專利名稱：一種基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路交通安全領(lǐng)域，特別涉及一種基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置的結(jié)構(gòu)及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著城市化的發(fā)展和汽車的普及，交通安全問題越來越受到人們的關(guān)注和重視。 安全是圍繞汽車的永恒主題。交通事故的頻繁所帶來的與日增多的人員傷亡和日趨巨大的財(cái)產(chǎn)損失使人們對(duì)汽車的安全性能提出了越來越高的要求，于是智能車輛應(yīng)運(yùn)而生。21世紀(jì)的汽車已經(jīng)不僅僅只是代步工具，應(yīng)是逐步智能化的汽車。研究開發(fā)智能車輛是減少交通事故、提高運(yùn)輸效率、減輕駕駛員勞動(dòng)負(fù)荷的根本途徑。20世紀(jì)80年代末期以來，美國等發(fā)達(dá)國家均加大了對(duì)智能交通系統(tǒng)的研究，而智能車輛是該系統(tǒng)的重要組成部分。公路交通特別是高速公路交通的飛速發(fā)展，帶來的不只是方便和迅捷，交通事故特別是惡性交通事故也隨之呈不斷上升趨勢(shì)。隨著汽車的廣泛普及，一些只會(huì)開，卻不熟悉、不遵守交通法規(guī)的人也加入了駕車大軍，給擁擠不堪的道路交通環(huán)境帶來了更大的負(fù)擔(dān)，交通擁堵和交通肇事現(xiàn)象屢有發(fā)生。根據(jù)法律規(guī)定，駕駛員變換車道時(shí)應(yīng)當(dāng)開啟相應(yīng)的轉(zhuǎn)向燈。據(jù)調(diào)查顯示，駕駛員變換車道時(shí)忘記打轉(zhuǎn)向燈是引起交通事故的一個(gè)重要因素。隨意變換車道，并線不打轉(zhuǎn)向燈是人們總結(jié)的十大駕駛惡習(xí)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置及其控制方法，可以在汽車行駛時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)出變換車道的信息并且自動(dòng)開啟轉(zhuǎn)向燈，從而為汽車和乘員的安全提供有利的幫助。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置，其包括轉(zhuǎn)向燈、與所述轉(zhuǎn)向燈連接的單片機(jī)控制電路板、與單片機(jī)控制電路板連接的若干傳感器，所述若干傳感器排列成一行設(shè)置在汽車前輪前端的底盤上，其中相鄰兩傳感器之間的距離小于等于車道線的寬度。優(yōu)選的，所述單片機(jī)控制電路板設(shè)有與若干傳感器連接的若干第一端口、與轉(zhuǎn)向燈和報(bào)警燈連接的第二端口、電源接腳、及接地接腳。優(yōu)選的，所述傳感器設(shè)有與單片機(jī)控制電路板的電源接腳連接的第一引腳、連接至單片機(jī)控制電路板的第一端口的第二引腳、及連接單片機(jī)控制電路板的接地接腳的第三引腳，其中第一引腳與第二引腳之間設(shè)有電阻。優(yōu)選的，該基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置還包括與所述單片機(jī)控制電路板連接的報(bào)警燈，該報(bào)警燈設(shè)置在汽車內(nèi)部的儀表盤上。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置的控制方法，其按照以下步驟進(jìn)行
1)將傳感器并排設(shè)置汽車前輪前端的底盤上，并將傳感器從左到右按順序依次編號(hào)為1、2、3. . . N(N為自然數(shù))，相鄰傳感器之間的距離小于或等于車道線的寬度；2)當(dāng)汽車開始變道時(shí)，捕捉到車道線的傳感器便輸出信號(hào)1，記錄捕捉到車道線的第一傳感器的編號(hào)X1，其中1 OC1 < N，同樣記錄捕捉到車道線的第二個(gè)和第三個(gè)傳感器編號(hào)&和X3,其中1彡&彡N，其中1彡&彡N ；3)當(dāng)?shù)谌齻€(gè)傳感器輸出為1時(shí)，開始計(jì)算X3與XI，X2的大小關(guān)系若X3> Xl且X3>X2，則說明汽車向左變道，應(yīng)開啟左轉(zhuǎn)向燈，則控制左轉(zhuǎn)向燈的單片機(jī)引腳給出高電平，控制繼電器導(dǎo)通左轉(zhuǎn)向燈電路，左轉(zhuǎn)向燈開啟；若X3< Xl且X3<X2，則說明汽車向右變道，應(yīng)開啟右轉(zhuǎn)向燈，則控制右轉(zhuǎn)向燈的單片機(jī)引腳給出高電平，控制繼電器導(dǎo)通右轉(zhuǎn)向燈電路，右轉(zhuǎn)向燈開啟；其他則不開啟轉(zhuǎn)向燈；4)若新的傳感器輸出1，同樣記錄它的編號(hào)為X4，其中1彡)(4彡隊(duì)計(jì)算出它與上一個(gè)傳感器的編號(hào)&的關(guān)系，若汽車?yán)^續(xù)沿同方向變道，則相應(yīng)的轉(zhuǎn)向燈仍然開啟；若回到原車道，則轉(zhuǎn)向燈相反若X4 > X3，則開啟左轉(zhuǎn)向燈并延遲2S ；若X4 < X3，則開啟右轉(zhuǎn)向燈并延遲2S ；若X4 = X3，說明汽車騎線行駛，這時(shí)設(shè)置在儀表盤的報(bào)警燈會(huì)閃爍，提醒駕駛員改變行駛狀態(tài)；若仍有傳感器輸出就重復(fù)以上判斷步驟。本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)(1)電路簡(jiǎn)單、可靠。此探測(cè)裝置硬件電路比較簡(jiǎn)單，檢測(cè)路面信息的可靠性較高。(2)由于合理地設(shè)計(jì)了傳感器的排布，因此檢測(cè)到車道的空間分辨率較高，有效地提高了檢測(cè)精度。(3)高靈敏度。所使用的傳感器為開關(guān)量傳感器，該開關(guān)量傳感器具有很高的靈敏度。(4)傳感器抗干擾能力強(qiáng)。根據(jù)激光特性，除了激光的入射光和反射光是最強(qiáng)的以外，其他的所有散射光的強(qiáng)度都是相同的，在此情況下，就可以完全忽略環(huán)境光對(duì)它的影響。(6)通用性較好。本設(shè)計(jì)所使用的傳感器是市面上最常見的，因此通用性較好。本發(fā)明利用一組安裝在車底盤的車道線檢測(cè)傳感器作為汽車識(shí)別車道的眼睛。當(dāng)汽車變道的同時(shí)捕捉到信號(hào)，利用單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理，自行開啟相應(yīng)的轉(zhuǎn)向燈。本發(fā)明通過自動(dòng)開啟轉(zhuǎn)向燈可輔助駕駛員在變換車道時(shí)有效地防止交通事故的發(fā)生，極大地提高車輛的安全性。本發(fā)明尤其適用于在高速公路上行駛的汽車。


圖1是本發(fā)明的基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置的單片機(jī)控制電路板的電路示意圖；圖3是圖1所示的基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置的傳感器的電路示意圖；圖4是圖1所示的轉(zhuǎn)向燈與報(bào)警燈開關(guān)電路示意圖；圖5是圖1所示的基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置的控制方法流程示意
4圖。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D1，基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置包括若干傳感器1、2、3、
4......N、單片機(jī)控制電路板20、轉(zhuǎn)向燈30、及報(bào)警燈40。報(bào)警燈40設(shè)置在汽車內(nèi)部的儀
表盤上。其中若干傳感器1、2、3、4......N、轉(zhuǎn)向燈30、及報(bào)警燈40與單片機(jī)控制電路板20
連接。其中所述轉(zhuǎn)向燈30與單片機(jī)控制電路板20通過導(dǎo)線連接。請(qǐng)參照?qǐng)D2，所述單片機(jī)控制電路板20設(shè)有與若干傳感器1、2、3、4......N連接的
若干第一端口 Po. 1 (ADO) -P0. 7 (AD7)、P1. 0-Pl. 7、Ρ2· 0-2. 2。該單片機(jī)控制電路板20還設(shè)有與轉(zhuǎn)向燈30和報(bào)警燈40連接的第二端口 Ρ2. 3-Ρ2. 5、電源接腳Vcc、及接地接腳Vss。在本實(shí)施例中用STC12C5A60S2單片機(jī)作為處理芯片，把傳感器從左到右依次編號(hào)為1 19， 其中PO 口，Pl 口的全部引腳和P2. 0 P2. 2總共19個(gè)I/O 口依次按順序連接傳感器1 19。當(dāng)其中某個(gè)引腳接收到高電平，記錄引腳的位置，從而進(jìn)行分析判斷。P2.3 P2.5* 別控制左右轉(zhuǎn)向燈和報(bào)警燈的開關(guān)電路。請(qǐng)參照?qǐng)D3，所述傳感器1、2、3、4......N各設(shè)有與單片機(jī)控制電路板20的電
源接腳Vcc連接的第一引腳11、連接至單片機(jī)控制電路板20的各第一端口 PI. 0-P1. 7、 P2. 0-2. 2、P0. 1 (ADO)-P0. 7 (AD7)的第二引腳12、及連接單片機(jī)控制電路板20的接地接腳 Vss的第三引腳13，其中第一引腳11與第二引腳12之間設(shè)有電阻R。在本實(shí)施例中傳感器1、2、3、4......N為開關(guān)量傳感器，輸出為TTL電平，避免電
平出現(xiàn)不規(guī)則輸出，接單片機(jī)引腳時(shí)，需在輸出端加上上拉電阻。當(dāng)傳感器1、2、3、4......N
的激光管(未圖示)發(fā)射出的激光照射到車道線時(shí)，被反射回來，這樣接收管就接收到大量的激光，傳感器輸出為1。反之則為0。由于傳感器在檢測(cè)黑白兩種顏色時(shí)返回信號(hào)的差異比較大，因此各個(gè)傳感器的布局間隔將影響車對(duì)路徑的識(shí)別精度。通常車道線寬度為 10 (15) cm,當(dāng)每?jī)蓚€(gè)傳感器之間的間距是大于或者等于10 (15) cm時(shí)，有可能車道線剛好在兩個(gè)傳感器之間，即兩個(gè)傳感器都無法檢測(cè)到車道線，這樣就出現(xiàn)了所謂的“迷失”。因此為了避免以上情況出現(xiàn)，本發(fā)明所述的若干傳感器中各相鄰傳感器之間的距離小于等于車道線的寬度，并且一個(gè)車道線只能同時(shí)被兩個(gè)傳感器檢測(cè)到。更具體的是各相鄰傳感器之間的距離要大于等于車道線的寬度的一半。本實(shí)施例中所述若干傳感器為19個(gè)，其中相鄰兩個(gè)傳感器的最佳間隔為9cm，布置在前保險(xiǎn)杠下邊，一字排開。請(qǐng)參照?qǐng)D4，單片機(jī)的I/O 口與PNP三極管C8550B的基極相連，經(jīng)三極管電流放大后，直接驅(qū)動(dòng)繼電器，繼電器的開和關(guān)完全由三極管的基極電平進(jìn)行控制。當(dāng)單片機(jī)I/O 口輸出高電平，PNP型三極管截止，這時(shí)繼電器不工作；反之為低電平的話，PNP型三極管導(dǎo)通，繼電器得電吸合。在繼電器的線圈兩頭加一個(gè)泄流二極管以吸收繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)， 防止干擾。上圖中AB為常開觸點(diǎn)，AC為常閉觸點(diǎn)，所以將AB觸電串聯(lián)到轉(zhuǎn)向燈和報(bào)警燈電路中。圖中當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，繼電器常開觸點(diǎn)吸合(AB導(dǎo)通)，當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，繼電器常開觸點(diǎn)斷開。為達(dá)到轉(zhuǎn)向燈和報(bào)警燈閃爍，本發(fā)明在單片機(jī)控制I/O 口輸出時(shí)會(huì)以一定頻率間斷輸出低電平，用單片機(jī)的定時(shí)器達(dá)到延時(shí)2秒的目的。
請(qǐng)參照?qǐng)D5，將傳感器并排設(shè)置在汽車前輪前端的底盤上，并將傳感器從左到右按順序依次編號(hào)為1、2、3. . . N(N為自然數(shù))，相鄰傳感器之間的距離小于或等于車道線的寬度。在本實(shí)施例中N為19。當(dāng)汽車沒有變換車道時(shí)，傳感器對(duì)應(yīng)著黑色的路面，所有傳感器輸出都為0，檢測(cè)到汽車處于沿著車道行駛，不開啟轉(zhuǎn)向燈。當(dāng)汽車開始變道時(shí)，捕捉到車道線的傳感器便輸出信號(hào)1，記錄捕捉到車道線的第一傳感器的編號(hào)&，其中1 OC1 < N，同樣記錄捕捉到車道線的第二個(gè)和第三個(gè)傳感器編號(hào)\和X3，其中1彡&彡N，其中1彡&彡N。因?yàn)檐嚨谰€有可能同時(shí)被兩個(gè)相鄰傳感器探測(cè)到，但不可能同時(shí)被第三個(gè)傳感器探測(cè)到，所以當(dāng)?shù)谌齻€(gè)傳感器輸出為1時(shí)，開始計(jì)算X3與X1，X2的大小關(guān)系若X3> Xl且X3>X2，則說明汽車向左變道，應(yīng)開啟左轉(zhuǎn)向燈，則控制左轉(zhuǎn)向燈的單片機(jī)引腳給出高電平，控制繼電器導(dǎo)通左轉(zhuǎn)向燈電路，左轉(zhuǎn)向燈開啟；若X3 < Xl且X3 < X2，則說明汽車向右變道，應(yīng)開啟右轉(zhuǎn)向燈，則控制右轉(zhuǎn)向燈的單片機(jī)引腳給出高電平，控制繼電器導(dǎo)通右轉(zhuǎn)向燈電路，右轉(zhuǎn)向燈開啟；其他則不開啟轉(zhuǎn)向燈。若新的傳感器輸出1，同樣記錄它的編號(hào)為X4，其中1 OC4 < N，計(jì)算出它與上一個(gè)傳感器的編號(hào))(3的關(guān)系，若汽車?yán)^續(xù)沿同方向變道，則相應(yīng)的轉(zhuǎn)向燈仍然開啟；若回到原車道，則轉(zhuǎn)向燈相反若X4 > X3，則開啟左轉(zhuǎn)向燈并延遲2S ；若X4 < X3，則開啟右轉(zhuǎn)向燈并延遲2S ；若X4 = X3，說明汽車騎線行駛，這時(shí)設(shè)置在儀表盤的報(bào)警燈會(huì)閃爍，提醒駕駛員改變行駛狀態(tài)；若仍有傳感器輸出就重復(fù)以上判斷步驟。本發(fā)明通過自動(dòng)開啟轉(zhuǎn)向燈可輔助駕駛員在變換車道時(shí)有效地防止交通事故的發(fā)生，極大地提高車輛的安全性。特別適用于高速公路上汽車的行駛。以上具體實(shí)施方式
僅用于說明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置，其包括轉(zhuǎn)向燈(30)，其特征在于 所述基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置還包括與所述轉(zhuǎn)向燈(30)連接的單片機(jī)控制電路板(20)、與單片機(jī)控制電路板00)連接的若干傳感器(1、2、3、4......N)，所述若干傳感器(1、2、3、4......N)排列成一行設(shè)置在汽車前輪前端的底盤上，其中相鄰兩傳感器之間的距離小于等于車道線的寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置，其特征在于所述單片機(jī)控制電路板設(shè)有與若干傳感器連接的若干第一端口、與轉(zhuǎn)向燈和報(bào)警燈連接的第二端口、電源接腳、及接地接腳。
3.如權(quán)利要求2所述的基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置，其特征在于所述傳感器設(shè)有與單片機(jī)控制電路板的電源接腳連接的第一引腳(11)、連接至單片機(jī)控制電路板的第一端口的第二引腳(12)、及連接單片機(jī)控制電路板的接地接腳的第三引腳(13)，其中第一引腳與第二引腳之間設(shè)有電阻。
4.如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置，其特征在于該基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置還包括與所述單片機(jī)控制電路板00)連接的報(bào)警燈(40)，該報(bào)警燈設(shè)置在汽車內(nèi)部的儀表盤上。
5.一種基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置的控制方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行1)將傳感器并排設(shè)置汽車前輪前端的底盤上，并將傳感器從左到右按順序依次編號(hào)為 1、2、3. . . N(N為自然數(shù))，相鄰傳感器之間的距離小于或等于車道線的寬度；2)當(dāng)汽車開始變道時(shí)，捕捉到車道線的傳感器便輸出信號(hào)1，記錄捕捉到車道線的第一傳感器的編號(hào)&，其中1 OC1 < N，同樣記錄捕捉到車道線的第二個(gè)和第三個(gè)傳感器編號(hào) X2和X3,其中1彡&彡N，其中1彡&彡N ；3)當(dāng)?shù)谌齻€(gè)傳感器輸出為1時(shí)，開始計(jì)算X3與XI，X2的大小關(guān)系若X3> Xl且X3>X2，則說明汽車向左變道，應(yīng)開啟左轉(zhuǎn)向燈，則控制左轉(zhuǎn)向燈的單片機(jī)引腳給出高電平，控制繼電器導(dǎo)通左轉(zhuǎn)向燈電路，左轉(zhuǎn)向燈開啟；若X3< Xl且X3<X2，則說明汽車向右變道，應(yīng)開啟右轉(zhuǎn)向燈，則控制右轉(zhuǎn)向燈的單片機(jī)引腳給出高電平，控制繼電器導(dǎo)通右轉(zhuǎn)向燈電路，右轉(zhuǎn)向燈開啟；其他則不開啟轉(zhuǎn)向燈；4)若新的傳感器輸出1，同樣記錄它的編號(hào)為&，其中1OC4S N，計(jì)算出它與上一個(gè)傳感器的編號(hào)&的關(guān)系，若汽車?yán)^續(xù)沿同方向變道，則相應(yīng)的轉(zhuǎn)向燈仍然開啟；若回到原車道，則轉(zhuǎn)向燈相反若X4 > X3，則開啟左轉(zhuǎn)向燈并延遲2S ；若X4 < X3，則開啟右轉(zhuǎn)向燈并延遲2S ；若X4 = X3，說明汽車騎線行駛，這時(shí)設(shè)置在儀表盤的報(bào)警燈會(huì)閃爍，提醒駕駛員改變行駛狀態(tài)；若仍有傳感器輸出就重復(fù)以上判斷步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置，其包括轉(zhuǎn)向燈，所述基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置還包括與所述轉(zhuǎn)向燈連接的單片機(jī)控制電路板、與單片機(jī)控制電路板連接的若干傳感器，所述若干傳感器排列成一行設(shè)置在汽車前輪前端的底盤上，其中相鄰兩傳感器之間的距離小于等于車道線的寬度。本發(fā)明還提供基于單片機(jī)的車道變換智能轉(zhuǎn)向提示裝置的控制方法。利用本發(fā)明可以在汽車行駛時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)出變換車道的信息并且自動(dòng)開啟轉(zhuǎn)向燈，從而為汽車和乘員的安全提供有利的幫助。
文檔編號(hào)B62D15/00GK102275543SQ201110139170
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者付寬, 仝秋紅, 吳非, 王志坤 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)