專利名稱：智能型汽車車速變化顯示燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種顯示燈，具體地說(shuō)，涉及一種安裝在汽車尾部、可實(shí)時(shí)顯示汽車加速、減速信息的智能型汽車車速變化顯示燈，該顯示燈可有效地防止汽車追尾事故的發(fā)生。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著汽車擁有量的增加、車速的提高，交通事故呈直線上升。其中，汽車追尾事故尤為突出。特別是在高速公路上，一旦發(fā)生汽車追尾事故多數(shù)是車毀人亡，有時(shí)甚至發(fā)生幾輛車乃至十幾輛車連環(huán)追尾碰撞的惡性交通事故，損失慘重。隨著科技的進(jìn)步，人們逐漸意識(shí)到完全杜絕交通事故是不可能的，但是，主動(dòng)減少、預(yù)防交通事故、避免人員傷害是可能的。據(jù)調(diào)查，對(duì)于90％以上的交通事故來(lái)說(shuō)，如果駕駛員能提前一秒鐘采取應(yīng)急措施，交通事故(車禍)是可以避免的。通過(guò)分析追尾碰撞事故原因，我們也發(fā)現(xiàn)其主要原因是后面的車輛與前面的車輛距離過(guò)近，后面的車輛來(lái)不及采取應(yīng)急措施。在事故調(diào)查中，追尾車司機(jī)有一句共同的話“……我立刻踩剎車，但來(lái)不及了”?！皝?lái)不及”就是說(shuō)采取緊急制動(dòng)的時(shí)間不夠。當(dāng)前面車司機(jī)發(fā)現(xiàn)前方路面出現(xiàn)情況或障礙物時(shí)，會(huì)減速或滑行，但是，后面車司機(jī)往往不知道前面出現(xiàn)情況，以及前面車已減速，仍然保持原來(lái)的速度，導(dǎo)致無(wú)意識(shí)中縮短了兩車之間的距離，隨著兩車距離的減少，當(dāng)后面車司機(jī)意識(shí)到前面可能發(fā)現(xiàn)情況，再采取措施已經(jīng)來(lái)不及了，車已經(jīng)撞到了前面車的車尾。
所以，如果能夠發(fā)明一種顯示燈，安裝在汽車尾部，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地將本車的加速、恒速、減速信息及時(shí)告知后面車輛，后面車輛司機(jī)獲得此信息后主動(dòng)提前采取相應(yīng)措施，始終保持兩車之間的安全距離，就能避免車輛追尾碰撞事故的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述原因，本實(shí)用新型的目的是提供一種安裝在汽車尾部、可實(shí)時(shí)反應(yīng)汽車加速、減速信息的智能型汽車車速變化顯示燈。該車速變化顯示燈不僅能夠?qū)崟r(shí)反映本車的加速信息，更重要的是它可以實(shí)時(shí)反應(yīng)本車的減速信息即采取制動(dòng)前的滑行減速階段，告知后面車司機(jī)及時(shí)采取相應(yīng)措施，避免追尾碰撞事故的發(fā)生。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案一種智能型汽車車速變化顯示燈，它由微處理器芯片、車速變化顯示燈和電源電路構(gòu)成；所述微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸入口與汽車車速檢測(cè)傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端相連，微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸出口直接與車速變化顯示燈相連；所述微處理器芯片為本實(shí)用新型的核心部件，它每隔一定的采樣周期讀取一次車速檢測(cè)傳感器輸出的信號(hào)，計(jì)算此時(shí)汽車的速度，并與前次計(jì)算的車速進(jìn)行比較；如果汽車車速發(fā)生變化，則微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸出口就輸出控制信號(hào)，使車速變化顯示燈工作。
所述微處理器的工作頻率范圍設(shè)定在100HZ至5KHZ之間(相對(duì)應(yīng)車速達(dá)到20km/h左右時(shí)開始工作)，采樣周期為1/4秒。
所述車速變化顯示燈包括減速狀態(tài)顯示燈，該減速狀態(tài)顯示燈與所述微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸出口相連。所述車速變化顯示燈還包括加速狀態(tài)顯示燈，該加速狀態(tài)顯示燈與所述微處理器芯片的另一數(shù)據(jù)輸出口相連。所述車速變化顯示燈還包括恒速狀態(tài)顯示燈，該恒速狀態(tài)顯示燈與所述微處理器芯片的又一數(shù)據(jù)輸出口相連。
所述車速檢測(cè)傳感器可以是汽車本身所自帶的車速傳感器，該車速傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端經(jīng)施密特觸發(fā)器的波形整理與所述微處理器的數(shù)據(jù)輸入端相連。
所述車速檢測(cè)傳感器還可以是汽車本身所自帶的車輪轉(zhuǎn)速傳感器，該車輪轉(zhuǎn)速傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端經(jīng)施密特觸發(fā)器的波形整理與所述微處理器的數(shù)據(jù)輸入端相連。
所述車速檢測(cè)傳感器還可以是霍爾車速傳感器，該霍爾車速傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端經(jīng)三極管放大與所述微處理器的數(shù)據(jù)輸入端相連。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、可靠性高。2、最重要的是本實(shí)用新型可以有效地避免汽車追尾碰撞，在跟車行駛時(shí)，可以使后面車司機(jī)隨時(shí)掌握前車的車速信息，減小司機(jī)疲勞。3、后面車司機(jī)可以提前收油門、節(jié)油；減少制動(dòng)次數(shù)，延長(zhǎng)制動(dòng)器及整車壽命。4、本實(shí)用新型可應(yīng)用在現(xiàn)有任何車型中，安裝方便。


圖1為本實(shí)用新型的原理框圖圖2為本實(shí)用新型的具體電路圖圖3為本實(shí)用新型霍爾車速傳感器原理圖圖4為本實(shí)用新型5倍頻脈沖乘法器具體電路圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型公開的智能型汽車車速變化顯示燈主要由微處理器芯片MCU、車速變化顯示燈和電源電路構(gòu)成。微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸入口與汽車車速檢測(cè)傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端相連，微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸出口直接與車速變化顯示燈相連。
本實(shí)用新型的核心部件是微處理器芯片MCU，它每隔一定的采樣周期讀取一次車速檢測(cè)傳感器輸出的信號(hào)，計(jì)算此時(shí)汽車的速度，并與前次計(jì)算的車速進(jìn)行比較。如果汽車車速發(fā)生變化，則微處理器芯片MCU的數(shù)據(jù)輸出口就輸出控制信號(hào)，根據(jù)車速的變化情況使相應(yīng)的車速變化顯示燈工作。
所述車速變化顯示燈可以是減速狀態(tài)顯示燈；或者是減速狀態(tài)顯示燈和加速狀態(tài)顯示燈，還可以是減速狀態(tài)顯示燈、加速狀態(tài)顯示燈和恒速狀態(tài)顯示燈。微處理器芯片MCU可以根據(jù)車速的變化，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，使減速狀態(tài)顯示燈或加速狀態(tài)顯示燈或恒速狀態(tài)顯示燈亮，反應(yīng)汽車車速的變化，提示后面車司機(jī)采取相應(yīng)措施。
對(duì)于本身就帶有車速傳感器或輪速傳感器的汽車來(lái)說(shuō)，所述車速檢測(cè)傳感器指車速傳感器或車輪輪速傳感器。微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸入口與車速傳感器或輪速傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端相連。
圖2為本實(shí)用新型具體電路圖。如圖所示，芯片U1(78L05)為5V穩(wěn)壓芯片，它主要是為微處理器芯片U3(PIC12F629)和車速變化顯示燈LED1、LED2、LED3提供5V工作電源。
微處理器芯片U3(PIC12F629)為本實(shí)用新型的核心部件，它帶有4路8位A/D接口，內(nèi)置有E2PROM存儲(chǔ)器，內(nèi)置4MHZRC型振蕩源，大驅(qū)動(dòng)電流，可直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示。如圖所示，車速傳感器或輪速傳感器的信號(hào)輸出端經(jīng)電容C1耦合到施密特觸發(fā)器(由555芯片構(gòu)成)U2的信號(hào)輸入管腳、經(jīng)波形整理后與微處理器芯片U3的數(shù)據(jù)輸入口GP5相連；微處理器芯片U3的數(shù)據(jù)輸出口GP0、GP1、GP2分別與加速狀態(tài)顯示燈LED1、恒速狀態(tài)顯示燈LED2、減速狀態(tài)顯示燈LED3相連，實(shí)時(shí)反應(yīng)車速的變化。
用于檢測(cè)汽車行駛速度的車速傳感器通常安裝在汽車變速器輸出軸附近，它通過(guò)檢測(cè)變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速來(lái)反應(yīng)汽車的車速，它輸出的是一頻率信號(hào)。
用于檢測(cè)汽車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的輪速傳感器通常安裝在車輪處或主減速器處，通過(guò)檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速的變化為車輪防抱死系統(tǒng)(ABS)提供數(shù)據(jù)，它輸出的也是一頻率信號(hào)。
車速傳感器和輪速傳感器的工作原理相同，都是將物體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成脈沖頻率信號(hào)輸出，該脈沖頻率信號(hào)與轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速又與車速成正比。本實(shí)用新型通過(guò)施密特觸發(fā)器(555芯片)U2將車速傳感器或輪速傳感器輸出的頻率信號(hào)整形成矩形波頻率信號(hào)，并能實(shí)現(xiàn)傳感器+12V、U3微處理器+5V之間不同電平的轉(zhuǎn)換。
為了比對(duì)汽車轉(zhuǎn)速的變化，本實(shí)用新型將微處理器的工作頻率設(shè)定在100HZ至5KHZ之間，相對(duì)應(yīng)車速達(dá)到20km/h左右時(shí)微處理器開始工作，這是根據(jù)眾多車型的車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸出頻率而定的。
例如日本產(chǎn)HCR32(RB20DET)型汽車的車輪轉(zhuǎn)速傳感器的齒圈為46個(gè)齒，每轉(zhuǎn)一周為46個(gè)脈沖。其車輪胎滾動(dòng)半徑為301+7mm，圓周長(zhǎng)為1890.28mm。當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器輸出頻率為100HZ時(shí)，相當(dāng)于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)2.174圈/每秒，即4.109m/s，相當(dāng)于14.79km/h；當(dāng)車速高大200km/h時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器輸出頻率為1351HZ。
又例如國(guó)產(chǎn)上海奇瑞汽車的車輪轉(zhuǎn)速傳感器的齒圈為43個(gè)齒，每轉(zhuǎn)一周為43個(gè)脈沖。其車輪胎滾動(dòng)半徑為282mm，圓周長(zhǎng)為1770.96mm。當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器輸出頻率為100HZ0時(shí)，相當(dāng)于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)2.325圈/每秒，即4.118m/s，相當(dāng)于14.82km/h；當(dāng)車速高大200km/h時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器輸出頻率為1350HZ。
由此可見，將微處理器MCU的工作頻率設(shè)定在100HZ至5KHZ之間是為了使本實(shí)用新型在車速為10-20km/h時(shí)即可以開始工作，而其上限頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最高車速時(shí)傳感器的輸出頻率，使本實(shí)用新型可以適用于國(guó)內(nèi)外所有車型。
使用車速傳感器時(shí)，其原理與輪速傳感器相同，不再贅述。不同點(diǎn)是變速器輸出軸用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)的齒圈齒數(shù)與車輪的齒圈齒數(shù)不同，例如奧迪轎車的車速傳感器的4對(duì)磁極固定在變速器的輸出軸上，即傳動(dòng)軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生4個(gè)電脈沖，車速和傳感器頻率信號(hào)的之間的配合參數(shù)如下表

由此表可見，當(dāng)頻率在100HZ時(shí)車速接近100km/h，U3微處理器開始工作的時(shí)間太遲了。對(duì)于這些車型有2種處理方案1、改變U3微處理器的工作頻率范圍，設(shè)定工作頻率在20HZ～5KHZ，使車速小于20km/h時(shí)微處理器開始工作；2、如果不改變U3的工作頻率(100HZ～5KHZ)，可在車速傳感器與U3之間增加一“五倍頻脈沖乘法器”(參照?qǐng)D四)，即把傳感器的1個(gè)脈沖信號(hào)變成5個(gè)脈沖信號(hào)供給U3，同樣也能使車速小于20km/h時(shí)U3開始工作。
本實(shí)用新型的工作原理是如圖4所示，當(dāng)汽車行駛的速度大于每小時(shí)十幾公里時(shí)，車速傳感器或車輪速傳感器輸出的脈沖頻率信號(hào)，經(jīng)U2的波形整理，從U2的第7腳輸出，傳輸給微處理器U3的第2腳GP5，U3的第2腳GP5得到變化的矩形波頻率信號(hào)。當(dāng)車速傳感器輸出的頻率大于100HZ時(shí)，U3將此時(shí)的頻率FA存放在寄存器中，延時(shí)1/4秒后，U3再讀取車速傳感器輸出的頻率信號(hào)FB，并與存儲(chǔ)器中1/4秒前的頻率FA比較，得出三種結(jié)果FA＞FB、FA＜FB、FA＝FB；且后一頻率FB又存入存儲(chǔ)器中與1/4秒后的取樣頻率繼續(xù)比較計(jì)算，頻率變高即FA＞FB表示汽車加速，U3的數(shù)據(jù)輸出端GP0輸出高電平，驅(qū)動(dòng)T1、T2使LED1、LED2全亮，發(fā)出強(qiáng)光；頻率不變即FA＝FB表示汽車恒速，U3的數(shù)據(jù)輸出端GP1輸出高電平，驅(qū)動(dòng)T2使LED2亮，發(fā)出弱光；頻率減小即FA＜FB表示汽車減速，U3的數(shù)據(jù)輸出端GP2輸出高電平，驅(qū)動(dòng)T3使LED3亮，發(fā)出與LED1、LED2不同顏色的亮光，表示汽車在減速，后車司機(jī)要采取相應(yīng)措施。當(dāng)踏下制動(dòng)踏板時(shí)，三極管T4的基極為高電平導(dǎo)通，U3的輸入端GP3變?yōu)榈碗娖?，GP0、GP1、GP2均為低電平，LED1、LED2、LED3均不亮，此時(shí)汽車自身的紅色剎車制動(dòng)燈亮。
微處理器U3采用1/4秒的采樣間隔讀取車速傳感器或車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)、比較計(jì)算的方式是因車速和人們的反應(yīng)能力而定的。當(dāng)車速60km/h時(shí)，汽車1/4秒行駛4.16米；車速100km/h時(shí)，汽車1/4秒行駛6.9米；車速140km/h時(shí)，汽車1/4秒行駛9.7米。車輛追尾事故多發(fā)生在高速行駛、駕駛者不能準(zhǔn)確判斷前方車輛減速狀態(tài)，造成無(wú)意間跟近前車，當(dāng)前車采取緊急制動(dòng)時(shí)，后車因制動(dòng)距離不夠?qū)е伦肺?。本發(fā)明人用兩同型號(hào)車(桑塔納)反復(fù)做過(guò)跟車實(shí)驗(yàn)，A車前車，車速100km/h，松油(空擋)滑行減速行駛300米B車后車，與A車同向、同速，距前車100米，勻速行駛

由此表可見，在沒(méi)有使用本實(shí)用新型時(shí)，當(dāng)前車(A)車速下降到90km/h，兩車距離縮短到67米時(shí)，后車司機(jī)才對(duì)前車的減速有明顯感覺，此時(shí)后車已晚前車開始松油(滑行)12秒。
如果加裝本實(shí)用新型，當(dāng)前車A從100km/h下降到98km/h時(shí)(相當(dāng)于微處理器兩次判斷周期即2×1/4秒＝1/2秒)，微處理器就能使減速顯示燈亮，人們的視覺對(duì)燈光比較敏感，在1/2秒內(nèi)即可作出反映，那么在1秒時(shí)間內(nèi)后車B就能憑顯示燈判斷出前車減速，并采取措施，兩車實(shí)際距離縮短不到5米，此時(shí)兩車距大于95米，有效地防止兩車距離過(guò)近。
本實(shí)用新型不僅可以使用原車裝配的車速傳感器或輪速傳感器做為信號(hào)源，對(duì)于沒(méi)有裝配車速傳感器和輪速傳感器的車型還可以通過(guò)本實(shí)用新型的霍爾車速傳感器(如圖3所示)檢測(cè)車速。該霍爾傳感器輸出的是矩形波頻率信號(hào)，其檢測(cè)信號(hào)輸出端通過(guò)三極管放大直接與微處理器U3的信號(hào)輸入端GP5相連。
為了符合人們的習(xí)慣，可以將汽車減速顯示燈LED3選為黃色，將汽車恒速顯示燈LED2選為綠色，將汽車加速顯示燈LED1選為綠色。當(dāng)汽車加速時(shí)，LED1和LED2全亮、發(fā)出強(qiáng)綠光。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、可靠性高；可有效地避免汽車追尾碰撞，在車隊(duì)或跟車行駛時(shí)，可以使后面車司機(jī)隨時(shí)掌握前車的車速信息，增加行車樂(lè)趣，減小司機(jī)疲勞。本實(shí)用新型可應(yīng)用在現(xiàn)有任何車型中，安裝方便。
以上所述是本實(shí)用新型的具體實(shí)施范例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，任何基于本實(shí)用新型技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能型汽車車速變化顯示燈，其特征在于它由微處理器芯片、車速變化顯示燈和電源電路構(gòu)成；所述微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸入口與汽車車速檢測(cè)傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端相連，微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸出口直接與車速變化顯示燈相連；所述微處理器芯片為本實(shí)用新型的核心部件，它每隔一定的采樣周期讀取一次車速檢測(cè)傳感器輸出的信號(hào)，計(jì)算此時(shí)汽車的速度，并與前次計(jì)算的車速進(jìn)行比較；輸出控制信號(hào)，使車速變化顯示燈工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型汽車車速變化顯示燈，其特征在于所述微處理器的工作頻率范圍設(shè)定在100HZ至5KHZ之間，采樣周期為1/4秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能型汽車車速變化顯示燈，其特征在于所述車速變化顯示燈包括減速狀態(tài)顯示燈，該減速狀態(tài)顯示燈與所述微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸出口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能型汽車車速變化顯示燈，其特征在于所述車速變化顯示燈還包括加速狀態(tài)顯示燈，該加速狀態(tài)顯示燈與所述微處理器芯片的另一數(shù)據(jù)輸出口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能型汽車車速變化顯示燈，其特征在于所述車速變化顯示燈還包括恒速狀態(tài)顯示燈，該恒速狀態(tài)顯示燈與所述微處理器芯片的又一數(shù)據(jù)輸出口相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4或5所述的智能型汽車車速變化顯示燈，其特征在于所述車速檢測(cè)傳感器為汽車本身所自帶的車速傳感器，該車速傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端經(jīng)施密特觸發(fā)器的波形整理與所述微處理器的數(shù)據(jù)輸入端相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4或5所述的智能型汽車車速變化顯示燈，其特征在于所述車速檢測(cè)傳感器為汽車本身所自帶的輪速傳感器，該輪速傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端經(jīng)施密特觸發(fā)器的波形整理與所述微處理器的數(shù)據(jù)輸入端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4或5所述的智能型汽車車速變化顯示燈，其特征在于所述車速檢測(cè)傳感器為霍爾車速傳感器，該霍爾車速傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端經(jīng)三極管放大與所述微處理器的數(shù)據(jù)輸入端相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能型汽車車速變化顯示燈，它由微處理器芯片、車速變化顯示燈和電源電路構(gòu)成；微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸入口與汽車車速檢測(cè)傳感器的檢測(cè)信號(hào)輸出端相連，微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸出口直接與車速變化顯示燈相連。微處理器芯片每隔一定的采樣周期讀取/采樣一次車速檢測(cè)傳感器輸出的信號(hào)，計(jì)算此時(shí)汽車的速度，并與前次計(jì)算的車速進(jìn)行比較；如果汽車車速發(fā)生變化，微處理器芯片的數(shù)據(jù)輸出口就輸出控制信號(hào)，使車速變化顯示燈工作，及時(shí)反應(yīng)汽車的加速、減速狀態(tài)，提醒后車司機(jī)采取相應(yīng)措施。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、可靠性高；可有效地避免汽車追尾碰撞事故的發(fā)生。本實(shí)用新型可應(yīng)用在現(xiàn)有任何車型中，安裝方便。
文檔編號(hào)B60Q1/50GK2748336SQ20042008514
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2004年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月10日
發(fā)明者徐鳴 申請(qǐng)人:徐鳴