但是由于监控覆盖不全面以及监控难等问题，使该条例对治理驾驶员在开车时使用手机的问题所起到的效果是微乎其微的。部分驾驶员因自身安全意识薄弱或是工作生活需要而在开车时会频繁使用手机，严重干扰到交通安全秩序。因此，为了能对自控力不足的驾驶员提供行车安全的约束力，开发一种在车辆处于行驶状态时能对驾驶员手机进行自动锁屏的系统是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是驾驶员因开车时使用手机而发生车祸的现象不断发生，严重干扰到交通安全秩序和人身财产安全的问题，提出了一种汽车行驶时手机自锁屏系统。

本实用新型具体由以下技术方案实现:

本实用新型提出了一种汽车行驶时手机自锁屏系统，包括主控模块、霍尔传感器模块、LCD显示模块、报警模块、继电器模块、WIFI模块、手机模块；其中，所述霍尔传感器模块的输出端与主控模块的输入端连接；所述主控模块的输出端分别与LCD显示模块的输入端、报警模块的输入端、继电器模块的输入端、WIFI模块的输入端连接；所述WIFI模块的输出端分别与主控模块的输入端、手机模块的输入端连接；所述手机模块的输出端与WIFI模块的输入端连接；所述继电器模块的输出端与WIFI模块的输入端连接。

作为本实用新型的优选技术方案：所述主控模块为STC89C52单片机。

作为本实用新型的优选技术方案：所述霍尔传感器模块为霍尔传感器电路，包括电压比较器、LED发光二极管、滑动变阻器、电阻、电容、磁类传感器；所述磁类传感器的输出端与电压比较器的正向输入端连接；所述电压比较器的反向输入端与滑动变阻器的滑片端连接；所述滑动变阻器的一端分别与磁类传感器的电源端、电压比较器的电源端、电阻的一端连接；所述滑动变阻器的另一端分别与磁类传感器的接地端、电压比较器的接地端、电容的一端连接；所述电阻的另一端与LED发光二极管的正极连接；所述LED发光二极管的负极分别与电压比较器的输出端、电容的另一端连接。

作为本实用新型的优选技术方案：所述LCD显示模块为LCD1602显示屏。

作为本实用新型的优选技术方案：所述报警模块为报警电路，包括三极管、电阻、扬声器；所述电阻的一端与三极管的基极连接；所述三极管的发射极与扬声器的一端连接。

作为本实用新型的优选技术方案：所述继电器模块为继电器电路，包括继电器、三极管、第一二极管、第一电阻、第二电阻、LED发光二极管；所述三极管的基极与第一电阻的一端连接；所述三极管的发射极分别与继电器的一端、第二电阻的一端、第一二极管的负极连接；所述继电器的另一端分别与第一二极管的正极、LED发光二极管的负极连接；所述LED发光二极管的正极与第二电阻的另一端连接。

作为本实用新型的优选技术方案：所述WIFI模块为ESP8266WIFI模块。

作为本实用新型的优选技术方案：所述系统还包括电源。

本实用新型所述一种汽车行驶时手机自锁屏系统，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本实用新型设计的汽车行驶时手机自锁屏系统采用了WIFI技术和霍尔传感器技术，通过霍尔传感器采集车辆信息并通过WIFI模块将锁屏控制信号传输到手机中，从而实现驾驶员手机自锁屏功能。该系统具有成本低廉、结构简单和功能稳定的优点，能够对驾驶员开车时使用手机的行为进行有效约束，避免在行车过程中手机对于驾驶员的干扰，能使驾驶员的注意力集中在路况上，维护驾驶员和乘客的生命安全。

附图说明

图1是本实用新型的硬件结构框图；

图2是本实用新型的手机锁屏设计流程图；

图3是本实用新型的5V电源电路图；

图4是本实用新型的3.3V电源电路图；

图5是本实用新型的主控模块电路图；

图6是本实用新型的WIFI模块接口电路图；

图7是本实用新型的霍尔传感器模块电路图；

图8是本实用新型的LCD显示模块电路图；

图9是本实用新型的继电器模块电路图；

图10是本实用新型的报警模块电路图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型设计了一种汽车行驶时手机自锁屏系统，包括主控模块、霍尔传感器模块、LCD显示模块、报警模块、WIFI模块、手机模块。STC89C52单片机作为数据分析和处理的核心，控制着霍尔传感器模块、LCD显示模块、报警模块、WIFI模块和手机模块等。霍尔传感器模块主要用来检测车辆的行驶状态，当装有永磁铁的车轮在转动时，贴近永磁铁的霍尔传感器模块会因周围磁场变化而不断产生周期性的脉冲信号，这些信号会被发送到单片机中进行处理，从而获取车辆的行驶或停止状态。WIFI模块用来构建无线局域网，使得单片机与手机能够相互通信。当霍尔传感器模块检测到车辆行驶时，单片机主控芯片在接收到霍尔传感器模块发送的脉冲信号后，通过WIFI模块向手机发送锁屏控制信号，手机在接收到控制信号后，会通过WIFI模块向单片机主控芯片发送反馈信号。继电器模块主要用于控制WIFI模块电源线路的通断，使得WIFI模块启动或关闭。继电器模块在接收到单片机主控芯片发出的启动信号后，使WIFI模块的电源线路连通，WIFI模块启动；继电器模块接收到关闭信号后，使WIFI模块的电源线路断开，WIFI模块关闭。报警模块主要有蜂鸣器电路组成，用于实现报警功能。当单片机主控芯片未接收到手机发送的反馈信号时，蜂鸣器电路会接收到单片机主控芯片发出的低电平信号，随后蜂鸣器电路将发出报警声，向用户报警。LCD显示模块主要用来显示车辆的行驶速度以及单片机与手机的连通状态。单片机主控芯片在接收到霍尔传感器模块发送的脉冲信号并处理后，会通过LCD显示模块显示车辆当前的行驶速度；单片机主控芯片在接收到手机发送的反馈信号后，会通过LCD显示模块显示单片机与手机已连接，反之，则显示未连接。

如图2所示，为本实用新型的手机锁屏设计流程图。手机锁屏是一款基于Android平台的自主开发的应用程序，主要实现手机锁屏和向单片机主控芯片发送反馈信号的功能。该手机在启动后，会启动侦听功能，持续侦听是否有控制信号传输过来；当侦听到有控制信号传输过来时，会进行手机锁屏操作，并通过WIFI模块向单片机发送反馈信号。

此系统还包括电源模块。电源模块则给整个系统进行供电，保证系统中的各个模块稳定、正常的工作。

如图3所示，为本实用新型的5V电源电路图。5V电源电路用于给整个系统提供足够的工作电压。整个电源模块由一个12V车载电瓶接口（JP1），一个680uF的电解电容C1，一个LM2596S稳压芯片U1,一个1N5824肖特基二极管D1，一个33uH的电感L1和一个220uF的电解电容C2组成。由于该系统安装在汽车上，可以由车载电瓶进行供电。而本系统的正常运行需要5V电压供电，因此需要对车载电瓶的12V电源电压进行降压处理，降压芯片为LM2596S，在LM2596S的Vin引脚输入12V电压，可以直接在2号引脚输出5V电压。电容C1在电路中起稳压和滤波作用，保证电路电压的稳定。肖特基二极管D1、电感L1和电解电容C2的作用则是在LM2596S芯片处于关断状态下可以使输出电流持续。

如图4所示，为本实用新型的3.3V电源电路图。3.3V电源电路是为了满足系统中ESP8266WIFI模块的工作电压需求。该电路由一个1uF瓷片电容C3、一个0.1uF瓷片电容C4和一个AMS1117-3.3V降压芯片U2组成。在AMS1117-3.3V芯片的1号引脚处直接输入5V电源，就可以直接在2号引脚处输出3.3V稳定电压。降压芯片在1、2引脚处接入C3和C4电容，起到滤除电源和地之间干扰信号的作用，保证了电路输出电压的稳定。

如图5所示，为本实用新型的主控模块电路图。本实用新型采用的STC89C52单片机主控模块电路包括电源电路、复位电路、时钟电路。单片机采用5V电源供电。复位电路具有上电自动复位和手动复位功能：当复位电路上电时，电容C5开始充电，电阻R1上有电流，RST管脚输入高电平，单片机自动复位；当手动按下按键S1时，电容C5开始放电，当按键松下后，C5又开始充电，电阻R1上有电流，RST管脚输入高电平，单片机自动复位。单片机的时钟电路采用12MHz的晶振，震荡回路交联电容使用22PF的瓷片电容C6和C7，以稳定震荡频率。

如图6所示，为本实用新型的WIFI模块接口电路图。WIFI模块在系统中用于构建无线局域网，使单片机主控芯片和手机能够相互通信。当传感器模块检测到车辆运行信息后，单片机主控芯片通过WIFI模块发送控制信号到手机中，手机应用执行锁屏操作。本实用新型采用已经集成好的ESP8266WIFI模块，因为高频电路对天线设计、元器件摆放、电路走线等有着严格的要求，直接使用集成完好的WIFI模块可以很好地避免此类问题，使得本系统性能更稳定。ESP8266WIFI模块具有集成好的接口模块供用户连线。整个模块由3.3V电压供电，在该成品模块中需要使用的引脚有：URXD，它是模块的数据输入接口，用于接收单片机向WIFI模块发送的数据，它与单片机的TXD引脚相连；UTXD，它是模块的数据输出接口，用于向单片机发送数据，它与单片机的RXD引脚相连。

如图7所示，为本实用新型的霍尔传感器模块电路图。霍尔传感器模块电路用于检测车辆的行驶速度。整个电路由一个LM393电压比较器（U1A）、一个LED指示灯LED2、一个10K的滑动变阻器R5、一个10K的电阻R6、一个0.1uF瓷片电容C12、一个A3144磁类传感器JP3组成。当带有小磁铁的车轮开始转动，小磁铁接近磁类传感器时，磁类传感器的输出电压变小，此时LM393的同相端电压小于反相端电压，LM393向单片机P3_2口输出低电平信号，LED指示灯LED2开始发亮；当小磁铁远离磁类传感器时，磁类传感器的输出电压变高，此时LM393的同相端电压大于反相端电压，LM393向单片机的P3_2口输出高电平信号，LED2熄灭。

如图8所示，为本实用新型的LCD显示模块电路图。LCD显示模块主要用于显示汽车当前的行驶速度以及单片机主控芯片与手机的连接情况。LCD显示模块采用LCD1602显示屏，使用 5V电压供电。LCD1602共有16个引脚，1引脚接地；2引脚为电源接口，接正电源；3引脚为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最低，接地时对比度最高；4引脚为寄存器选择端，接单片机的P1_0口，根据单片机主控芯片发出的高低电平信号选择数据或是指令寄存器；5引脚为读写信号端，接单片机的P1_1口，根据单片机主控芯片发出的控制信号选择读或写操作；6引脚为使能端，接单片机的P1_2口，当6引脚由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令；7-14引脚为8位双向数据线，分别与单片机主控芯片的P0_0~P0_7口相连，用于接收单片机发出的数据信号；15引脚为背光源正极，16引脚为背光源负极，用于控制LCD显示屏的背光，使得LCD屏上的显示内容在亮度较大的环境中也可以被清楚得看到。

如图9所示，为本实用新型的继电器模块电路图。继电器模块电路用于控制WIFI模块电源电路的通断。继电器模块电路由一个继电器K1、一个8550三极管Q1、一个1N4148二极管D2、一个5.1k的电阻R7、一个1k的电阻R8和一个LED发光二极管LED3组成。当霍尔传感器模块检测到车辆开始运行后，单片机通过P1_4口向三极管的基极发送低电平信号，此时三极管导通，其集电极处有电流产生，继电器的电磁铁吸合，继电器启动，LED灯发光，WIFI模块电源连通并开始正常工作；当传感器模块检测到车辆停止运行后，单片机通过P1_4口向三极管发送高电平信号，三极管截止，此时其集电极处无电流产生，继电器的电磁铁弹开，继电器关闭，LED灯熄灭，WIFI模块电源断开并停止工作。继电器的4脚和5脚之间串联有续流二极管D2，以防止继电器在断开时产生反电动势损坏元器件。

如图10所示，为本实用新型的报警模块电路图。报警模块用于提醒车主按要求将手机接入WIFI模块创建的无线局域网，以保障系统的正常运行。整个模块由一个8550型号的三极管Q2，一个5.1k电阻R9和一个扬声器Speaker组成。VCC为5V电压供电，GND为接地引脚。该模块与单片机的P15口引脚相连，当单片机主控芯片需要报警时，P1_5口引脚输出低电平信号，使得三极管导通，扬声器通电并发出报警音。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种汽车行驶时手机自锁屏系统，其特征在于：包括主控模块、霍尔传感器模块、LCD显示模块、报警模块、继电器模块、WIFI模块、手机模块；其中，所述霍尔传感器模块的输出端与主控模块的输入端连接；所述主控模块的输出端分别与LCD显示模块的输入端、报警模块的输入端、继电器模块的输入端、WIFI模块的输入端连接；所述WIFI模块的输出端分别与主控模块的输入端、手机模块的输入端连接；所述手机模块的输出端与WIFI模块的输入端无线连接；所述继电器模块的输出端与WIFI模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的汽车行驶时手机自锁屏系统，其特征在于：所述主控模块为STC89C52单片机。

3.根据权利要求1所述的汽车行驶时手机自锁屏系统，其特征在于：所述霍尔传感器模块为霍尔传感器电路，包括电压比较器、LED发光二极管、滑动变阻器、电阻、电容、磁类传感器；所述磁类传感器的输出端与电压比较器的正向输入端连接；所述电压比较器的反向输入端与滑动变阻器的滑片端连接；所述滑动变阻器的一端分别与磁类传感器的电源端、电压比较器的电源端、电阻的一端连接；所述滑动变阻器的另一端分别与磁类传感器的接地端、电压比较器的接地端、电容的一端连接；所述电阻的另一端与LED发光二极管的正极连接；所述LED发光二极管的负极分别与电压比较器的输出端、电容的另一端连接。

4.根据权利要求1所述的汽车行驶时手机自锁屏系统，其特征在于：所述LCD显示模块为LCD1602显示屏。

5.根据权利要求1所述的汽车行驶时手机自锁屏系统，其特征在于：所述报警模块为报警电路，包括三极管、电阻、扬声器；所述电阻的一端与三极管的基极连接；所述三极管的发射极与扬声器的一端连接。

6.根据权利要求1所述的汽车行驶时手机自锁屏系统，其特征在于：所述继电器模块为继电器电路，包括继电器、三极管、第一二极管、第一电阻、第二电阻、LED发光二极管；所述三极管的基极与第一电阻的一端连接；所述三极管的发射极分别与继电器的一端、第二电阻的一端、第一二极管的负极连接；所述继电器的另一端分别与第一二极管的正极、LED发光二极管的负极连接；所述LED发光二极管的正极与第二电阻的另一端连接。

7.根据权利要求1所述的汽车行驶时手机自锁屏系统，其特征在于：所述WIFI模块为ESP8266WIFI模块。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的汽车行驶时手机自锁屏系统，其特征在于：所述系统还包括电源。