專利名稱：自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車可視雷達裝置，特別是一種自動剎車式的微電腦汽車可視雷達裝置，適用于各種機動車輛的倒車場合。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代高科技，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，汽車事業(yè)在世界及中國大地蓬勃發(fā)展，但交通事故頻繁發(fā)生，給國家，企業(yè)及個人帶來巨大的經(jīng)濟損失和人員傷害。為了達到行車更安全，本申請人曾研制了一種微電腦汽車可視雷達(專利號CN00249279.2)，它可以將汽車后方全景圖像和距離顯示在液晶電視上，以便為駕駛員提供在倒車或停車時的參考。但美中不足的是在倒車中遇到危險時，只能依靠手動剎車，無法及時進行自動剎車。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要設(shè)計一種自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，它不僅可以將汽車后方全景圖像和距離顯示在駕駛室司機面前的液晶電視上，還可以在預(yù)先設(shè)置的距離上(例如1M)，能自動控制汽車剎車系統(tǒng)，實現(xiàn)汽車自動及時剎車，確保汽車、行人安全，性能穩(wěn)定可靠，全天侯使用，倒車停放安全準確。
實現(xiàn)上述目的的主要技術(shù)方案是參見附圖，它仍包括DC-DC(24V/12V)電源電路(1)、超聲波預(yù)調(diào)電路(2)、功率放大電路、前置放大電路、作為終端設(shè)備的液晶電視(7)、紅外攝像傳感器(8)、單片機和脈沖發(fā)生電路(9)、視頻信號同步分離電路(10)、以及視頻字符疊加處理電路(11)等組成，其中超聲波預(yù)調(diào)電路(2)的信號輸入端是與(AT89C51)單片機和脈沖發(fā)生電路(9)的輸出端相接，其中安裝于車廂后方的紅外攝像傳感器(8)的信號輸出端依次通過視頻信號同步分離電路(10)及視頻字符疊加處理電路(11)與(AT89C51)單片機和脈沖發(fā)生電路(9)的輸入端相接，其中作為終端顯示設(shè)備的液晶電視機(7)的信號輸入端是通過視頻字符疊加處理電路(11)與(AT89C51)單片機和脈沖發(fā)生電路(9)的信號(已經(jīng)過處理)輸出端相接，其特征是它還包括(增設(shè)有)距離預(yù)置電路(5)、氣壓電磁開關(guān)(12)、放大及驅(qū)動電路(6)所組成，所用的功率放大電路為雙路功率放大電路(30)，所用的前置放大電路為雙路帶濾波的前置放大電路(4)，其中超聲波預(yù)調(diào)電路(2)的脈沖信號輸出端與雙路功率放大電路(3)的信號輸入端相接，在汽車車廂后部設(shè)計安裝有兩組超聲波傳感器T1、T2、REC1、REC2分別與雙路功率放大電路(3)和雙路帶濾波的前置放大電路(4)相接以分別完成超聲波信號的發(fā)射與接收，其中距離預(yù)置電路(5)的信號輸入端與超聲波預(yù)調(diào)器(2)的信號輸出端相接，距離預(yù)置電路(5)的輸入端還與(AT89C51)單片機和脈沖發(fā)生電路(9)的信號輸出端相連接，距離預(yù)置電路(5)的輸出端依次與放大及驅(qū)動電路(6)和氣壓電磁開關(guān)(12)相連接，以輸出剎車用氣壓實現(xiàn)自動剎車或提醒司機注意停車(剎車)。
本發(fā)明新增設(shè)距離預(yù)置電路、氣壓電磁開關(guān)、放大及驅(qū)動電路，并且還使用兩組超聲波傳感器T1、T2、REC1、REC2(即收發(fā)傳感器和收發(fā)傳感器B)分別完成超聲波信號的發(fā)射與接收，通過單片機計算回波到達時間來確定障礙物距離(在汽車倒車時，電視顯示屏左上角顯示距離數(shù)據(jù)，距離數(shù)據(jù)能隨物體的移動而同步變化，反應(yīng)及時，物體停止移動，距離數(shù)據(jù)亦穩(wěn)定顯示)。當?shù)管囘_到預(yù)定距離時，自動發(fā)出聲音告警，當達到預(yù)定最小距離時，數(shù)據(jù)自動閃爍，伴隨聲音告警。此時司機應(yīng)注意停車，或自動剎車。該設(shè)備工作環(huán)境為-10℃-55℃，測距范圍可達5M的區(qū)域。攝像頭可視距離可達10米。


圖1為本發(fā)明的整體電路結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理圖。
其中1～DC-DC(24V/12V)電源電路，2～超聲波預(yù)調(diào)器，3～雙路功率放大電路，4～前置放大電路，5～距離預(yù)置電路，6～放大及驅(qū)動電路，7～作為終端顯示設(shè)備的液晶電視，8～超小型紅外攝像傳感器，9～(AT89C51)單片機和脈沖發(fā)生電路，10～視頻信號同步分離電路，11～視頻字符疊加處理電路，12～氣壓電磁開關(guān)。
具體實施例方式
參見附圖1、圖2可知，在本發(fā)明的具體電路中
所述的超聲波預(yù)調(diào)器電路(2)中，其中的集成塊U4可產(chǎn)生基準時間脈沖，U4的2、6腳相接并通過電容C1、C2與地相接，U4的3腳經(jīng)電容器C4和觸發(fā)器U5的4腳相接，觸發(fā)器U5的7腳經(jīng)電容器C7與倒相電路N1三級管的基極相接，倒相電路N1集電極通過C8與40KHZ振蕩器U6的4腳相接，達到控制發(fā)射脈沖寬度目的。
在所述的雙路功率放大電路(3)中，其中的40KHZ振蕩器U6的3腳與三極管N2基極相接，三極管N2發(fā)射極與三極管N3的基極相接，三極管N3集電極通過電阻R20、電感L3與+12V電源相接，N3集電極又通過電容器C12與做發(fā)射用的傳感器T2正極相接。為了獲得足夠大的發(fā)射功率和測距范圍，采用雙探頭發(fā)射。另一路功率放大器三極管N2發(fā)射極經(jīng)R45與三極管N4的基極相接，三極管N4的集電極通過電阻R19、電感L4與+12V電源相接，N4的集電極又通過電容C13與做發(fā)射用的傳感器T1正極相接。
在所述的雙路帶濾波器的前置放大電路(4)中，其中的放大器U8的1腳與接收傳感器REC2相接，前置放大器U8輸出端7腳通過電阻XR2與三極管N13基極相接。另一路帶濾波器的前置放大器U7的1腳與接收傳感器REC1相接，7腳通過電阻XR1與三極管N12基極相接，合成接收脈沖經(jīng)C36與超聲波預(yù)調(diào)器(2)集成電路U5的12腳相接。
所述的距離預(yù)置電路(5)，其中的集成電路U9的4腳經(jīng)電容器C003與超聲波預(yù)調(diào)器(2)集成電路U5的10腳相接U9的10腳經(jīng)電容器C005與集成電路U10的5腳相接，U10的6腳與電位器RR3相接。
所述的氣壓電磁開關(guān)(12)和放大及驅(qū)動電路(6)，其中的氣壓電磁開關(guān)(12)是二位三通結(jié)構(gòu)。其驅(qū)動電路三極管N14的基極經(jīng)電阻R005與集成塊U10的4腳相接。N14發(fā)射極經(jīng)二極管DD1與三極管放大器N15基極相接，N15發(fā)射極經(jīng)R009與三極管N16基極相接，N16集電極經(jīng)電阻R011與三極管N17基極相接，N17集電極經(jīng)電阻R012與三極管N18基極相接，N18集電極與繼電器相接，繼電器結(jié)點A與+24V電源相接，繼電器C點與二位三通氣壓電磁開關(guān)PK繞組相接。當在預(yù)置距離上(例如1M)，在收到回波信號后，氣壓電磁開關(guān)繞組加上+24V電壓，閥門就被打開，汽車排氣，達到剎車目的。設(shè)計中注意到不影響汽車原剎車系統(tǒng)，抗干擾性強，經(jīng)安裝實驗可行，使用和維修都很方便。
在所述的(AT89C51)單片機和脈沖發(fā)生電路(9)中，其中的單片機U1的1、4、5腳與視頻字符疊加處理電路(11)中U2的2、3、1腳相接，U1的2、3腳分別與三極管N9、N8的發(fā)射極相接。作為本終端信號處理的CPU以及指令系統(tǒng)可通過指令方式完成某一位置的字符疊加，實現(xiàn)測距數(shù)據(jù)同實況圖像疊加，串行通迅接收CPU指令，達到顯示的目的。其中的U3為脈沖發(fā)生電路，從U3的3腳輸出標準矩形脈沖與U1的14腳相接，測距精度可以從調(diào)節(jié)U3脈沖發(fā)生器的頻率獲得。
所述的視頻信號同步分離電路(10)，其中的電阻R30的一端是與小型攝像傳感器視頻輸出端相接，R30另一端經(jīng)C16、C19和三極管N5基極相接，N5的集電極通過R39、C20與視頻字符疊加處理電路(11)中的集成電路U2的17腳相接，攝像傳感器視頻輸出端的另一路通過電容C17與三極管N15的基極相接，從N15發(fā)射極輸出視頻信號與U2的24腳相接。
所述的視頻字符疊加處理電路(11)，其中的集成塊U2的24腳與三極管N15的發(fā)射極相接，U2的17腳從N5的集電極經(jīng)電阻R39輸入同步分離信號，U2的11、12腳同晶振器X1的兩端相接，并分別通過電容C11、C23與地相接，以完成測距數(shù)據(jù)的處理，從U2的21腳輸出視頻信號到三極管N6的基極，N6發(fā)射極經(jīng)電容C34輸出視頻信號到液晶電視機。
本發(fā)明所用的集成塊U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10分別為AT89C51、UPD6564、NE555、NE555、CD4098、NE555、CX20106A、4098、4081等，但也可以用其他型號的集成塊代替使用。
本發(fā)明的電路工作原理如下參照附圖1、圖2，本發(fā)明的DC/DC電源變換器輸入直流電壓15V-30V，經(jīng)過電路變換成50KC方波電壓，經(jīng)過全波整流、π型濾波，輸出+12V，+5V電壓，供整體電路使用。特點電源是DC/DC模塊，穩(wěn)定性好，波紋小，效率高，體積小。
測距系統(tǒng)超聲波預(yù)調(diào)器產(chǎn)生一定脈沖寬度的正脈沖，作為整體電路的同步脈沖。它又產(chǎn)生一定脈沖重復(fù)頻率的波門，控制功率放大器的工作狀態(tài)，使發(fā)射脈沖寬度達到要求值。
雙路功率放大器，為了滿足大客車的需要，擴大測距范圍，采用兩路發(fā)射電路。400KC方波電壓經(jīng)過N3、N4三極管功率放大分別輸出至發(fā)射傳感器T1、T2，變換成超聲波信號向前方發(fā)射。
超聲波傳感器發(fā)射出的超聲波信號當遇到汽車后部障礙物，例如人、墻壁的表面則反射回來。設(shè)置雙路前置放大器，接收傳感器接收回波信號分別經(jīng)U7、U8前置放大器濾波、放大，整形輸出到單片機AT89C51`進行數(shù)據(jù)處理。為了滿足測距范圍，采用雙路接收技術(shù)。經(jīng)過裝車實驗效果很好。
AT89C51單片機和脈沖發(fā)生電路被測目標距離是根據(jù)回波來回的時間確定的。超聲波在空氣中傳播速度為331.45米/秒，可用公式算出障礙物距離。
超小型傳感器采用1/4英寸彩色攝像感應(yīng)光電變換裝置，圖素數(shù)510(H)×492(V)。終端顯示圖像與汽車后部障礙物圖像應(yīng)為同一方向，以便司機正確判斷障礙物方向。
視頻信號同步分離電路主要功能是從攝像傳感器輸出信號中分離出同步信號。同步信號送到視頻字符疊加處理電路6465芯片完成圖像和測距數(shù)字的疊加。疊加后的信號送到終端顯示器上。本發(fā)明所用的終端顯示器是采用5.5″黑白或彩色電視機、或5.6″、7″液晶彩色電視機，電視機顯示屏上顯示后視圖像及在顯示屏左上角顯示出最近障礙物距離數(shù)據(jù)。例如″3.10M″，使司機一目了然、很直觀，當見到距離為0.60M時，數(shù)據(jù)閃爍，伴隨聲音告警，此時司機應(yīng)立即剎車。倒車時當設(shè)置適當距離(如1M)，可自動剎車。
距離預(yù)置電路本產(chǎn)品不僅能反映后視圖像和測距、數(shù)據(jù)以及報警聲，而且可以自動剎車。預(yù)防司機由于一時疏忽造成的重大交通事故。報警距離可以預(yù)先確定，例如設(shè)置1米，當汽車倒退到離人1米時，電路檢測出1米處的回波信號，此信號經(jīng)DD1二極管整流，又經(jīng)三極管N15、N16、N17和N18放大，驅(qū)動繼電器J結(jié)點C閉合。這時蓄電池+24V電壓輸入到氣壓電磁開關(guān)PK的繞組上，接通汽車排氣管道，汽車迅速排氣，剎住車輪，達到剎車目的。而行車時充氣管道暢通。電磁開關(guān)PK可安裝在汽車底部，應(yīng)采用抗干擾性強、性能穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，它包括DC-DC電源電路(1)、超聲波預(yù)調(diào)電路(2)、功率放大電路、前置放大電路、作為終端設(shè)備的液晶電視(7)、紅外攝像傳感器(8)、單片機和脈沖發(fā)生電路(9)、視頻信號同步分離電路(10)、以及視頻字符疊加處理電路(11)等組成，其中超聲波預(yù)調(diào)電路(2)的信號輸入端是與單片機和脈沖發(fā)生電路(9)的輸出端相接，其中安裝于車廂后方的紅外攝像傳感器(8)的信號輸出端依次通過視頻信號同步分離電路(10)及視頻字符疊加處理電路(11)與單片機和脈沖發(fā)生電路(9)的輸入端相接，其中作為終端顯示設(shè)備的液晶電視機(7)的信號輸入端是通過視頻字符疊加處理電路(11)與單片機和脈沖發(fā)生電路(9)的信號輸出端相接，其特征是它還包括距離預(yù)置電路(5)、氣壓電磁開關(guān)(12)、放大及驅(qū)動電路(6)所組成，所用的功率放大電路為雙路功率放大電路(3)，所用的前置放大電路為雙路帶濾波的前置放大電路(4)，其中超聲波預(yù)調(diào)電路(2)的脈沖信號輸出端與雙路功率放大電路(3)的信號輸入端相接，在汽車車廂后部設(shè)計安裝有兩組超聲波傳感器T1、T2、REC1、REC2分別與雙路功率放大電路(3)和雙路帶濾波的前置放大電路(4)相接以分別完成超聲波信號的發(fā)射與接收，其中距離預(yù)置電路(5)的信號輸入端與超聲波預(yù)調(diào)器(2)的信號輸出端相接，距離預(yù)置電路(5)的輸入端還與單片機和脈沖發(fā)生電路(9)的信號輸出端相連接，距離預(yù)置電路(5)的輸出端依次與放大及驅(qū)動電路(6)和氣壓電磁開關(guān)(12)相連接，以實現(xiàn)自動剎車或提醒司機注意剎車。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，其特征是所述的超聲波預(yù)調(diào)器電路(2)中，其中的集成塊U4可產(chǎn)生基準時間脈沖，U4的2、6腳相接并通過電容C1、C2與地相接，U4的3腳經(jīng)電容器C4和觸發(fā)器U5的4腳相接，觸發(fā)器U5的7腳經(jīng)電容器C7與倒相電路N1三級管的基極相接，倒相電路N1集電極通過C8與40KHZ振蕩器U6的4腳相接，達到控制發(fā)射脈沖的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，其特征是在所述的雙路功率放大器電路(3)中，其中的40KHZ振蕩器U6的3腳與三極管N2基極相接，三極管N2發(fā)射極與三極管N3的基極相接，三極管N3集電極通過電阻R20、電感L3與+12V電源相接，N3集電極又通過電容器C12與做發(fā)射用的傳感器T2正極相接，另一路功率放大器三極管N2發(fā)射極經(jīng)R45與三極管N4的基極相接，三極管N4的集電極通過電阻R19、電感L4與+12V電源相接，N4的集電極又通過電容C13與做發(fā)射用的傳感器T1正極相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，其特征是在所述的雙路帶濾波器的前置放大電路(4)中，其中的放大器U8的1腳與接收傳感器REC2相接，前置放大器U8輸出端7腳通過電阻XR2與三極管N13基極相接，另一路帶濾波器的前置放大器U7的1腳與接收傳感器REC1相接，7腳通過電阻XR1與三極管N12基極相接，合成接收脈沖經(jīng)C36與超聲波預(yù)調(diào)器(2)集成電路U5的12腳相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，其特征是所述的距離預(yù)置電路(5)，其中的集成電路U9的4腳經(jīng)電容器C003與超聲波預(yù)調(diào)器(2)集成電路U5的10腳相接U9的10腳經(jīng)電容器C005與集成電路U10的5腳相接，U10的6腳與電位器RR3相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，其特征是所述的氣壓電磁開關(guān)(12)和放大及驅(qū)動電路(6)，其中的氣壓電磁開關(guān)(12)是二位三通結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動電路三極管N14的基極經(jīng)電阻R005與集成塊U10的4腳相接，N14發(fā)射極經(jīng)二極管DD1與三極管放大器N15基極相接，N15發(fā)射極經(jīng)R009與三極管N16基極相接，N16集電極經(jīng)電阻R011與三極管N17基極相接，N17集電極經(jīng)電阻R012與三極管N18基極相接，N18集電極與繼電器相接，繼電器結(jié)點A與+24V電源相接，繼電器C點與二位三通氣壓電磁開關(guān)PK繞組相接，當在預(yù)置距離上(例如1M)，在收到回波信號后，氣壓電磁開關(guān)繞組加上+24V電壓，閥門就被打開，汽車排氣，進行剎車。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，其特征是在所述的(AT89C51)單片機和脈沖發(fā)生電路(9)中，其中的單片機U1的1、4、5腳與視頻字符疊加處理電路(11)中U2的2、3、1腳相接，U1的2、3腳分別與三極管N9、N8的發(fā)射極相接，作為本終端信號處理的CPU以及指令系統(tǒng)可通過指令方式完成某一位置的字符疊加，實現(xiàn)測距數(shù)據(jù)同實況圖像疊加，串行通迅接收CPU指令，達到顯示的目的，其中脈沖發(fā)生電路U3的3腳輸出標準矩形脈沖與U1的14腳相接，測距精度可以從調(diào)節(jié)U3脈沖發(fā)生器的頻率獲得。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，其特征是所述的視頻信號同步分離電路(10)，其中的電阻R30的一端是與小型攝像傳感器視頻輸出端相接，R30另一端經(jīng)C16、C19和三極管N5基極相接，N5的集電極通過R39、C20與視頻字符疊加處理電路(11)中的集成電路U2的17腳相接，攝像傳感器視頻輸出端的另一路通過電容C17與三極管N15的基極相接，從N15發(fā)射極輸出視頻信號與U2的24腳相接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，其特征是所述的視頻字符疊加處理電路(11)，其中的集成塊U2的24腳與三極管N15的發(fā)射極相接，U2的17腳從N5的集電極經(jīng)電阻R39輸入同步分離信號，U2的11、12腳同晶振器X1的兩端相接，并分別通過電容C11、C23與地相接，以完成測距數(shù)據(jù)的處理，從U2的21腳輸出視頻信號到三極管N6的基極，N6發(fā)射極經(jīng)電容C34輸出視頻信號到液晶電視機。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，其特征是本發(fā)明所用的集成塊U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10分別為AT89C51、UPD6564、NE555、NE555、CD4098、NE555、CX20106A、4098、4081等。
全文摘要
一種自動剎車式微電腦汽車可視雷達裝置，它是在現(xiàn)有技術(shù)的電路基礎(chǔ)上改進而成，其特征是它還包括距離預(yù)置電路、氣壓電磁開關(guān)、放大及驅(qū)動電路，并采用雙路功率放大電路和雙路帶濾波的前置放大電路，在車廂后部設(shè)有兩組超聲波傳感器T1、T2、REC1、REC2分別與雙路功率放大電路和雙路帶濾波的前置放大電路相接以分別完成超聲波信號的發(fā)射與接收，距離預(yù)置電路的輸入端與超聲波預(yù)調(diào)器的輸出端相接，距離預(yù)置電路的輸入端還與單片機和脈沖發(fā)生電路的信號輸出端相連接，距離預(yù)置電路的輸出端依次與放大及驅(qū)動電路和氣壓電磁開關(guān)相連接，以實現(xiàn)自動剎車或提醒司機注意剎車。本發(fā)明當?shù)管囘_到預(yù)定距離時，不僅可自動告警，并可實現(xiàn)自動剎車，確保倒車停放準確安全。
文檔編號B60T7/12GK1629021SQ20031012270
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者阮躍清 申請人:阮躍清