自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明的自行車智能指示系統(tǒng)包括單片機最小系統(tǒng)模塊、傾角感應(yīng)模塊、光敏觸發(fā)模塊、壓力觸發(fā)模塊、太陽能供電模塊、點陣LED顯示模塊以及微動開關(guān)。本發(fā)明的優(yōu)點是以太陽能充電管理和升壓進行供電，運用多種傳感器協(xié)控感知觸發(fā)平衡功能，無需人為操作，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動指示控制；在光線昏暗時，自行車行駛過程中尾燈自動感知顯示行駛圖標并調(diào)整光照靈敏度；當自行車轉(zhuǎn)向及剎車時，系統(tǒng)使用傾角傳感器外接雙電壓比較器，防止系統(tǒng)因行駛過程中的抖動而產(chǎn)生誤觸發(fā)，提高騎行的安全性；系統(tǒng)采用分模設(shè)計與組裝，小巧便捷，功能完整，適用于人們的出行需要。
【專利說明】自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通工具的指示控制領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用點陣LED、多種傳感器和 單片機的自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 自行車可以說是與我們的生活息息相關(guān)，無論是代步還是健身，自行車都以其輕 巧便捷，低碳環(huán)保等優(yōu)點作為許多人的選擇。但是隨著自行車的日益增多，自行車的安全事 故也層出不窮。研究表明大多數(shù)自行車的安全事故都發(fā)生在自行車轉(zhuǎn)彎或剎車等過程，其 中以光線昏暗的夜晚尤為突出。在許多自行車聚集使用的地區(qū)，如學(xué)校、工廠等地，在上下 班或者用餐時間段，大量自行車在狹窄的道路上行進，尤其在夜晚路燈光線昏暗，有的路段 甚至沒有路燈，自行車本身又沒有車燈，這樣自行車在夜晚相撞的情況時有發(fā)生。
[0003] 太陽能移動電源具有節(jié)能、環(huán)保、方便、安全、壽命長、適用廣等特點，具有廣闊的 使用價值。它的干凈清潔、永久性、靈活性等優(yōu)點為新能源開發(fā)帶來了無限的創(chuàng)新空間。太 陽能移動電源采用太陽光能，無需市電，無需后期運行費用，節(jié)約用電，是國家大力推廣使 用的綠色環(huán)保節(jié)能能源。它可任意安裝，不受位置限制，安裝使用簡單，哪里有陽光哪里就 有電，其科技含量高，技術(shù)先進，故障率低，基本免維護，維修量極少，操作簡單，只要輕輕一 按就有電源輸出。當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國 際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行"陽光計劃"，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng) 濟發(fā)展的新動力。從長遠來看，隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進以及新的光電轉(zhuǎn)換裝置的 發(fā)明，各國對環(huán)境的保護和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射 能比較切實可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。
[0004] 單片機體積小巧、質(zhì)量輕、價格便宜，在各種領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。單片機的最明顯的優(yōu) 勢，就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中。
[0005] 隨著世界的不斷發(fā)展，人們不再滿足于手工操作，因而對自動化、機械化的要求越 來越多。傳感器的出現(xiàn)則實現(xiàn)了自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。在人類進入信息時代的 今天，人們的一切社會活動都是以信息獲取與信息轉(zhuǎn)換為中心的，傳感器作為信息獲取與 信息轉(zhuǎn)換的重要手段，是信息科學(xué)最前端的一個陣地，是實現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)技術(shù)之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為提高自行車騎行時的安全性和節(jié)能需求，本發(fā)明提供一種智能、簡單、環(huán)保、人 性化的自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方 法，其特征是包括：其組成包括單片機系統(tǒng)，太陽能供電系統(tǒng)，光敏觸發(fā)系統(tǒng)，壓力觸發(fā)系 統(tǒng)，傾角傳感系統(tǒng)，剎車系統(tǒng)，點陣LED顯示系統(tǒng)；其中太陽能供電模塊2腳連接單片機系統(tǒng) 1腳，光敏觸發(fā)模塊3腳與壓力觸發(fā)模塊4腳通過與門5腳連接單片機系統(tǒng)1腳，傾角傳感 模塊6腳連接單片機系統(tǒng)1腳，微動開關(guān)剎車7腳連接單片機系統(tǒng)1腳，點陣LED顯示8腳 連接單片機系統(tǒng)1腳。
[0008] 所述太陽能電源模塊電路包括：太陽能板連接對地電容之后連接CN3083芯片4 腳，紅色LED連接CN3083芯片7腳，綠色LED連接CN3083芯片6腳，CN3083芯片3腳接地， CN3083芯片2腳連接電阻R2接地，CN3083芯片1腳、5腳連接電容C2和蓄電池，CN3083芯 片8腳通過對地電容C3連接CN5136芯片4腳，CN5136芯片2腳通過電感L1與1腳相連， CN5136芯片1腳通過二極管D1連接CN5136芯片5腳，CN5136芯片5腳通過對地電容C5 與系統(tǒng)相連進行供電。
[0009] 所述光敏觸發(fā)模塊電路包括：光敏電阻對地連接LM393芯片5腳，LM393芯片4腳 連接電位器R2, LM393芯片12腳接地，LM393芯片3腳接入5V電源，LM393芯片2腳5腳 通過電阻R3相連，LM393芯片2腳通過電阻R4與單片機12腳相連。
[0010] 所述壓力觸發(fā)模塊電路包括：壓力傳感器MPX5999D芯片1腳與LM393芯片5腳相 連，LM393芯片4腳連接電位器R1，LM393芯片5腳與2腳通過電阻R3相連，LM393芯片12 腳接地，LM393芯片3腳接入5V電源，LM393芯片2腳通過電阻R2與單片機13腳相連。 [0011] 所述傾角感應(yīng)模塊電路：采用SCA60C角度傳感器8腳連接5V電源，SCA60C角度 傳感器4腳接地，SCA60C角度傳感器7腳連接LM393芯片3腳，LM393芯片2腳和8腳連接 分別連接電位器R8與R4, LM393芯片5腳連接5V電源，LM393芯片4腳接地，LM393芯片1 腳連接單片機19腳，LM393芯片6腳連接單片機18腳，LM393芯片7腳與3腳相連。
[0012] 所述微動開關(guān)電路包括：微動開關(guān)連接單片機21腳。
[0013] 所述點陣LED顯示模塊電路：1腳連接單片機37腳，顯示模塊電路2腳連接單片 機36腳，顯示模塊電路3腳連接單片機35腳，顯示模塊電路4腳連接單片機34腳，顯示模 塊電路5腳連接單片機33腳，顯示模塊電路6腳連接單片機32腳，顯示模塊電路7腳連接 單片機32腳，顯示模塊電路8腳連接單片機30腳。
[0014] 所述單片機控制模塊，采用AT89C51單片機，其電路晶振連接連個對地電容C9、 C11與單片機14、15腳相連，形成振蕩電路；電容C5通過對地電阻R17連接單片機4腳，形 成復(fù)位電路。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：
[0016] 1)所述一種自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法，太陽能供電使用CN3083芯 片，以及CN5136芯片，分別為太陽能供電的充電管理芯片和升壓DC-⑶轉(zhuǎn)換芯片。使系統(tǒng) 電壓穩(wěn)定，同時太陽能電池節(jié)約能源，綠色環(huán)保。
[0017] 2)所述一種自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法，智能化程度高，無需人為手 動控制，運用多種傳感器協(xié)控，實現(xiàn)完全自動安全指示功能。
[0018] 3)所述一種自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法，使用光敏電阻與比較器，可 以通過調(diào)節(jié)參考電平的大小來調(diào)整光照靈敏度，使自行車尾燈不僅可以在黑暗中觸發(fā)，也 可以在大霧陰天等惡劣環(huán)境中觸發(fā)開啟。
[0019] 4)所述一種自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法，使用傾角傳感器外接雙電壓 比較器，可以通過調(diào)節(jié)相應(yīng)電位器來調(diào)節(jié)角度感應(yīng)靈敏度。使自行車尾燈可以防止因行駛 過程中的抖動而產(chǎn)生的誤觸發(fā)。
[0020] 5)所述一種自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法，所采用的分模塊設(shè)計方法， 設(shè)計的PCB板分模塊焊接組裝，使整個自行車尾燈裝置易于拆卸和裝置于自行車中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為自行車尾燈智能指示控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖
[0022] 圖2為主板原理圖
[0023] 圖3為太陽能供電原理圖
[0024] 圖4為壓力觸發(fā)模塊原理圖
[0025] 圖5為傾角模塊原理圖
[0026] 圖6為點陣LED顯示模塊原理圖

【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0028] 如圖1所示，本發(fā)明所述電路包括：單片機最小系統(tǒng)模塊、傾角感應(yīng)模塊、光敏觸 發(fā)模塊、壓力觸發(fā)模塊太陽能供電模塊、點陣LED顯示模塊以及微動開關(guān)；太陽能板吸收太 陽能，轉(zhuǎn)化成不穩(wěn)定的電能，CN3083芯片穩(wěn)定電流并將電能儲存在蓄電池中，CN5136芯片 升壓，得到5V穩(wěn)定電源；光敏電阻感知光線強弱變化，隨著光強減弱，電阻變大，連接LM339 比較器電壓變大并最終超過參考電平，導(dǎo)致輸出電壓翻轉(zhuǎn)并被單片機察覺這一動作，實現(xiàn) 光敏觸發(fā)；壓力傳感器感知壓力變化，連接比較器，當電壓超過閥值電壓時產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生 閥值信號，實現(xiàn)壓力觸發(fā)；傾角傳感器SCA60C隨著傾角的變化，輸出電壓也隨之變化，連接 LM393雙電壓比較器，將模擬量電壓信號和參考固定電壓相比較，在二者幅度相等的附近， 輸出電壓產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平，觸發(fā)單片機程序，控制點陣LED顯示相應(yīng)左 轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)圖標。
[0029] 如圖2所示，主板包括單片機最小系統(tǒng)，過敏觸發(fā)模塊，RS232串口通信電路，電源 穩(wěn)壓電路，以及四個外接接線柱。單片機最小系統(tǒng)中單片機為STC89C51。14腳、15腳接有 振蕩電路，其中晶振頻率為11. 0592MHz。當給單片機加上工作所需直流電源時，振蕩器就開 始振蕩起來。振蕩電路的目的是為單片機工作提供所需的時鐘脈沖信號。其中14腳和15 腳分別對地接了一個47pF的電容，目的是防止單片機自激。同時在4腳也就是RST端外接 了一個復(fù)位電路，目的是使單片機上電開始工作時，內(nèi)部電路從初始狀態(tài)開始工作。光敏觸 發(fā)系統(tǒng)中使用了一個比較器LM339檢查光敏電阻的輸出電壓值，電位器R2是一個分壓器， 其中間抽頭給比較器LM339的4腳提供一個參考電平Vp，當輸出值超過參考電平時LM339 改變輸出Vout的狀態(tài)，產(chǎn)生閥值電壓。RS232串口通信電路使用MAX232芯片進行串口通 信，使用USB轉(zhuǎn)232連接線將系統(tǒng)與電腦相連，在Keil軟件中下載程序，進行燒錄。在電源 穩(wěn)壓電路中使用ASM1117芯片穩(wěn)定電壓，之后連接PWR2. 5直流電源插座用于連接太陽能移 動電源。
[0030] 如圖3所示，整個太陽能供電電路由CN3083和CN5136兩個芯片組成。在CN3083 芯片的VCC端（4腳）接入太陽能電池板吸收太陽能，此時太陽能從4腳進入，加入電容C1 使輸入電壓穩(wěn)定。CN3083芯片的BAT端（5腳）連接電池，BAT管腳向電池提供充電電流和 恒壓充電電壓，在充電過程中，將電能存儲在電池中。同時BAT也具有睡眠模式，在電源電 壓低于電源電壓過低鎖存閾值或者睡眠模式時，此時VCC (4腳）與BAT管腳的電壓差小于 20mV，CN3083將進入低功耗的睡眠模式，此時BAT管腳的電流小于3 μ A。在充電過程中，CH 管腳（7腳）被內(nèi)部開關(guān)拉到低電平，此時紅色LED燈亮。當充電結(jié)束時，OK管腳（6腳）被 內(nèi)部開關(guān)拉到低電平，此時綠色LED燈亮。此時從CN3083輸出的電源電壓為3 - 4V，還需 要一個升壓電路，接入CN5136芯片。電流從CN3083芯片輸出流入CN5136芯片，加入電感 和肖特基二極管可以在很大程度上影響轉(zhuǎn)換效率，電感和輸出電容則會影響輸出電壓的紋 波。電感值越小，則輸出電流能力越強，輸出紋波也越大。電容C3,輸入濾波；電容C5,輸出 濾波，使用串聯(lián)等效電阻（ESR)比較小的電容，可以保證有較小的紋波；電容C4,回路補償 電容，可以減小紋波和噪聲。電阻R3與R4對輸出電壓進行設(shè)置。
[0031] 如圖4所示，壓力傳感器產(chǎn)生0?4. 7V的模擬電壓，其中隨著壓力的增大，輸出電 壓也隨之增大。當壓力增大到一定值時，超過比較器的額定電壓，則發(fā)生反轉(zhuǎn)并被單片機捕 捉，根據(jù)相應(yīng)指令產(chǎn)生相應(yīng)動作。
[0032] 如圖5所示，傾角傳感模塊中傳感器SCA60C可精確檢測到0?90度的角度范圍， 當角度傳感器與水平面成90度的角度時，此時輸出+5V的模擬電壓。在0?90度的傾角范 圍內(nèi)，輸出的是正比于傾角大小的+〇. 5?+5V的模擬電壓信號，當角度傳感器與水平面間 的角度從90度到180度的范圍變化時，輸出端輸出的是從+5V依次變化到+0. 5V的模擬電 壓信號，因此通過測定傳感器SCA60C輸出端電壓的大小即可確定傳感器與水平面的夾角。 在傾角傳感模塊中使LM393雙電壓比較器，將一個模擬量電壓信號和一個參考固定電壓相 比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。
[0033] 如圖6所示，LED顯示模塊是由四個8*8共陽點陣組成的16*16點陣。驅(qū)動部分 使用兩個移位帶存儲器的74HC595和兩個存儲器74HC164組成。74HC595負責(zé)行掃描數(shù)據(jù)， 74HC164負責(zé)列掃描數(shù)據(jù)。列掃描采用三極管放大電流，加大掃描強度，提高點陣屏亮度。 整個顯示過程為先移出16個列數(shù)據(jù)信號，再移一個行信號，最后重復(fù)完成16行掃描。
【權(quán)利要求】
1. 一種自行車尾燈智能指示系統(tǒng)及其控制方法，其特征包括：單片機系統(tǒng)，太陽能供 電系統(tǒng)，光敏觸發(fā)系統(tǒng)，壓力觸發(fā)系統(tǒng)，傾角傳感系統(tǒng)，剎車系統(tǒng)，點陣LED顯不系統(tǒng)；其中 太陽能供電模塊2腳連接單片機系統(tǒng)1腳，光敏觸發(fā)模塊3腳與壓力觸發(fā)模塊4腳通過與 門5腳連接單片機系統(tǒng)1腳，傾角傳感模塊6腳連接單片機系統(tǒng)1腳，微動開關(guān)剎車7腳連 接單片機系統(tǒng)1腳，點陣LED顯示8腳連接單片機系統(tǒng)1腳。 1) 所述太陽能電源模塊電路包括太陽能板連接對地電容之后連接CN3083芯片4腳， 紅色LED連接CN3083芯片7腳，綠色LED連接CN3083芯片6腳，CN3083芯片3腳接地， CN3083芯片2腳連接電阻R2接地，CN3083芯片1腳、5腳連接電容C2和蓄電池，CN3083芯 片8腳通過對地電容C3連接CN5136芯片4腳，CN5136芯片2腳通過電感L1與1腳相連， CN5136芯片1腳通過二極管D1連接CN5136芯片5腳，CN5136芯片5腳通過對地電容C5 與系統(tǒng)相連進行供電。 2) 所述光敏觸發(fā)模塊電路包括光敏電阻對地連接LM393芯片5腳，LM393芯片4腳連 接電位器R2, LM393芯片12腳接地，LM393芯片3腳接入5V電源，LM393芯片2腳5腳通 過電阻R3相連，LM393芯片2腳通過電阻R4與單片機12腳相連。 3) 所述壓力觸發(fā)模塊電路包括壓力傳感器MPX5999D芯片1腳與LM393芯片5腳相連， LM393芯片4腳連接電位器Rl，LM393芯片5腳與2腳通過電阻R3相連，LM393芯片12腳 接地，LM393芯片3腳接入5V電源，LM393芯片2腳通過電阻R2與單片機13腳相連。 4) 所述傾角感應(yīng)模塊電路采用SCA60C角度傳感器8腳連接5V電源，SCA60C角度傳感 器4腳接地，SCA60C角度傳感器7腳連接LM393芯片3腳，LM393芯片2腳和8腳連接分別 連接電位器R8與R4, LM393芯片5腳連接5V電源，LM393芯片4腳接地，LM393芯片1腳 連接單片機19腳，LM393芯片6腳連接單片機18腳，LM393芯片7腳與3腳相連。 5) 所述微動開關(guān)電路包括微動開關(guān)連接單片機21腳。 6) 所述點陣LED顯示模塊電路1腳連接單片機37腳，顯示模塊電路2腳連接單片機 36腳，顯示模塊電路3腳連接單片機35腳，顯示模塊電路4腳連接單片機34腳，顯示模塊 電路5腳連接單片機33腳，顯示模塊電路6腳連接單片機32腳，顯示模塊電路7腳連接單 片機32腳，顯示模塊電路8腳連接單片機30腳。
【文檔編號】H05B37/02GK104105266SQ201410357527
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】陶洪峰, 王明慧 申請人:江南大學(xué)