【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波测距的单片机及继电器控制中控锁的下车防摔避险系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种基于超声波测距的单片机及继电器控制中控锁的下车防摔避险系统的方法，属于车辆安全领域。
技术介绍
[0002]根据收集总结的车辆出行过程中发生安全隐患的各类新闻，我们了解到因存在路况不明、地面不平、道路坑洼等道路问题，导致人员从车辆下车途中出现摔伤的现象时有发生。且现在于车辆日常使用的测距技术，仅着眼于倒车实时测距等针对车辆行驶或车辆停泊过程中对驾驶员的操作辅助，并未完全考虑到车中人员下车时存在未及时注意地面情况而因深坑或凸坡导致绊倒、扭伤的风险。因此，车辆出行中迫切需要一种针对汽车停泊处地面情况，并可依据情况自动做出应急反应的下车防摔避险系统，进而扩宽车辆出行时对人员的安全保障范围。
[0003]目前，市面上车辆日常出行的测距技术应用情况仍存在不足，不能切实解决下车的防摔避险问题。例如CN201420763744.4一种车辆开门预警装置，该装置运用超声波测距传感器、蜂鸣器和LED灯与单片机相连接，可获知车门与车门外侧障碍物间的距离是否属于安全距离，因而可实现对车内驾驶员和乘坐人员进行开门下车的操作予以安全警示，但这种预警装置仅对周边与车门处某一平面障碍物的情况进行考虑，分析范围片面，不具备测量地面情况与相对水平面高度差的条件，无法保障人员下车过程中的安全；又例如CN202021330204.9一种车辆开门时的安全示警系统，该系统运用位于车辆上的超声波测距测速模块对车辆四周进行监测，在有车辆或行人通过车辆附近时，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于超声波测距的单片机及继电器控制中控锁的下车防摔避险系统的方法，其特征在于：由单片机控制系统和中控锁避险控制系统两部分组成；其中单片机控制系统由超声波发射与回波电路、转向电路、时钟电路、预警电路、自启动电路、自动与手动复位电路组成；超声波传感器(21)和PM型步进电机(30)外接，单片机(9)的GND端口(4)接地；其中超声波发射与回波电路由超声波传感器(21)、单片机(9)、脉冲变压器(12)、三极管Q2(11)、二极管D1(20)、二极管D2(19)、二极管D3(15)、二极管D4(16)、电容器C3(22)、电阻器R2(10)、电阻器R3(18)、电阻器R4(17)、电阻器R5(13)、超声波放大与整形电路(23)、5V电源(28)、12V电源(14)组成；单片机P3.3端口(2)经过电阻器R2(10)、三极管Q2(11)和脉冲变压器(12)连接，三极管Q2(11)发射极接地，脉冲变压器(12)右线圈经过电阻器R5(13)与12V电源(14)连接，脉冲变压器(12)左线圈分别通过并联的二极管D3(15)和二极管D4(16)、电阻器R3(18)、电阻器R4(17)、并联的二极管D2(19)和二极管D1(20)、电容器C3(22)，与超声波放大与整形电路(23)的IN接口(24)连接，超声波放大与整形电路(23)的OUT接口(26)与单片机P3.4端口(3)连接，超声波放大与整形电路(23)的VCC接口(27)连接5V电源(28)，超声波放大与整形电路(23)GND接口(25)接地；其中转向电路由单片机(9)、PM型步进电机(30)组成；单片机P3.3端口(2)通过脉冲调制(29)与PM型步进电机(30)连接；其中时钟电路由单片机(9)、石英晶体振荡器Y1(31)、微调电容器C1(32)、微调电容器C2(33)组成；石英晶体振荡器Y1(31)两端与单片机(9)的XTAL2端口(7)和XTAL1端口(6)跨接，微调电容器C1(32)、微调电容器C2(33)分别连接于石英晶体振荡器Y1(31)两端，单片机(9)的XTAL1端口(6)接地；其中预警电路由单片机(9)、电阻器R1(35)、三极管Q1(36)、蜂鸣器MK1(38)、5V电源(37)组成；单片机(9)的P3.7端口(5)通过电阻器R1(35)与三极管Q1(36)基极连接，三极管Q1(36)集电极与蜂鸣器MK1(38)连接，三极管Q1(36)发射极连接5V电源(37)，单片机(9)的P3.7端口(5)与A1电路接口(34)连接，蜂鸣器MK1(38)接地；其中自启动电路由单片机(9)、单刀双掷开关SPDT1(39)、继电器K1(43)、二极管D5(44)、三极管Q3(46)、电阻器R6(47)、5V电源(45)、5V电源(49)组成；单片机(9)的VCC端口(8)与单刀双掷开关SPDT1(39)的动端(40)连接，单刀双掷开关SPDT1(39)的不动端
②
(41)与5V电源(49)连接，单刀双掷开关SPDT1(39)的不动端
①
(42)接地，继电器K1(43)与二极管D5(44)并联并与三极管Q3(46)集电极连接，二极管D5(44)负极与5V电源(45)连接，三极管Q3(46)基极通过电阻器R6(47)与A2电路接口(48)连接，三极管Q3(46)发射极接地；其中自动与手动复位电路由单片机(9)、电容器C4(50)、电阻器R13(51)、电阻器R7(70)、电阻器R8(67)、电阻器R14(100)、单刀双掷开关SPDT2(52)、单刀双掷开关SPDT3(56)、继电器K2(62)、二极管D6(63)、三极管Q4(65)、三极管Q5(66)、复位开关S1(69)、5V电源(49)、5V电源(64)、5V电源(68)组成；5V电源(49)通过电容器C4(50)与单片机(9)的RST端口(1)连接，电阻器R13(51)下端接地，电容器C4(50)左端与单刀双掷开关SPDT2(52)的动端(53)连接，右端与单刀双掷开关SPDT2(52)的不动端
①
(55)连接，单刀双掷开关SPDT2(52)的不动端
②
(54)接地，单刀双掷开关SPDT3(56)的动端(57)与A3电路接口(61)连接，不动端
②
(58)与A4电路接口(60)连接、不动端
①
(59)接地，单刀双掷开关SPDT2(52)、单刀双掷开关SPDT3(56)和继电器K2(62)连接，继电器K2(62)与二极管D6(63)并联并与三极管Q4(65)集电极连接，二极管D6(63)负极与5V电源(64)连接，三极管Q4(65)发射极接地，5V电源(68)通过复位开关S1(69)、电阻器R7(70)与三极管Q5(66)基极连接，5V电源(68)与三极管Q5(66)发射极连接，三极管Q5(66)集电极通过电阻器R14(100)与三极管Q4(65)基极连接、通过电阻器R8(67)接地；其中中控锁避险控制系统由门锁转向电路、避险转向控制电路组成；其中门锁转向电路由直流电源(71)、单刀双掷开关SPDT5(76)、单刀双掷开关SPDT6(73)、直流电动机(80)组成；直流电源(71)正极与单刀双掷开关SPDT6(73)的动端(72)连接，负极与单刀双掷开关SPDT5(76)的动端(77)连接，单刀双掷开关SPDT6(72)的不动端
②
(74)与直流电动机上部连接，单刀双掷开关SPDT6(72)的不动端
①
(75)与直流电动机下部连接，单刀双掷开关SPDT5(76)的不动端
②
(79)与直流电动机(80)下部连接，单刀双掷开关SPDT5(76)的不动端
①
(78)与直流电动机(80)上部连接；其中预险转向控制电路由继电器K3(81)、继电器K4(95)、二极管D7(82)、二极管D8(97)、三极管Q6(90)、三极管Q7(83)、三极管Q8(98)、电阻器R9(93)、电阻器R10(94)、电阻器R11(85)、电阻器R12(99)、单刀双掷开关SPDT4(86)、中控锁开关S2(92)、5V电源(84)、5V电源(91)、5V电源(96)组成；继电器K3(81)与二极管D7(82)并联并与三极管Q7(83)的集电极连接，5V电源(84)与二极管D7(82)阴极连接，5V电源(91)通过中控锁开关S2(92)、电阻器R9(93)与三极管Q6(90)基极连接，5V电源(91)与三极管Q6(90)发射极连接，三极管Q6(90)集电极与A2电路接口(48)、单刀双掷开关SPDT4(86)的动端(89)连接，并通过电阻器R10(94)接地，单刀双掷开关SPDT4(86)的不动端
①
(87)接地，单刀双掷开关SPDT4(86)的不动端
②
(88)通过电阻器R11(85)与三极管Q7(83)连接，三极管Q7(83)发射端接地，单刀双掷开关SPDT4(86)与继电器K4(95)连接，继电器K4(95)与二极管D8(97)并联并与三极管Q8(98)的集电极连接，5V电源(96)与二极管D8(97)阴极连接，A4电路接口(60)通过电阻器R12(99)与三极管Q8(98)的基极连接，三极管Q8(98)发射极接地，A1电路接口(34)与A3电路接口(61)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的单片机及继电器控制中控锁的下车防摔避险系统的方法，其特征在于：超声波传感器(21)为收发一体封闭型超声波传感器EFR40RS。3.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的单片机及继电器控制中控锁的下车防摔避险系统的方法，其特征在于：单片机(9)的型号为AT89C2151。4.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的单片机及继电器控制中控锁的下车防摔避险系统的方法，其特征在于：超声波放大与整形电路(23)为集成电路CX20106A，其作用为放大超声波电信号。5.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的单片机及继电器控制中控锁的下车防摔避险系统的方法，其特征在于：石英晶体振荡器Y1(31)精度为12MHz。6.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的单片机及继电器控制中控锁的下车防
摔避险系统的方法，其特征在于：三极管Q1(36)、三极管Q5(66)、三极管Q6(90)为PNP型，三极管Q2(11)、三极管Q3(46)、三极管Q4(65)、三极管Q7(83)、三极管Q8(98)为NPN型。7.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的单片机及继电器控制中控锁的下车防摔避险系统的方法，其特征在于：时钟电路中，石英晶体振荡器Y1(31)的振荡信号从单片机(9)的XTAL2端口(7)送入单片机(9)的内部时钟电路，产生一个两相时钟信号P1、P2供单片机使用。8.根据权利要求1所述的一种基于超声波测距的单片机及继电器控制中控锁的下车防摔避险系统的方法，其特征在于：该系统主体流程为于单片机控制电路中，单片机(9)系统初始化，单片机(9)内部T0定时器工作，并设定T0定时器定时3ms，即超声波传感器(21)每对一个角度范围内地面深(高)度测量的总时长为3ms；单片机(9)发射58组时间间隔为3ms的脉冲激励至换向电路及超声波发射与回波接收电路，驱动超声波传感器(21)发射与接收超声波，换向装置PM型步进电机(30)使超声波传感器(21)测量范围改变；初定超声波传感器(21)的测量范围为距离车门2m处的矩形区域，距离车门0.75m处的矩形区域为乘客落脚点范围；经计算PM型步进电机(30)实现两个范围的转向角度，落脚点范围的总转向角度θ1＝25.2
°
，超声波传感器(21)测量范围的总转向角度θ2＝51.35
°
，使PM型步进电机(30)以半步驱动进行工作，即达到转向角度θ1的转向次数i＝28，达到转向角度θ2的转向次数i＝58；且一般轿车车身高度H＝1.6m；发射出的超声波碰到地面后形成反射波，通过收发一体封闭性超声波传感器(21)回传个回波信号，经超声波放大与整形电路(23)传输至单片机控制电路进行信号处理及数据分析，分别计算每组接受到的每一个脉冲的回传时间t及脉冲的...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱菲菲，王瑜，覃嗣豪，庞雨静，管炜卓，左发旺，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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