專利名稱：一種車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛信號燈光系統(tǒng)，具體涉及一種車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)，屬于車輛信號燈類。
背景技術(shù)：
對駕乘人員而言車輛行駛安全和駐車后防失劫，涉及生命財(cái)產(chǎn)永遠(yuǎn)是第一位的。傳統(tǒng)的車輛信號燈光系統(tǒng)主要有轉(zhuǎn)向燈、尾燈、倒車燈和剎車燈等，其中剎車燈問題比較多，長期未能解決。它們采用是開關(guān)控制，由駕駛員人工操作，通過踩踏板或按開關(guān)來點(diǎn)亮車燈，這種控制方法反應(yīng)速度慢，往往浪費(fèi)了不少寶貴處警時(shí)間，傳統(tǒng)的車輛信號燈光系統(tǒng)是駕駛員操作燈光信號系統(tǒng)，不是車輛行駛狀態(tài)燈光信號系統(tǒng)，駕駛員做某個(gè)操作動(dòng)作，就點(diǎn)亮某個(gè)對應(yīng)的信號燈，反之某個(gè)信號燈點(diǎn)亮，只表示駕駛員做了某個(gè)對應(yīng)的操作動(dòng)作，并不能真正反映實(shí)際動(dòng)態(tài)效果，例如由于道路原因或機(jī)械故障(爆胎、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部件損壞、卡死等)所引起的緊急停車，只要駕駛員不踩剎車就無法實(shí)現(xiàn)報(bào)警；如果駕駛員做了踩剎車這個(gè)操作，即使車輛制動(dòng)系統(tǒng)因?yàn)橛泄收喜荒軇x車，剎車燈照樣點(diǎn)亮。
對于行駛中的車輛知己知彼尤為重要，駕駛員最想了解的是對方車輛行駛動(dòng)態(tài)，傳統(tǒng)的車輛信號燈光系統(tǒng)偏偏不能全面反映的車輛行駛動(dòng)態(tài)，沒有任何信號提醒后方來車注意，前方車輛正處于什么狀態(tài)，是加速還是減速，是一般慣性減速還是急速減速，是緩慢剎車還是急剎車，后方車輛不能準(zhǔn)確判斷前車的速度和速度變化；傳統(tǒng)的剎車燈包括第三高位剎車燈要么亮，要么不亮，沒有量的大小，沒有漸進(jìn)的動(dòng)態(tài)變化，沒有量變到質(zhì)變過程，所以不能見微知著，不可能具有預(yù)警性，起不到提前警告作用。
傳統(tǒng)的車輛信號燈光系統(tǒng)表達(dá)顯示的形式有些單一，視覺效果差，特別是剎車信號含糊不清，難于辨認(rèn)，當(dāng)車輛無論出現(xiàn)停車、緩慢剎車、急剎車甚至是撞車，后方車輛看到的都是紅色信號，無法將它們一一辨別，從而耽誤時(shí)間，影響作出反應(yīng)的速度；現(xiàn)實(shí)中絕大多數(shù)剎車都是可預(yù)見性的，但沒有辦法表達(dá)，從而對尾隨的車輛造成突然襲擊；傳統(tǒng)的車輛信號燈光系統(tǒng)沒有明確的安全信號顯示，不亮紅燈就視為安全，往往會帶來錯(cuò)誤判斷；車輛停止時(shí)又沒有設(shè)置對應(yīng)的停止燈；而故障燈又是使用人為啟動(dòng)方式，例如高速公路上，兩車發(fā)生追尾，駕駛者可能棄車逃命，也可能死亡或昏迷不醒，根本無法啟動(dòng)故障燈或從行李箱取出故障三角反射板，放置在車后五十米處。山于上述種種原因，一旦出事則將會造成接二連三地多車連環(huán)追尾。
自從發(fā)明汽車以來，全世界共有2500萬人因車禍而喪生，汽車安全事故每年給全球造成了近200億美元的直接經(jīng)濟(jì)損失，隨著高速公路大量建成以及汽車機(jī)動(dòng)性能的提高，汽車速度和流量大為提高，交通事故急劇上升，高速公路上汽車一撞就是幾百輛的事屢見不鮮……。據(jù)交通事故研究機(jī)構(gòu)提供的調(diào)查報(bào)告，交通追尾事故占了整個(gè)交通事故的70％。造成追尾的原因很多，例如高速行駛的現(xiàn)代汽車依然沿用的是低速時(shí)代的顯示技術(shù)，燈光信號技術(shù)過于陳舊落后，上述好多問題長期得不到解決等等。凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。分析車輛之間碰撞和追尾事故的原因，從技術(shù)層面講沒有車輛行駛預(yù)警機(jī)制是一個(gè)主要原因。
人的視覺信息處理能力只適于走、跑的速度，當(dāng)高速駕駛時(shí)，此能力被發(fā)揮到極限。把人眼看到的信息傳遞給大腦，大腦再向肢體傳遞指令需要1.5秒的時(shí)間。即1.5秒的生理反應(yīng)時(shí)間，時(shí)速80公里，1.5秒意味著從駕駛員看到險(xiǎn)情到動(dòng)腳踩剎車時(shí)，車子已經(jīng)開出33.3米反應(yīng)距離。車子停下還需相應(yīng)長的剎車距離。這便是高速公路上汽車一撞就是幾百輛的原因。美國交通部的研究報(bào)告表明，如果汽車駕駛員的反應(yīng)動(dòng)作提前半秒鐘，就可以避免60％的汽車追尾事故和30％左右的正面碰撞事故，由此可見最大限度地爭取預(yù)警時(shí)間，對于預(yù)防交通事故是多么的重要！為了防止車輛追尾事故的發(fā)生，九十年代起，一些發(fā)達(dá)國家，開始強(qiáng)制安裝汽車高位剎車燈，僅此一項(xiàng)小小改進(jìn)就取得了相當(dāng)效果，但是它僅能起到擴(kuò)展剎車燈視角的作用，信號燈改進(jìn)的潛力和遠(yuǎn)景由此可見一斑。毫無疑問，避免車輛追尾事故的重點(diǎn)，在于最大可能地爭取預(yù)警時(shí)間！前方車輛燈光信號是緊隨其后的駕駛員在駕駛過程中最直接、最重要的信息。因此如何在第一時(shí)間，最大程度地提前將前方車輛行駛狀態(tài)全面準(zhǔn)確地傳遞給緊隨其后的車輛，使后者盡可能提前做出相應(yīng)反應(yīng)，生死攸關(guān)，其意義重大。
對‘突發(fā)事件引起的急剎車預(yù)警’一度成為熱門技術(shù)，因?yàn)樗撬袪幦☆A(yù)警時(shí)間技術(shù)方案中最有意義、最具挑戰(zhàn)、也最棘手的課題。中國專利公開號CN2397001Y，名稱為《全自動(dòng)車輛防追尾警示器》的申請案，試圖挑戰(zhàn)這個(gè)課題，其目的是“利用車輛加速度的變化來產(chǎn)生剎車預(yù)警指示”，其原理是“車輛快速行駛，需要?jiǎng)x車而腳松動(dòng)油門時(shí)，因?yàn)橥蝗粶p速，加速度傳感器會產(chǎn)輸出信號，經(jīng)過放大處理后可以在腳踩剎車之前，提早點(diǎn)亮警示燈，達(dá)到剎車預(yù)警的目的”，聲稱解決了剎車預(yù)警問題，殊不知這是一種濫用剎車預(yù)警的做法，偶爾可能蒙對幾次，卻會帶來了更多的剎車險(xiǎn)情。道理很簡單，踩剎車之前是會松動(dòng)油門的，但松動(dòng)油門未必一定要?jiǎng)x車。它犯了以偏概全的錯(cuò)誤，因?yàn)檐囕v快速行駛時(shí)而腳松動(dòng)油門不只是發(fā)生在需要?jiǎng)x車時(shí)，松動(dòng)油門大多數(shù)情況是為了慣性減速，比如發(fā)生類似路況不好或者為了保持車距等情況都有可能松動(dòng)油門，怎么能肯定就是因?yàn)橐獎(jiǎng)x車才松動(dòng)油門的呢？慣性減速松動(dòng)油門和踩剎車之前松動(dòng)油門都會使車輛加速度發(fā)生大的變化，起初很難從大小上區(qū)別，經(jīng)過一兩秒鐘，因?yàn)榍罢咦兓淮?，后者由于隨之而來的剎車制動(dòng)，車輛加速度會發(fā)生特大的變化，但此時(shí)區(qū)別為時(shí)晚矣，預(yù)警時(shí)機(jī)錯(cuò)失，剎車已成現(xiàn)實(shí)，只能作報(bào)警，談不上預(yù)警了。如果遇上前輪爆胎，也需要松動(dòng)油門慣性減速，且絕對不能踩剎車，若作為剎車來預(yù)警，則違反了事實(shí)。利用車輛加速度的變化來產(chǎn)生減速度報(bào)警或一般提醒性危險(xiǎn)預(yù)警的理由是充分的，但利用車輛加速度的變化來產(chǎn)生剎車預(yù)警的理由就不充分了，因?yàn)橐疖囕v加速度變化的原因有好多，比如車輛出現(xiàn)故障或者車輛需要換擋等情況，還不只是松動(dòng)油門。在無法區(qū)別上述各種情況下，統(tǒng)統(tǒng)都點(diǎn)亮剎車預(yù)警燈，給后車駕駛員警示前車要?jiǎng)x車，勢必造成剎車預(yù)警的濫用，因?yàn)闇p速度報(bào)警或一般提醒性危險(xiǎn)預(yù)警和剎車預(yù)警對后車駕駛員選擇處警方式上有很大不同，對于減速度報(bào)警或一般提醒性危險(xiǎn)預(yù)警只要降低自己車速，觀察事態(tài)發(fā)展，對于剎車預(yù)警往往是隨之作剎車處理，尤其是“該裝置的接口電路3可以接車輛剎車燈…”從而剎車報(bào)警和剎車預(yù)警合一，勢必造成嚴(yán)重誤判的可能性加劇，人為制造剎車險(xiǎn)情，會對再后面的車輛造成突然襲擊，而引發(fā)交通事故，特別是在高速公路上是不允許隨便剎車的。
該專利混淆了剎車預(yù)警和剎車報(bào)警，將事故的苗頭等同事故來處理，造成剎車濫用和真假剎車難以判別。另外和傳統(tǒng)的剎車燈包括第三高位剎車燈一樣要么亮，要么不亮，沒有量的大小，發(fā)有漸進(jìn)的動(dòng)態(tài)變化，沒有由量變到質(zhì)變過程，不能反應(yīng)車輛狀態(tài)變化過程，所以不能見微知著，不可能具有預(yù)警性，起不到提前警告作用。
該專利使用的加速度傳感器的量程是可以選擇的，小信號本該用調(diào)節(jié)器件內(nèi)部放大率，用小量程去測量，卻選擇了將小信號外部放大后，再用大量程去測量，多用了外部處理(放大)器，其結(jié)果是造成浪費(fèi)、成本提高、體積增大、能耗增加、由于外部寄生電容、電阻等的影響還會產(chǎn)生干擾。
中國專利公開號CN1242312，名稱為“汽車大型動(dòng)態(tài)可變色后視告警燈”的申請案，其特征是在剎車腳蹬上安裝當(dāng)磁性/光電性角度檢測傳感器，剎車腳蹬踩時(shí)帶動(dòng)感應(yīng)件插入檢測傳感器，這個(gè)信號經(jīng)放大檢波濾波后送入A/D轉(zhuǎn)換器，由A/D轉(zhuǎn)換器輸出多路控制信號控制雙色高亮度LED顯示板，組成的汽車尾燈動(dòng)態(tài)告警系統(tǒng)。由于采用LED紅色端口全部固定的常通狀態(tài)使用，所以永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)綠色，與不固定常通狀態(tài)使用相比，LED管芯溫度高，會影響使用壽命，也喪失了一種可以提高視覺效果、可以顯示安全信號的顏色。又由于油門腳蹬上沒有安裝檢測傳感器，所以是否松動(dòng)油門，都是沒任何信號產(chǎn)生去‘啟動(dòng)尾燈系統(tǒng)’，只要?jiǎng)x車腳蹬不踩下，綠色端就全部接通，就顯示全部黃色，如果腳踩油門在加速，剎車腳蹬也沒有踩下，也是顯示全部黃色，這種不管油門是否踩下和松動(dòng)，統(tǒng)統(tǒng)作好剎車準(zhǔn)備顯然是不可取，因?yàn)橹挥型蝗凰蓜?dòng)油門，才可能剎車，才需要告知后隨車輛作好剎車準(zhǔn)備。該專利和另外一類車輛駕駛動(dòng)態(tài)信號顯示系統(tǒng)，是在車輛上安裝一個(gè)感應(yīng)油門踏板行程的傳感器一樣，反映的都是駕駛員操縱踏板的狀態(tài)，雖然增加了一些有用的駕駛信號顯示，但這些安裝、改動(dòng)，很不方便，使用的傳感器又是非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，無法計(jì)量考核，互換性差，對調(diào)試、維修、改裝和生產(chǎn)都帶來困難，特別是沒有沖破駕駛員操作燈光信號系統(tǒng)的傳統(tǒng)模式，只能反映駕駛員的操作動(dòng)作，因?yàn)轳{駛動(dòng)態(tài)和行駛動(dòng)態(tài)是不一樣的，前者反映的是手段，后者反映的是效果；前者反映的是駕駛員操作，后者反映的是人、車、路三要素的綜合結(jié)果。操作可能因?yàn)楣收隙槐粓?zhí)行；非操作原因的發(fā)動(dòng)機(jī)故障、斷油、車輪打滑、路面障礙都會改變行駛狀態(tài)。
目前電子車輛防盜報(bào)警器主要分觸摸式、振動(dòng)式、入侵式和密碼遙控式四類，前兩類誤報(bào)警率高，擾民嚴(yán)重，不僅不讓人關(guān)注，還讓人討厭，易產(chǎn)生麻痹心理，讓壞人趁機(jī)得逞；后兩類對整車偷盜無能為力。它們僅僅限于防盜報(bào)警，不能用于防止劫持強(qiáng)車，尤其沒有既可以用于防止偷車和劫車，又可以用于行駛安全，為駕駛員提供生命財(cái)產(chǎn)雙保險(xiǎn)的裝置。
(三)發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題提供一種新的車輛信號燈光系統(tǒng)，它能自動(dòng)檢測車輛行駛狀態(tài)，通過簡便、易記、視覺效果良好的顯示，達(dá)到清楚辨認(rèn)安全與危險(xiǎn)，見微知著，爭取預(yù)警時(shí)間，提高行駛安全性。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于在上述目的的基礎(chǔ)上，增加一些可以事先預(yù)計(jì)的人工預(yù)警和密碼防盜、防劫功能。
對‘突發(fā)事件引起的急剎車預(yù)警’是一個(gè)世界級的技術(shù)難題，至今還沒有辦法解決，因?yàn)樗婕皩︸{駛員瞬間思維和行為的判斷，有賴于未來的智能傳感器、生物芯片和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等眾多科技領(lǐng)域的突破。然而也不等于無能為力和無所作為，本著未雨綢繆，防患于未然的宗旨，本發(fā)明從以下方面另辟蹊徑，以達(dá)到異曲同工的目的。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是利用雙軸微加速度計(jì)動(dòng)、靜態(tài)特性，監(jiān)測車輛行駛狀態(tài)，將獲得的各種潛在或顯露的危險(xiǎn)信號輸入到微處理器進(jìn)行分析，并將加速度信號量化，捕捉那些可能引發(fā)事故的苗頭，提前發(fā)出警示，并按照耳熟能詳?shù)摹t燈?！G燈行—閃燈急—黃燈警’記憶規(guī)則，通過高亮度雙基色LED動(dòng)態(tài)顯示器，產(chǎn)生對比明顯的彩色和量化的視覺效果，強(qiáng)化危險(xiǎn)信號的區(qū)別特征，以便在事故發(fā)生之前有所準(zhǔn)備，并隨時(shí)密切觀察車輛行駛狀態(tài)，一旦事故確認(rèn)就可以采取針對性措施，從而達(dá)到爭取預(yù)警時(shí)間，提高車輛行駛的安全性。它包含兩個(gè)階段，一是發(fā)現(xiàn)事故的苗頭做好準(zhǔn)備階段；二是確認(rèn)事故采取針對性措施階段。發(fā)現(xiàn)事故的苗頭警示稱之為預(yù)警，確認(rèn)事故的警示稱之為報(bào)警，兩者是根本不同的，不能混為一談，如果發(fā)現(xiàn)事故的苗頭就報(bào)警就會造成濫用報(bào)警，因?yàn)槭鹿实拿珙^不等于就是事故。如果將預(yù)警和報(bào)警合二為一，就喪失了事故確認(rèn)階段，就不能正確采取針對性措施。由于混淆了兩個(gè)階段而犯了錯(cuò)誤的還不只是上述CN2397001Y一個(gè)專利。本發(fā)明不僅可以發(fā)現(xiàn)事故苗頭，而且可以確認(rèn)事故。下面舉例說明基本構(gòu)思應(yīng)用，如果發(fā)現(xiàn)在同方向同一車道上前方車輛有突然減速的苗頭，緊隨其后的車輛應(yīng)該做好準(zhǔn)備，立即松開油門，將腳移到剎車踏板上，密切觀察前方車輛行駛動(dòng)態(tài)，一旦確認(rèn)前方車輛剎車，后方車輛就可以幾乎可在第一時(shí)間與前方車輛駕駛員同時(shí)踩下剎車，避免追尾，因?yàn)樵斐勺肺苍蚴乔昂筌囕v剎車不同步，存在時(shí)間差。
本發(fā)明所采用技術(shù)方案是它由微處理器1、MEMS微加速度計(jì)2、LED驅(qū)動(dòng)器3、LED顯示器4和電源6組成；其中，微處理器1為系統(tǒng)控制中心，MEMS微加速度計(jì)2為輸入部件，用于自動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)、靜狀態(tài)信號，它的輸出端與微處理器1輸入端口連接；LED驅(qū)動(dòng)器3為輸出部件，它的輸入端通過通用數(shù)字接口、或串行總線接口電路15與微處理器1的輸出端口連接LED驅(qū)動(dòng)器3的輸出端與LED顯示器4的輸入端口連接；以上各部件的電源端與電源6的輸出端連接，各部件的接地端與電源6的接地端連接；所述的串行總線電路15是通用異步串行總線UART、或者通用串行總線USB，或是通用同步異步串行總線USART，或是同步外設(shè)串行總線SPI，或是雙線同步串行總線I2C、或是SCI串行通訊接口、或是汽車總線。
其中MEMS微加速度計(jì)用于自動(dòng)敏感車輛行駛中動(dòng)、靜狀態(tài)信號，通過微處理器1分析輸入的動(dòng)、靜狀態(tài)信號，產(chǎn)生減速、勻速、加速、緩慢剎車、急剎車、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和故障、翻車、停車、撞車等各種信號，并通過LED驅(qū)動(dòng)器3和LED顯示器4輸出。
本發(fā)明還可以是還包括一個(gè)車輛速度測量器30，它由MEMS微加速度計(jì)31和加速度/速度轉(zhuǎn)換電路32組成；其中，MEMS微加速度計(jì)31的輸出端與加速度/速度轉(zhuǎn)換電路32的輸入端連接，加速度/速度轉(zhuǎn)換電路32的輸出端與微處理器1的連接；所述的MEMS微加速度計(jì)31與MEMS微加速度計(jì)2是同一個(gè)加速度傳感器、或是兩個(gè)加速度傳感器；微加速度計(jì)31單獨(dú)采用模擬量輸出的單軸微加速度計(jì)即可，或?qū)伞⑷S微加速度計(jì)2中的反映X軸方向加速度的模擬量信號引出合用；對于加速度/速度轉(zhuǎn)換電路32的輸入信號來源，只要是反映X軸方向加速度的模擬量信號就可以，包括由數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量信號的，不管它是來自何處。微加速度計(jì)31采用ISC3022、3028、3052或3058，也可采用VTI公司單軸微加速度計(jì)SCA600系列，量程為±lg～±2g。加速度/速度轉(zhuǎn)換器32，由積分電路和放大電路組成，可以采用運(yùn)算放大器LT1366構(gòu)成積分電路和放大電路。
所述的LED驅(qū)動(dòng)器3是恒流驅(qū)動(dòng)集成電路或?qū)Ｓ眉呻娐坊蚍至㈦娐罚缓懔黩?qū)動(dòng)專用集成電路可以采用華方公司HM62726，SITL公司ST2221a，ST2221c；Infineon公司TLE4242G；專用集成電路可以采用華方公司HM6B595。
所述的LED顯示器4，是由高亮度或超高亮度、單基色或雙基色或三基色LED二極管為光源的顯示器件；從結(jié)構(gòu)上分是整體條型顯示屏/板、或點(diǎn)陣管或平面管拼合排列組成的顯示屏、或LED燈排列成一至三行組成的顯示器；使用時(shí)LED顯示器4，水平安裝；LED顯示器4的圖案是兩端分別為左箭頭和右箭頭，中間為狹長的條形，或分別點(diǎn)亮或組合點(diǎn)亮，條形點(diǎn)亮的長度表示狀態(tài)信號的量化程度；或是LED數(shù)碼管的筆劃構(gòu)成的圖案，用數(shù)字表示狀態(tài)信號的量化程度。以上圖案的色彩與閃爍由程序控制。
還包括一個(gè)鍵盤/按鍵電路5，它與微處理器1的輸入端口相連接，用于人工產(chǎn)生預(yù)警信號和/或防盜密碼輸入鍵或系統(tǒng)自檢鍵，所述的鍵盤/按鍵電路5中設(shè)有一個(gè)行駛/駐車切換按鍵，一個(gè)自檢測按鍵/按鈕，使用時(shí)按下它可以檢查系統(tǒng)是好是壞。人工產(chǎn)生預(yù)警信號有可預(yù)計(jì)的剎車預(yù)警、故障預(yù)警、臨時(shí)停車預(yù)警、倒車預(yù)警、左轉(zhuǎn)預(yù)警和右轉(zhuǎn)預(yù)警等。
還包括一個(gè)語音報(bào)警電路13和/或一個(gè)車輛停止電路14，所述的車輛停止電路14是靜態(tài)不耗電的磁保持繼電器電路、或是磁保持電磁閥電路、或是記憶自鎖繼電器電路；車輛停止電路14是通過切斷車輛的燃油油路、電源、點(diǎn)火控制電路、制動(dòng)油路或氣路來實(shí)現(xiàn)停車；其中，語音報(bào)警電路13與微處理器1的輸出端口相連接，車輛停止電路14與微處理器1的輸出端口相連接?？梢赃x用的語音報(bào)警電路RS4820、IS22C040、ISD4003、ISD5008、PM50、API8108A；磁保持繼電器上海永嘉DB-2A型直流12V大功率磁保持繼電器磁保持電磁閥溫嶺市綠色水處理廠SF系列磁保持電磁先導(dǎo)閥；記憶自鎖繼電器ZS-01F等，點(diǎn)火集成電路可采用MC33093、L497、CA3165E等。
所述的MEMS微加速度計(jì)2是雙軸或單軸或三軸微加速度計(jì)，MEMS微加速度計(jì)2每軸最大量程范圍為±1g～±2g；MEMS微加速度計(jì)2與微處理器1連接方式是如果MEMS微加速度計(jì)2輸出信號是模擬量，則與微處理器1的連接采用A/D轉(zhuǎn)換方式、或電壓/頻率轉(zhuǎn)換方式、或基于∑-Δ原理的ADC轉(zhuǎn)換方式、或基于雙斜率原理的ADC轉(zhuǎn)換方式；如果MEMS微加速度計(jì)2輸出信號是數(shù)字量脈寬占空比，則與微處理器1的連接采用測量脈寬方式。MEMS雙軸微加速度計(jì)采用ADI公司ADXL311或ADXL202，也可以采用MEMSIC美新公司MXD2020或MXA2312，還可以采用飛思卡爾公司MMA6200Q系列或VTI公司SCA1000；單軸微加速度計(jì)可以采用VTI公司SCA600系列，三軸微加速度計(jì)可以采用VTI公司SCA3000，或采用一個(gè)雙軸和一個(gè)單軸組合成三軸。
所述的MEMS微加速度計(jì)2具有自檢輸入端ST，ST端與微處理器1的一個(gè)輸出端連接，所述的鍵盤/按鍵電路5中設(shè)有一個(gè)自檢測按鍵/按鈕，使用時(shí)按下它，微處理器1會輸出一個(gè)高電平給ST端，MEMS微加速度計(jì)2就會有一個(gè)固定輸出，系統(tǒng)就會顯示事先設(shè)計(jì)好的數(shù)值，用于系統(tǒng)自檢查。也可以利用重力作用，將MEMS微加速度計(jì)2相對地平面設(shè)置成0°、90°、180°角度進(jìn)行0g和+1g、-1g的標(biāo)定。
所述的串行總線接口電路15包括LIN串行總線，它由從微處理器7、LIN總線控制器8、LIN總線控制器9、LIN總線導(dǎo)線10、LIN總線收發(fā)器11、總線收發(fā)器12組成；其中，微處理器1經(jīng)過芯片內(nèi)部或外部的LIN總線控制器8與LIN總線收發(fā)器11雙向連接；LIN總線收發(fā)器11與LIN總線導(dǎo)線10雙向連接；LIN總線導(dǎo)線10與LIN總線收發(fā)器12雙向連接；LIN總線收發(fā)器12經(jīng)過從微處理器7芯片內(nèi)部或外部的LIN總線控制器9與從微處理器7雙向連接；從微處理器7的輸出端與LED驅(qū)動(dòng)器3輸入端口連接；LED驅(qū)動(dòng)器3的輸出端與LED顯示器4的輸入端口連接；以上各部件的電源端與電源6相應(yīng)的輸出端連接，各部件的接地端與電源6的接地端連接。其中微處理器芯片內(nèi)部集成的LIN總線控制器只有很少微處理器有，但可以采用幾乎所有微處理器均有的UART/SCI接口替代；所述的LIN總線導(dǎo)線10為一根導(dǎo)線?？梢赃x用的帶總線LIN單片機(jī)MC68HC908GZ16、PIC16C432、LPC76X；LIN總線收發(fā)器TJA1020、MC33399、MCP201。
所述的串行總線接口電路15包括CAN串行總線，它由從微處理器17、CAN總線控制器18、CAN總線控制器19、CAN總線導(dǎo)線20、CAN總線收發(fā)器21、CAN總線收發(fā)器22組成；其中，微處理器1經(jīng)過芯片內(nèi)部或外部的CAN總線控制器18與CAN總線收發(fā)器21雙向連接；CAN總線收發(fā)器21與CAN總線導(dǎo)線20雙向連接；CAN總線導(dǎo)線20與CAN總線收發(fā)器22雙向連接；CAN總線收發(fā)器22經(jīng)過從微處理器17芯片內(nèi)部或外部的CAN總線控制器19與從微處理器17雙向連接；從微處理器17的輸出端與LED驅(qū)動(dòng)器3輸入端口連接；LED驅(qū)動(dòng)器3的輸出端與LED顯示器4的輸入端口連接；以上各部件的電源端與電源6相應(yīng)的輸出端連接，各部件的接地端與電源6的接地端連接；所述的CAN總線導(dǎo)線10為一根導(dǎo)線或雙絞線?？梢赃x用的帶總線CAN單片機(jī)PIC18F442、PIC18F448、MC68HC908GZ16、P8XC591、T89C51CC02；CAN總線控制器SJA1000、MCP2510、80C91、82527；CAN總線收發(fā)器PCA82C250、MC33388D、AMIS-30663。
所述的微處理器1和從微處理器7是獨(dú)立設(shè)置的單片微型計(jì)算機(jī)SCMC、或是微控制器MCU、或是片上系統(tǒng)SoC，或者是與汽車其它電子控制系統(tǒng)合用的微控制器MCU?？梢赃x用的單片機(jī)AT90S8515、PIC16F874、P89C51、MSP430F1232、SPCE061A等。
上述車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)用于安裝在車輛的尾部，顯示后面車輛需要的動(dòng)、靜狀態(tài)信息，或安裝在車輛的前部，顯示迎面車輛需要的動(dòng)、靜狀態(tài)信息，或同時(shí)安裝在車輛的前部和尾部，顯示迎面車輛和后面車輛各自需要的動(dòng)、靜狀態(tài)信息，或安裝在摩托車尾箱后部或助動(dòng)車的尾箱后部；具有兩類安裝一是不用在汽車上布線的獨(dú)立安裝，二是需要汽車布線的安裝。
下面對如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的設(shè)計(jì)預(yù)警機(jī)制，爭取預(yù)警時(shí)間作進(jìn)一步說明。
〖一〗減少人為造成的突發(fā)事件。
實(shí)踐中絕大多數(shù)剎車都是可預(yù)見性的，對前車來說是有準(zhǔn)備的可預(yù)見性的剎車，因?yàn)闆]有預(yù)警機(jī)制，才對尾隨的車造成突發(fā)事件的。為此我們設(shè)置剎車預(yù)警和故障預(yù)警按鍵，當(dāng)遇到有準(zhǔn)備的可預(yù)見性的剎車時(shí)，事先按下剎車預(yù)警鍵，向后車通告后再剎車，這樣后方車輛駕駛員幾乎可在同一時(shí)間與前方車輛駕駛員同時(shí)踩下剎車；當(dāng)遇到故障包括車輛、路況、甚至駕駛員身體原因，需要停車時(shí)都可以按下故障預(yù)警鍵，及時(shí)向后車示意停車，讓后車有所準(zhǔn)備。
〖二〗防微杜漸，防患未然。
通過對車輛狀態(tài)的分析達(dá)到對危險(xiǎn)情況的預(yù)警，車輛的動(dòng)/靜狀態(tài)信息可以由加速度和速度反映。何謂‘微患’？我們認(rèn)為對于同一車道前后行駛的車輛，前車減速對后車就是‘微患’信號，減速是剎車的前兆，減速是故障的前兆，減速是受阻的前兆，減速是遇難的前兆，減速意味著車輛間距離縮小，追尾的可能性增加，傳統(tǒng)的燈光信號系統(tǒng)沒有任何信號，提醒后方車輛注意前方車輛正處于減速狀態(tài)。對于在沒有隔離帶的公路上相對行駛的車輛，任何一方的加速都是‘微患’信號。而加/減速及其程度都是可測量的，所以可以根據(jù)加/減速來報(bào)警；根據(jù)加/減速的程度判斷，做出相應(yīng)的防備措施。超速行駛是交通事故主要原因之一，本發(fā)明設(shè)有超速報(bào)警提醒本車駕駛員，設(shè)有車輛速度大小顯示也讓后方駕駛員了解前方車速，有利于安全行駛。
本發(fā)明車輛狀態(tài)信息由微電子機(jī)械系統(tǒng)MEMS的雙軸、或單軸、或三軸微加速度計(jì)完成采集，既有加速度信息.，也含速度信息，用于自動(dòng)產(chǎn)生危險(xiǎn)預(yù)警信號。特別是采用加速度/速度轉(zhuǎn)換器，將加速度信號轉(zhuǎn)換成速度信號，實(shí)現(xiàn)速度大小顯示、超速報(bào)警，克服了現(xiàn)有技術(shù)長期以來因采用轉(zhuǎn)速傳感器測量車輛速度，而需要將轉(zhuǎn)速傳感器與車輛中的齒輪或者轉(zhuǎn)軸進(jìn)行感應(yīng)所帶來的問題1).測量車輛速度，依賴于車輛結(jié)構(gòu)，不能獨(dú)立于車輛，只能安裝式測量，不能便攜式測量。2).測速不準(zhǔn)確，速度與車輪輪胎大小和磨損有關(guān)，不同車輛要逐個(gè)化長時(shí)間道路行駛實(shí)驗(yàn)才能完成速度參數(shù)校驗(yàn)，嚴(yán)重缺乏通用性。3).安裝麻煩，尤其對出廠后，新增加測速設(shè)備帶來困難。
微電子機(jī)械系統(tǒng)Micro Electro-Mechanical Systems，MEMS是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器和信號處理，以及控制電路、接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。MEMS是隨著半導(dǎo)體集成電路微細(xì)加工技術(shù)和超精密機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的、多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，它以微電子及機(jī)械加工技術(shù)為依托，范圍涉及微電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、力學(xué)、自動(dòng)控制學(xué)、材料科學(xué)等多種工程技術(shù)和學(xué)科。其特點(diǎn)是1、微型化體積小、重量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時(shí)間短。2、當(dāng)前以硅為主要材料，機(jī)械電器性能優(yōu)良。3、集成化可以把不同功能、不同敏感方向、或制動(dòng)方向的多個(gè)傳感器或執(zhí)行器集成于一體。4、多學(xué)科交叉微系統(tǒng)涉及電子、機(jī)械、材料、制造、信息與自動(dòng)控制、物理、化學(xué)和生物等多種學(xué)科，并集約了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)中微小和微觀領(lǐng)域發(fā)展的許多尖端成果。
我們選用的微加速度計(jì)，按檢測方式，可以有壓阻式、電容式、隧道式、共振式、熱形式等幾種，按輸出信號有模擬和數(shù)字兩類。但不是一般意義上的加速度傳感器，因?yàn)橐话慵铀俣葌鞲衅鞯妮敵鲂盘栯娏骰螂妷汉苋酰魧⑺B接到外部電路，則寄生電容、電阻等的影響會掩蓋大部分有用的信號。因此采用靈敏元件外接放大處理電路的方法已不可能得到質(zhì)量很高的傳感器。只有把兩者集成在一個(gè)芯片上，采用系統(tǒng)單片集成化才能具有最好的性能，美國ADI公司生產(chǎn)的集成式加速度計(jì)就是將敏感器件與集成放大電路集成在同一芯片上的。如果不掌握這點(diǎn)，將它作為一般加速度傳感器，再外接放大處理電路使用，那就是一種倒退的技術(shù)方案。
美新半導(dǎo)體公司MEMSIC加速計(jì)是單芯片互補(bǔ)型金屬氧化半導(dǎo)體集成電路的雙軸運(yùn)動(dòng)測量系統(tǒng)，將傳感器，模擬信號以及數(shù)字信號處理三者整合在一塊芯片上，MEMSIC加速計(jì)的工作原理是利用自然對流熱傳導(dǎo)。測試質(zhì)量塊是被密封在芯片中的氣團(tuán)，芯片的中間有一個(gè)熱源，組成電橋的四個(gè)同等尺寸熱電偶等距分布在熱源的全部四個(gè)邊上，在零加速度下在熱源附近的溫度梯度是對稱分布的，所以四個(gè)熱電偶輸出相同的電壓，電橋輸出為零；當(dāng)被檢測物體受到外力作用產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或者加速度的時(shí)候，由于自然對流熱傳導(dǎo)，任何方位的加速度會擾亂溫度輪廓線，使其分布不對稱，四個(gè)熱電偶的電壓輸出不同，電橋輸出電壓直接與加速度成正比。加速計(jì)有兩個(gè)同樣的加速度信號通道，一路通道測量X軸加速度，一路通道測量Y軸加速度，氣團(tuán)測試質(zhì)量塊具有比傳統(tǒng)的固體質(zhì)量塊更多的優(yōu)點(diǎn)，加速計(jì)沒有與其它有競爭力的加速計(jì)相關(guān)的靜摩擦和灰塵污染，抗振能力高達(dá)500000g，這使得在裝配過程中能明顯地降低由于裝配中操作帶來的高失效率和高損失率。
MEMS微加速度計(jì)具有一般加速度傳感器所沒有的體積微小、重量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、響應(yīng)時(shí)間短、抗振能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定、可靠性高等優(yōu)異的性能和低廉價(jià)格。通常加速度傳感器不能大規(guī)模批量制作，所以制作成本高，一般性能的價(jià)格就很貴，性能優(yōu)異的價(jià)格就貴得驚人，采用MEMS技術(shù)突破這一瓶頸，MEMS微加速度計(jì)可以像制作集成電路一樣大批量生產(chǎn)，成品合格率很高，極大地降低了生產(chǎn)成本。例如美新公司的芯片成本在兩美元以下，并且雙軸與單軸的價(jià)格相差無幾，就質(zhì)量而言，失效率則在2ppm左右。三軸MEMS微加速度計(jì)比較少，價(jià)格較雙軸高。上述就是本發(fā)明優(yōu)選雙軸MEMS微加速度計(jì)的原因。
本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)還在于通過精心設(shè)計(jì)，充分挖掘集多種功能于一體的微加速度計(jì)的潛力，最大限度發(fā)揮其作用，只用一個(gè)微加速度計(jì)就能產(chǎn)生車輛各種危險(xiǎn)預(yù)警信號。采用雙軸或三軸MEMS微加速度計(jì)，水平安裝，將它的X軸正方向與車輛前進(jìn)方向一致，Y軸正方向與車輛右方向一致，或Z軸垂直于地面。因?yàn)樗哂锌梢詼y量加速度，振動(dòng)，沖擊，運(yùn)動(dòng)和重力加速度等多種功能，所以可以用于產(chǎn)生各種危險(xiǎn)預(yù)警信號。例如利用它可以測量動(dòng)態(tài)加速度，根據(jù)X軸加速度的方向和大小，就能判斷出車輛減速還是加速，是緩慢剎車還是急剎車；如果行駛中正負(fù)加速度變化比較小，就以勻速顯示；利用它可以測量沖擊，就能判斷出車輛是否撞車，前后左右哪個(gè)方位撞車；利用它可以測量振動(dòng)，就能判斷出車輛是否中途熄火拋錨，在駐車后，就能判斷出車輛是否被盜；利用它可以測量靜態(tài)加速度，就能判斷出車輛是否翻車；利用它可以測量傾斜角，就能判斷出車輛是否有側(cè)翻的危險(xiǎn)；根據(jù)Y軸加速度的方向和大小，就能判斷出車輛是否轉(zhuǎn)彎，甚至于爆胎。因?yàn)樵诟咚傩旭傊腥绻l(fā)生爆胎，尤其是前輪發(fā)生爆裂時(shí)，不僅汽車會顫動(dòng)，會造成車輛向爆胎的一側(cè)跑偏，發(fā)生傾斜，方向盤也會突然被一股很大的力量拉向爆胎的那一邊，而后胎爆破會使車輛尾部發(fā)生搖擺現(xiàn)象。特別是利用它可以測量靜態(tài)加速度，就能很簡便容易地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)定和用戶自己檢測，從而保證產(chǎn)品使用中的可靠性。將加速度信號積分可以產(chǎn)生速度信號，用于超速報(bào)警。
在本發(fā)明充分挖掘MEMS微加速度計(jì)潛力，空間上是全方位的，有X軸方向，也有Y軸方向或/和Z軸方向；時(shí)間上不是僅僅用于測量某一時(shí)刻，而是周而復(fù)始測量、從車輛啟動(dòng)到行駛再到熄火駐車再到啟動(dòng)全程狀態(tài)信息；同時(shí)又是多功能的，有動(dòng)態(tài)功能，也有靜態(tài)功能。改變在傳感器使用上的傳統(tǒng)做法，即功能專用，在一個(gè)產(chǎn)品上一個(gè)傳感器只使用它一個(gè)功能，例如加速度傳感器要么用它測量加速度，要么用它測量傾斜，而不會用它測兩項(xiàng)。將一個(gè)傳感器的多種功能集中體現(xiàn)在一個(gè)產(chǎn)品上，通過微處理器實(shí)現(xiàn)了功能多用。MEMS微加速度計(jì)的多種功能實(shí)現(xiàn)有賴于微處理器智能作用，用普通電子電路實(shí)現(xiàn)多種功能需要使用大量元器件，線路板也大，焊點(diǎn)多，功本費(fèi)高而采用微處理器通過軟件編程取代硬件開銷，可靠性提高，設(shè)計(jì)的靈活性、可拓展性增強(qiáng)，從而大大降低了系統(tǒng)成本，又一次提高了性能價(jià)格比。只花一個(gè)傳感器的成本，得到多個(gè)傳感器的功能，取得了非常高的性能價(jià)格比，取得了預(yù)想不到的技術(shù)效果。
〖三〗創(chuàng)建車輛行駛狀態(tài)信號顯示系統(tǒng)，顯示和量化‘微患’信號。
自動(dòng)檢測車輛行駛狀態(tài)，還必須通過簡便、易記、視覺效果良好的顯示，才能達(dá)到清楚辨認(rèn)安全與危險(xiǎn)，見微知著，爭取預(yù)警時(shí)間，提高行駛安全性。
本發(fā)明采用LED顯示是因?yàn)樗谀驼饎?dòng)、低電壓、低功耗、體積小、重量輕、壽命長、高可靠等方面比白熾燈具有十分明顯的優(yōu)勢。它比白熾燈響應(yīng)快得多，為60ns，比白熾燈的140ms要短許多，用于作信號燈，可以爭取更多預(yù)警時(shí)間，特別用作剎車燈，以典型車速在高速公路上行駛，會增加4～6米的安全距離。采用LED顯示還因?yàn)樗前雽?dǎo)體器件，是靠點(diǎn)陣組合、群體發(fā)光，很容易與微處理器連接，實(shí)現(xiàn)量化和色彩控制，克服傳統(tǒng)的車輛信號燈光系統(tǒng)表達(dá)顯示的形式單一，視覺效果差的毛病。車輛行駛狀態(tài)信號的量化和色彩顯示，使辯認(rèn)容易，一方面節(jié)省了時(shí)間，提高了反應(yīng)速度，另一方面能見微知著，防患未然。
本發(fā)明既可應(yīng)用于車尾，也可應(yīng)用于車首，還可前后雙向顯示。本發(fā)明產(chǎn)品安裝簡單，特別是采用在汽車上不用布線的技術(shù)方案，是一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，與車輛上的所有功能部件無關(guān)，只需固定在車尾或車首接上電源就可以工作。如果采用內(nèi)部電池，連電源線都不用接。
按國家道路交通安全法交通信號燈由紅燈、綠燈和黃燈組成，分別表示禁止通行、準(zhǔn)許通行和警告。為了便于記憶，將高亮度LED車輛行駛狀態(tài)三色顯示規(guī)則概括成一句耳熟能詳?shù)捻樋诹铩凹t燈停-綠燈行-閃燈急-黃燈警”。凡是涉及危險(xiǎn)的如停車、剎車用紅燈；涉及警示用黃燈；涉及緊急提醒用閃燈；涉及通行、放心、安全的用綠燈。除了采用色彩顯示和閃爍顯示提高視覺效果外，對于涉及加速度變化的信號特別是剎車信號還增加量化顯示，提高分辯率，以區(qū)別剎車程度。
采用量化和色彩顯示，首選雙基色LED，相比三基色LED價(jià)格便宜，相比單基色LED結(jié)構(gòu)緊湊。雙基色LED單獨(dú)點(diǎn)亮?xí)r，呈紅色或綠色，同時(shí)點(diǎn)亮?xí)r，呈黃色，符合交通信號燈三色要求。
采用1～3種單色LED進(jìn)行量化和帶閃爍顯示，也是可以的，屬于簡便型。比如由一排紅色超高亮度LED燈和一排黃色超高亮度LED燈組成、或者再加一排綠色超高亮度LED燈。根據(jù)被測信號的大小點(diǎn)亮相鄰的一串LED，從而準(zhǔn)確的反映被測信號變化的趨勢。采用1∶3～6比例量化顯示為好，即以最短為1，最長為3～6，不宜量化過細(xì)，過細(xì)反而分辨不清楚，為適應(yīng)8位微處理器可以用8bit控制，D0控制左箭頭，D1～6控制條形的長度，D7控制右箭頭。比如依照1個(gè)左箭模塊，4至6個(gè)方型模塊和一個(gè)右箭模塊的順序橫向一字排列組成的顯示器；可以顯示紅、黃、綠三種顏色；可以有兩種顏色動(dòng)態(tài)掃描顯示，其中一種顏色為背景；可以閃爍顯示，閃爍頻率可控制；方型模塊點(diǎn)亮的數(shù)量可控制。采用閃光剎車顯示，緊急剎車時(shí)，后車駕駛者的反應(yīng)時(shí)間可比原來減少0.2秒。
以下是車輛行駛狀態(tài)車尾燈及其顯示方法圖16-1是用圖形表示顏色的對照圖；圖16-2～圖16-18是示意圖。
1車輛加速綠燈組成的最長閃爍條形，如圖16-11所示；2速度大小綠燈組成的條形，速度越大，綠燈條形越長，如圖16-4所示；3減速大小黃燈組成的條形，減速越大，黃燈條形越長如圖16-8所示；4剎車力度大小黃燈全屏背景上出現(xiàn)紅燈條形，剎車力度越大，紅燈條形越長，如圖16-2所示；5故障預(yù)警紅燈黃燈輪流顯示條形，如圖16-14所示；6車輛停車紅燈黃燈輪流閃爍條形，如圖16-7所示；7超車預(yù)警黃燈組成的閃爍條形，如圖16-13所示；8車輛側(cè)翻紅燈組成的閃爍向上下箭頭形，如圖16-9所示；9車輛左轉(zhuǎn)黃燈組成的向左箭頭形，如圖16-5所示；10車輛右轉(zhuǎn)黃燈組成的向右箭頭形如圖16-6所示；11剎車預(yù)警紅燈組成的全屏幕條形，如圖16-17所示；12車輛碰撞紅燈組成的閃爍箭頭形，如圖16-15-1/2所示；13防盜劫報(bào)警紅燈、黃燈輪流閃爍條形，如圖16-7所示；14報(bào)警等級黃燈閃爍，緊急度越高，黃燈條形越長，如圖16-10所示。以下是車輛行駛狀態(tài)車前燈及其表示方法1車輛加速黃燈全屏背景上出現(xiàn)紅燈條形，加速度越大，紅燈條形越長，如圖16-2所示；2車輛減速綠燈組成的最長條形，如圖16-11所示；3車輛速度大小紅燈組成的條形，速度越大，紅燈條形越長，如圖16-3所示；4車輛剎車黃燈組成的全屏條形，如圖16-16所示；5故障預(yù)警紅燈黃燈輪流顯示條形，如圖16-14所示；6車輛會車黃燈組成的閃爍條形，如圖16-13所示；7車輛超車紅燈組成的閃爍條形，如圖16-12所示；8車輛側(cè)翻紅燈組成的閃爍向上下箭頭形，如圖16-9所示；9車輛左轉(zhuǎn)黃燈組成的向左箭頭形，如圖16-5所示；10車輛右轉(zhuǎn)黃燈組成的向右箭頭形，如圖16-6所示；11防盜劫報(bào)警紅燈黃燈輪流閃爍條形，如圖16-7所示。
目前公交汽/電車上公交線路顯示屏圖形有以下三種米字型和雪花型如圖8-1、圖8-2所示，還有數(shù)字型；為了敘述方便，將左面第一位圖形稱之為符號，圖17-0表示三種閃爍燈符號，圖17-1～圖17-9是示意圖。
采用LED公交線路顯示器作車尾燈的表示方法1平時(shí)公交線路顯示綠燈符號，綠燈數(shù)字顯示公交線路，如圖17-1所示為三種顯示屏顯示32路公交線的情況，以下類推；2車輛速度顯示綠閃燈符號，綠燈數(shù)字顯示速度，如時(shí)速50Km/h，則顯示50，如圖17-2所示3車輛減速黃燈組成的閃爍圖形，如圖17-3所示；4車輛剎車紅燈組成的閃爍數(shù)字圖形，如圖17-4所示；其中，數(shù)字為1～8，剎車力度越大，數(shù)值越大；5車輛停車紅燈閃爍顯示公交線路，如圖17-8所示；6防盜劫報(bào)警紅閃燈符號，如圖17-5所示。采用LED公交線路顯示器作車前燈的表示方法1平時(shí)公交線路顯示綠燈符號，綠燈數(shù)字顯示公交線路，如圖17-1所示為三種顯示屏顯示32路公交線的情況，以下類推；2車輛速度顯示綠閃燈符號，綠燈數(shù)字顯示速度，如時(shí)速50Km/h，則顯示50，如圖17-2所示3車輛加速紅燈組成的閃爍數(shù)字圖形，如圖17-6所示；其中數(shù)字為1～8，加速度越大，數(shù)值越大；4車輛剎車黃燈組成的閃爍圖形，如圖17-7所示；5車輛會車紅燈閃爍顯示公交線路，如圖17-8所示；6防盜劫報(bào)警紅燈符號閃爍，如圖17-9所示。
LED驅(qū)動(dòng)器3采用恒流驅(qū)動(dòng)集成電路或?qū)Ｓ眉呻娐坊蚍至㈦娐?；首選恒流驅(qū)動(dòng)專用集成電路，可以選用華方公司HM62726，SITL公司ST2221a，ST2221c；英飛凌Infineon公司TLE4242G；專用集成電路可以選用華方公司HM6B595L等；采用恒流驅(qū)動(dòng)保證了燈光亮度，真正擺脫了困擾LED信號燈多年的大問題，如易過熱損壞，發(fā)光強(qiáng)度及顏色均不穩(wěn)定等。其中HM62726由一個(gè)16位串入并出、串入串出移位寄存器，16位數(shù)據(jù)鎖存器和16位恒流驅(qū)動(dòng)器三個(gè)主要部分組成。移位寄存器接收串行輸入數(shù)據(jù)，輸出串行數(shù)據(jù)，并提供送往鎖存器的并行數(shù)據(jù)。移位寄存器和鎖存器有獨(dú)立的時(shí)鐘輸入端。驅(qū)動(dòng)器輸出電流值可以通過外部電阻控制，達(dá)到恒流輸出。
也可使用大晶粒發(fā)光二極管LED矩陣，采用串、并聯(lián)組合LED方式，包括穩(wěn)壓、限流、保護(hù)電路、使每個(gè)二極管在正常范圍內(nèi)工作。即使單只LED故障也不影響其余LED發(fā)光。
高亮度雙基色LED車輛行駛動(dòng)態(tài)顯示燈的燈光變化，反映了車輛行駛過程中的各種不同狀態(tài)和變化，例如從車輛加速到剎車的動(dòng)態(tài)變化，經(jīng)歷了綠燈亮—黃燈亮—紅燈亮的過程，為尾隨車輛爭取到了0.5-0.7秒預(yù)警時(shí)間，即當(dāng)前方車輛駕駛員松開油門時(shí)，LED車輛行駛動(dòng)態(tài)顯示燈的綠燈熄滅，出現(xiàn)醒目的黃燈組成的全屏幕條形；尾隨車輛駕駛員，可立即松開油門，將腳移到剎車踏板上，密切觀察前方車輛行駛動(dòng)態(tài)顯示燈，如果一旦出現(xiàn)全屏幕紅燈亮起，則表示前方緊急剎車，此時(shí)后方的腳早已移到剎車踏板上了，所以幾乎可在同一時(shí)間與前方車輛駕駛員同時(shí)踩下剎車。再加上發(fā)光二極管響應(yīng)速度較傳統(tǒng)的鎢絲燈快0.3秒。這樣與傳統(tǒng)的燈光信號系統(tǒng)相比，采用LED車輛行駛狀態(tài)信號顯示系統(tǒng)就為后方駕駛員提前0.8-1秒做好了剎車準(zhǔn)備?？陀^上相當(dāng)于縮短了本來需要1.5秒的生理反應(yīng)時(shí)間，為防范追尾事故，贏得了寶貴的時(shí)間。如果前方是點(diǎn)剎車或緩慢剎車，則出現(xiàn)黃燈為背景的紅燈條形，剎車力度越大，紅燈條形越長。后方就可以根據(jù)前方剎車力度，即有效制動(dòng)量，酌情控制自己車輛剎車力度；如果前方是慣性減速，則沒有紅燈亮起，保持黃燈組成的全屏幕條形，后方跟隨采用慣性減速，保持安全距離。采用閃光剎車顯示，歐共體實(shí)驗(yàn)表明緊急剎車時(shí)，后車駕駛者的反應(yīng)時(shí)間可比原來減少0.2秒。
美國交通部的研究報(bào)告表明，駕駛員如能將剎車距離縮短15％，追尾事故就可下降60％。制動(dòng)距離＝反應(yīng)距離-剎車距離。上述方案不是所謂“剎車預(yù)警”，因?yàn)樗€是發(fā)生在前方車輛紅燈亮起，即剎車報(bào)警后踩下剎車的。實(shí)際上是通過減速報(bào)警，實(shí)現(xiàn)減少剎車準(zhǔn)備時(shí)間，縮短反應(yīng)距離的技術(shù)方案。
從微處理器到LED驅(qū)動(dòng)器采用串行，是為了減少引線，便于使用引腳少的微處理器，減少芯片和PCB板的尺寸，降低成本。在當(dāng)今的中、高檔汽車中都采用了汽車總線技術(shù)。汽車總線為汽車內(nèi)部各種復(fù)雜的電子設(shè)備、控制器、測量儀器等提供了統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換渠道。就像在20世紀(jì)70年代引入集成電路、80年代引入微處理器一樣，近10年來數(shù)據(jù)總線技術(shù)的引入也將是汽車電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。本發(fā)明選用汽車總線設(shè)計(jì)，是為了適應(yīng)中、高檔汽車減少線束，減輕總量，共享汽車總線網(wǎng)絡(luò)資源，將本發(fā)明融入汽車電子設(shè)計(jì)行列，例如本發(fā)明所述的微處理器1，就可以與汽車總線上的其它電子控制系統(tǒng)合用一個(gè)微控制器MCU。汽車總線具有故障自診斷和調(diào)試簡單，很容易發(fā)現(xiàn)故障，而用新器件替代不會干擾網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)。
〖四〗創(chuàng)建車輛全程狀態(tài)信號系統(tǒng)。
車輛全程狀態(tài)信號系統(tǒng)不僅包括上述車輛行駛狀態(tài)信號顯示系統(tǒng)，還包括車輛靜止?fàn)顟B(tài)故障警示和駐車狀態(tài)監(jiān)測。車輛由于種種原因會停止在公路上，傳統(tǒng)燈光系統(tǒng)缺乏相應(yīng)警示，或者駕駛員傷亡不能發(fā)出警示，往往會造成或擴(kuò)大交通事故，為此利用微加速度計(jì)能測量靜態(tài)加速度的特性，設(shè)計(jì)了停車、翻車、撞車自動(dòng)警示。當(dāng)車輛設(shè)置在行駛狀態(tài)，而微加速度計(jì)檢測不到任何振動(dòng)變化或者速度為零，就可以判斷為停車；檢測到的Y軸加速度在+1g或-1g附近，就可以判斷為翻車；檢測到的X、Y軸加速度大大超過最大量程范圍，就可以判斷為撞車。除出現(xiàn)上述事故LED顯示器自動(dòng)報(bào)警外，如果是翻車或撞車，系統(tǒng)還會自動(dòng)切斷油路防止起火燃燒并用語音呼喊“救命…救命”。
駕駛員開車前必須設(shè)置行駛狀態(tài)，并輸入密碼，按確認(rèn)鍵后，如果密碼正確，就會接通點(diǎn)火或油路，否則車就不能開動(dòng)，相當(dāng)給車加了密碼車鎖；如果出租車路上遭劫車，駕駛員只要設(shè)法按動(dòng)一下行駛/駐車切換鍵，就會切換為駐車狀態(tài)，微加速度計(jì)就會監(jiān)測到加速度而自動(dòng)切斷點(diǎn)火或油路，并通過顯示器和語音電路報(bào)警，呼喊“劫車…劫車”；駕駛員駐車后，要設(shè)置為駐車狀態(tài)，就可以下車，之后微加速度計(jì)會監(jiān)測車輛靜止?fàn)顟B(tài)的變化，如果遭偷盜，因?yàn)橥当I不知密碼開不動(dòng)車，盜用整車鏟走、拖動(dòng)、拆卸輪胎就會造成振動(dòng)或傾斜變化，顯示器出現(xiàn)紅燈輪流閃爍條形的防盜劫報(bào)警，語音電路就會發(fā)出連續(xù)循環(huán)的“偷車…抓賊”呼喊報(bào)警。點(diǎn)火集成電路可采用MC33093或L497或CA3165E等。
有益效果綜觀上述與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核心價(jià)值就在于能為車主帶來生命和財(cái)產(chǎn)雙重安全。避免和防止交通事故，提高運(yùn)輸能力，保障國家財(cái)產(chǎn)和人民生命，于國于民具有很高的社會效益。對駕乘人員而言，還有什么比生命、財(cái)產(chǎn)安全更具價(jià)值？1.系統(tǒng)功能齊全，車輛狀態(tài)全面自動(dòng)測量，既可測加速度，顯示減速大小、剎車力度大小，區(qū)分開急剎車、緩剎車；又可測速度，實(shí)現(xiàn)速度大小顯示、超速報(bào)警，故障、翻車、拋錨、撞車等狀態(tài)報(bào)警以及人工產(chǎn)生預(yù)計(jì)的故障、剎車、會車、停車、超車預(yù)警和密碼車鎖、反劫車、防盜車、碰撞防油路泄漏等多項(xiàng)功能，按‘紅燈?！G燈行—閃燈急—黃燈警’規(guī)則，通過高亮度LED三色動(dòng)態(tài)顯示器，產(chǎn)生區(qū)別明顯的彩色和量化視覺效果，可爭取0.8～1秒預(yù)警時(shí)間；僅采用閃光剎車，緊急剎車時(shí)，后車駕駛者的反應(yīng)時(shí)間可比原來減少0.2秒；對于提高車輛行駛和駐車的安全性，減少追尾和碰撞事故，防止失劫，具有防微杜漸，防患未然的顯著作用。
2.沖破了駕駛員操作燈光信號系統(tǒng)的傳統(tǒng)模式，將依賴駕駛員的人工操作變成微處理器檢測、控制的車輛狀態(tài)自動(dòng)操作，顯示的信息更加真實(shí)可靠；信息量大，不僅有質(zhì)的突變信息，而且有量的漸變信息，從而能夠起到對事故見微知著，不論什么原因引起的減速都能報(bào)警，為實(shí)現(xiàn)對突發(fā)事件的預(yù)警，提供了新的技術(shù)方案。
3.克服了現(xiàn)有技術(shù)長期以來因采用轉(zhuǎn)速傳感器測量車輛速度，而需要將轉(zhuǎn)速傳感器與車輛中的齒輪或者轉(zhuǎn)軸進(jìn)行感應(yīng)帶來的問題測速不準(zhǔn)確，速度與車輪輪胎大小和磨損有關(guān)，嚴(yán)重缺乏通用性；測量車輛速度，依賴于車輛結(jié)構(gòu)，不能用于便攜式測量；安裝調(diào)試麻煩，尤其對出廠后，新增加測量設(shè)備帶來困難。
4.通過對MEMS微加速度計(jì)和微處理器創(chuàng)造性應(yīng)用，取得了非常高的性能價(jià)格比，取得了預(yù)想不到的技術(shù)效果，是目前有效避免車輛追尾事故，成本最低、效果最為顯著、系統(tǒng)實(shí)施最為方便的汽車交通安全預(yù)警裝置。
4.彌補(bǔ)了傳統(tǒng)車輛信號系統(tǒng)缺陷，解決了長期不曾解決的以下問題a.采用高亮度LED三色動(dòng)態(tài)顯示器，產(chǎn)生區(qū)別明顯的彩色和量化視覺效果，克服以前信號燈單一，視覺效果差，特別是剎車信號含糊不清，難于辨認(rèn)停車、緩慢剎車、急剎車甚至是撞車的老問題；b.設(shè)立人工預(yù)警，解決過去絕大多數(shù)剎車都是可預(yù)見性的，但沒有辦法表達(dá)，從而對尾隨的車輛造成突然襲擊；c.采用綠燈表示安全，傳統(tǒng)的車輛信號燈光系統(tǒng)沒有明確的安全信號顯示；d.車輛停止時(shí)，停止燈自動(dòng)點(diǎn)亮，解決以前沒有對應(yīng)的停止燈；e.故障燈自動(dòng)啟動(dòng)，不靠人啟用，所以不受駕駛員傷亡影響，不用離開駕駛室。
6.系統(tǒng)全部使用汽車標(biāo)準(zhǔn)化器件，有利于大規(guī)模批量生產(chǎn)和維修。
7.系統(tǒng)采用MEMS微加速度計(jì)、集成電路技術(shù)和微處理器程序等可靠性設(shè)計(jì)，并具有自標(biāo)定功能和用戶自檢查功能，確保產(chǎn)品使用可靠性。
8.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)采用積木式結(jié)構(gòu)，便于產(chǎn)品系列化和配套，既可以做成安裝十分方便，不用布線，只需固定在車上接上電源就可以工作，與車輛各個(gè)部分毫不相干的獨(dú)立裝置，又可以采用汽車總線做成與汽車電子融洽無間的子系統(tǒng)。
圖1為本發(fā)明的基本組成框2-1為本發(fā)明附加人工預(yù)警信號電路的組成框2-2為本發(fā)明附加車輛速度測量器的組成框2-3為本發(fā)明附加人工預(yù)警信號、車輛速度測量器的組成框3-1為本發(fā)明附加反劫防盜電路的一種組成框3-2為本發(fā)明附加反劫防盜電路的另一種組成框4-1-1為本發(fā)明采用LIN總線的一種組成框圖
圖4-1-2為本發(fā)明采用LIN總線的另一種組成框4-2-1為本發(fā)明采用CAN總線的一種組成框4-2-2為本發(fā)明采用CAN總線的另一種組成框5為本發(fā)明實(shí)施例1電原理6為本發(fā)明實(shí)施例2電原理7為本發(fā)明實(shí)施例3電原理8為本發(fā)明實(shí)施例4-公交車輛實(shí)施例電原理圖；圖8-1為米字型公交線路顯示屏圖；圖8-2為雪花型公交線路顯示屏9為本發(fā)明實(shí)施例5電原理10為本發(fā)明實(shí)施例6電原理11為本發(fā)明實(shí)施例7電原理12為本發(fā)明實(shí)施例8電原理13為本發(fā)明實(shí)施例9加速度/速度轉(zhuǎn)換電原理14為本發(fā)明實(shí)施例10采用LIN總線的電原理圖；其中，圖14-1為主機(jī)電原理圖、14-2為從機(jī)(1)電原理圖、14-3為從機(jī)(2)電原理圖、14-4為電源原理15為本發(fā)明實(shí)施例11采用CAN總線的電原理16-1～圖16-18是配合發(fā)明內(nèi)容的車輛行駛狀態(tài)車尾燈及其顯示方法示意圖和車輛行駛狀態(tài)車前燈及其顯示方法示意圖；其中圖16-1是用圖形表示顏色對照圖，其它各個(gè)示意圖的解讀請對照上述發(fā)明內(nèi)容的文字說明。
圖17-0～圖17-9是為配合發(fā)明內(nèi)容的采用LED公交線路顯示器作車尾燈的表示方法示意圖和采用LED公交線路顯示器作車前燈的表示方法示意圖，可作為本發(fā)明實(shí)施例4-公交車輛實(shí)施的LED狀態(tài)顯示圖；其中圖17-0是三種公交線路顯示器符號閃爍示意圖，其它各個(gè)示意圖的解讀請對照上述發(fā)明內(nèi)容的文字說明。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1如圖1和圖5所示，微處理器1采用AT89C2051單片機(jī)，微加速度計(jì)2采用MEMS雙軸數(shù)字信號輸出的微加速度計(jì)MXD2020，LED驅(qū)動(dòng)器3采用8位恒流驅(qū)動(dòng)集成電路HM63595，HM68595由一個(gè)8位串入并出、串入串出移位寄存器，8位數(shù)據(jù)鎖存器和8位恒流驅(qū)動(dòng)器三個(gè)主要部分組成。移位寄存器接收串行輸入數(shù)據(jù)，輸出串行數(shù)據(jù)，并提供送往鎖存器的并行數(shù)據(jù)。移位寄存器和鎖存器有獨(dú)立的時(shí)鐘輸入端CLOCK。LED顯示器4采用雙基色LED。MXD2020自動(dòng)采集的車輛動(dòng)/靜狀態(tài)信號以數(shù)字量脈寬占空比形式分別從Doutx、Douty兩端口輸出給、AT89C2051單片機(jī)的INT0、INT1兩端，采用中斷方式測量脈寬完成車輛動(dòng)/靜狀態(tài)信號輸入，通過AT89C2051分析處理程序輸出結(jié)果，通過通用串行接口端RXD、TXD與LED驅(qū)動(dòng)集成電路HM6B595的Sin、CLK連接，傳輸控制信號和數(shù)據(jù)，從而驅(qū)動(dòng)雙基色LED顯示器，將車輛動(dòng)/靜狀態(tài)信號進(jìn)行彩色、量化、閃爍動(dòng)態(tài)顯示。
實(shí)施例2如圖2-2和圖6所示，本例基本原理與實(shí)施例1相同，LED驅(qū)動(dòng)器3采用專用集成驅(qū)動(dòng)電路HM62726，HM62726由一個(gè)16位串入并出、串入串出移位寄存器，16位數(shù)據(jù)鎖存器和16位驅(qū)動(dòng)器三個(gè)主要部分組成。移位寄存器接收串行輸入數(shù)據(jù)，輸出串行數(shù)據(jù)，并提供送往鎖存器的并行數(shù)據(jù)。移位寄存器和鎖存器有獨(dú)立的時(shí)鐘輸入端CLK，對移位寄存器有一個(gè)異步復(fù)位端。驅(qū)動(dòng)器輸出電流值可以通過外部電阻R12控制，達(dá)到恒流輸出。LED顯示器4也采用雙基色LED。
不同之處在于微處理器1采用P87LPC76X單片機(jī)，微加速度計(jì)2采用MEMS雙軸數(shù)字信號輸出的微加速度計(jì)ADXL202，ADXL202自動(dòng)采集的車輛動(dòng)/靜狀態(tài)信號也是以數(shù)字量脈寬占空比形式分別從Doutx、Douty兩端口輸出給P87LPC76X單片機(jī)的INT0、INT1兩端，采用中斷方式測量脈寬完成車輛動(dòng)/靜狀態(tài)信號輸入；從ADXL202的XFILT端引出X軸加速度的模擬信號用于加速度/速度轉(zhuǎn)換，并采用由P87LPC76X內(nèi)部一個(gè)模擬比較器輸入端口CINIA和CMPREF端、P1.4端、電阻R16組成的基于∑-Δ原理的一路輸入ADC轉(zhuǎn)換器，CINIA提供給車輛速度測量器30輸出的速度信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；車輛速度測量器30采用的加速度/速度轉(zhuǎn)換器32，由R30、R31、C30組成濾波器、運(yùn)算放大器LT1366(UA)組成的積分器和LT1366(UB)組成的可調(diào)增益的放大器三部分構(gòu)成。
實(shí)施例3如圖1和圖7所示，本例基本原理與實(shí)施例1相同，LED顯示器4也采用雙基色LED。不同之處在于微處理器1采用PCI16C71X單片機(jī)，微加速度計(jì)2采用MEMS雙軸模擬信號輸出的微加速度計(jì)ADXL311，LED驅(qū)動(dòng)器3采用三極管或場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路，ADXL311自動(dòng)采集的車輛動(dòng)/靜狀態(tài)信號以模擬信號分別從Xout、Yout兩端口輸出給PCI16C71X單片機(jī)的AN0、AN1兩端，采用單片機(jī)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換，完成車輛動(dòng)/靜狀態(tài)信號輸入，再通過PCI16C71X分析處理程序輸出結(jié)果并通過8位并行端口輸出給三極管驅(qū)動(dòng)電路，從而驅(qū)動(dòng)雙基色LED顯示器，將車輛動(dòng)/靜狀態(tài)信號進(jìn)行彩色、量化、閃爍動(dòng)態(tài)顯示。
實(shí)施例4如圖8為本發(fā)明用于公交車輛的實(shí)施例，基本原理與實(shí)施例2相同，微處理器1采用P87LPC76X單片機(jī)，不同之處在于微加速度計(jì)2采用模擬信號輸出的單軸加速度計(jì)SCA600，并采用由P87LPC76X內(nèi)部一個(gè)模擬比較器輸入端口CINIA和CMPREF端，P1.4端，電阻R6組成的基于∑-Δ原理的一路輸入ADC轉(zhuǎn)換器。LED驅(qū)動(dòng)器3采用MAX7219驅(qū)動(dòng)器，LED顯示器4采用全數(shù)字型、米字型或雪花型公交線路顯示器，P87LPC76X單片機(jī)通過I2C串行總線與MAX7219驅(qū)動(dòng)器連接。圖8-1為米字型公交線路顯示器圖，圖8-2為雪花型公交線路顯示器圖，圖17-0～圖17-9為狀態(tài)顯示圖，其中，左面圖形為米字型，中間圖形為雪花型，右面圖形為數(shù)字型。
實(shí)施例5如圖2-3和圖9所示，基本原理與實(shí)施例2相同，微處理器1采用P87LPC76X單片機(jī)。不同之處在于微加速度計(jì)2采用MEMS雙軸模擬信號輸出的微加速度計(jì)MXA2312，并采用由P87LPC76X內(nèi)部兩個(gè)模擬比較器輸入端口CINIA、CINIB、CIN2A和CMPREF端，P1.4端，電阻R16組成的基于∑-Δ原理的三路輸入ADC轉(zhuǎn)換器，其中CINIA、CINIB提供給微加速度計(jì)MXA2312的X軸、Y軸加速度信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，CIN2A提供給車輛速度測量器的速度信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，車輛速度測量器30采用的加速度/速度轉(zhuǎn)換器32由R6、R7、C2組成濾波器、運(yùn)算放大器LT1366(UA)組成的積分器和LT1366(UB)組成的可調(diào)增益的放大器三部分構(gòu)成；MXA2312的X軸加速度信號還用于加速度/速度轉(zhuǎn)換。另外，P87LPC76X單片機(jī)通過I2C串行總線的SDA、SCL兩端口與LED驅(qū)動(dòng)器MAX7313連接，LED顯示器4采用雙基色LED顯示器，語音報(bào)警電路13選用的RS4820語音電路，可以事故報(bào)警。
以上例1、例2、例3、例4、例5適應(yīng)控制部分與顯示器在一起，做成一個(gè)獨(dú)立于車輛的顯示器件盒子，外形就象第三剎車燈。在前、后擋風(fēng)玻璃處，找個(gè)位置用雙面膠貼住即可，只需接上電源就可工作，安裝十分簡便，適合車主個(gè)人安裝。
實(shí)施例6如圖10所示，本例基本原理與實(shí)施例2相同，微處理器1采用P87LPC76X單片機(jī)，微加速度計(jì)2采用MEMS雙軸數(shù)字信號輸出的微加速度計(jì)MXD2020，LED顯示器4采用雙基色LED，LED驅(qū)動(dòng)器3采用16位恒流驅(qū)動(dòng)集成電路HM62726S，HM62726由一個(gè)16位串入并出、串入串出移位寄存器，16位數(shù)據(jù)鎖存器和16位恒流驅(qū)動(dòng)器三個(gè)主要部分組成。移位寄存器接收串行輸入數(shù)據(jù)，輸出串行數(shù)據(jù)，并提供送往鎖存器的并行數(shù)據(jù)。移位寄存器和鎖存器有獨(dú)立的時(shí)鐘輸入端CLOCK。驅(qū)動(dòng)器輸出電流值可以通過外部電阻R12控制，達(dá)到恒流輸出。不同之處在于P87LPC76X單片機(jī)通過串行總線的RXD、TXD兩端口與HM62726驅(qū)動(dòng)器的串行輸入數(shù)據(jù)口SERAL-IN、時(shí)鐘輸入端CLOCK傳輸控制信號和數(shù)據(jù)。增加的人工預(yù)警信號電路5采用按鍵和LED發(fā)光二極管及電阻組成，按下某個(gè)鍵，對應(yīng)LED發(fā)光二極管點(diǎn)亮，可以輸入可預(yù)計(jì)的剎車預(yù)警、故障預(yù)警、停車預(yù)警、倒車預(yù)警、左轉(zhuǎn)預(yù)警和右轉(zhuǎn)預(yù)警。其中倒車預(yù)警、左轉(zhuǎn)預(yù)警和右轉(zhuǎn)預(yù)警也可以不從按鍵輸入，而是從車輛中原有的倒車、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)操作開關(guān)上引線輸入。
實(shí)施例7如圖11所示，本例基本原理與實(shí)施例6相同，不同之處在于微加速度計(jì)2采用MEMS雙軸模擬信號輸出的微加速度計(jì)MXA2312，并采用由P87LPC76X內(nèi)部兩個(gè)模擬比較器輸入端口CINIA、CINIB和CMPREF端，P1.4端，電阻R6組成的基于∑-Δ原理的雙路輸入ADC轉(zhuǎn)換器。
實(shí)施例8參見圖12，本例基本原理與實(shí)施例6相同，微加速度計(jì)2采用MEMS雙軸數(shù)字信號輸出的微加速度計(jì)MXD2020，不同之處在于人工預(yù)警信號電路5采用鍵盤輸入，語音報(bào)警電路13選用的RS4820語音電路，用于反劫防盜，車輛停止電路14可以是靜態(tài)不耗電的雙穩(wěn)態(tài)磁保持繼電器電路、或是磁保持電磁閥電路、或是記憶自鎖繼電器電路，其核心是控制線圈L和保持機(jī)構(gòu)，微處理器1從P1.6端口輸出一個(gè)正脈沖，使三極管T1、T2、T5導(dǎo)通，T0、T3、T4截止，線圈L中流過正脈沖電流，電路處于一種穩(wěn)態(tài)；微處理器1從P1.7端口輸出一個(gè)正脈沖，使三極管T1、T2、T5截止，T0、T3、T4導(dǎo)通，線圈L中流過反向脈沖電流，電磁力克服保持機(jī)構(gòu)的維持力，電路翻轉(zhuǎn)為另外一種穩(wěn)態(tài)。通過繼電器或者電磁閥控制切斷車輛的燃油油路、電源、點(diǎn)火控制電路、制動(dòng)油路或氣路來實(shí)現(xiàn)停車，均為現(xiàn)有技術(shù)，故省略未畫其全部電路原理圖。鍵盤數(shù)字鍵0～9，功能鍵對照表A-密碼確認(rèn)、B-密碼修改、C-會車、D-剎車、E-故障、F-超車、G-停車、H-自檢、L倒車、M-暫停。
實(shí)施例9圖3為加速度/速度轉(zhuǎn)換電原理圖，其中加速度計(jì)采用ICS3028，加速度計(jì)輸出接LT1366(U1)組成的固定增益的差分放大器，放大后的信號再經(jīng)過RC濾波器輸入到LT1366(U2A)組成的積分電路，將加速度信號轉(zhuǎn)換為速度信號；74HC4066(U4A)為四路雙向模擬開關(guān)和三輸入或門74HC4075(U6)組成調(diào)整電路，用于控制回路中調(diào)整積分電路，防止在初始化時(shí)或者當(dāng)控制誤差超過某個(gè)限制時(shí)停止；LT13622(U5)放大器的一半用于電源分配器，建立一個(gè)公共基準(zhǔn)點(diǎn)；LT1366(U3B)為可調(diào)增益的放大器，OUT端連接微處理器的A/D輸入端，用于將信號放大到A/D轉(zhuǎn)換所要求的幅度。調(diào)整電路也可以取消，其的功能用程序軟件來實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例10如圖14-1、14-2、14-3、14-4所示，其中因?yàn)閳D14-2和圖14-3完全相同，一個(gè)用于尾燈、一個(gè)用于前燈，為了描述簡便，省略圖14-3的闡述。本例與實(shí)施例8基本原理相同，微處理器1和從微處理器7均采用P87LPC76X單片機(jī)，微加速度計(jì)2采用MEMS雙軸數(shù)字信號輸出的微加速度計(jì)MXD2020，語音報(bào)警電路13選用的RS4820語音電路，和車輛停止電路14一起用于反劫防盜；不同之處是本例采用LIN汽車總線連接微處理器1和顯示器4，其中LIN總線控制器8和9均采用UART接口替代，收發(fā)器11和12均采用LIN總線收發(fā)器TIA1020。采用中斷方式測量脈寬完成車輛動(dòng)/靜狀態(tài)信號輸入，再通過P87LPC76X微處理器1分析處理程序輸出結(jié)果，經(jīng)過LIN總線收發(fā)器11，接插件J1、接插件J2、LIN總線收發(fā)器12，輸入到P87LPC76X從微處理器7，并通過8位并行端口輸出給三極管驅(qū)動(dòng)電路，從而驅(qū)動(dòng)雙基色LED顯示器，將車輛動(dòng)/靜狀態(tài)信號進(jìn)行彩色、量化、閃爍動(dòng)態(tài)顯示。圖14-4為電源原理圖。
實(shí)施例11如圖15所示，其中因?yàn)閺臋C(jī)1和從機(jī)2完全相同，一個(gè)用于尾燈、一個(gè)用于前燈，為了描述簡便，省略對從機(jī)2的闡述。本例為高檔配置，主要想說明在電控制汽車上如何實(shí)施本發(fā)明，微處理器1采用PIC18F448帶CAN控制器接口，從微處理器17采用PIC18F248也帶CAN總線控制器接口，它們均為CAN2.OB標(biāo)準(zhǔn)，可與電控制汽車上用于其他控制部分合用。MEMS微加速度計(jì)2采用雙軸模擬信號輸出的MMA6200Q，并采用PIC18F448內(nèi)部所帶10bitA/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行X、Y軸加速度測量；微加速度計(jì)31采用ICS3028，按照例9所述原理實(shí)現(xiàn)加速度/速度轉(zhuǎn)換；語音報(bào)警電路13選用的RS4820語音電路，車輛停止電路14可以是靜態(tài)不耗電的雙穩(wěn)態(tài)磁保持繼電器電路、或是磁保持電磁閥電路、或是記憶自鎖繼電器電路，其核心是控制線圈L，它們既可掛靠在主機(jī)上，也可掛靠在從機(jī)上。主機(jī)信號通過內(nèi)部CAN總線控制器18的接口傳輸給CAN總線收發(fā)器21，然后經(jīng)過CAN總線20，傳輸給CAN總線收發(fā)器22，再經(jīng)過從機(jī)內(nèi)部CAN總線控制器19，傳輸給從機(jī)，驅(qū)動(dòng)雙基色LED顯示器，其中CAN總線收發(fā)器21和22均為PCA82C250，驅(qū)動(dòng)器3采用恒流驅(qū)動(dòng)集成電路HM62726S。
以上例5、例6、例7、例8、、例10和例11適應(yīng)控制部分與顯示器分開，通過串行總線連接，控制部分放在駕駛室，顯示器放在車輛前部或/和尾部高位，替代第三剎車燈，其中例5～例8適合汽車修理廠安裝，例10和例11適合汽車廠安裝。
本發(fā)明盡管列舉了大量例案，但不可能窮舉本發(fā)明要素的排列組合；顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的改動(dòng)和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)，包括電源(6)，其特征在于還包括微處理器(1)、MEMS微加速度計(jì)(2)、LED驅(qū)動(dòng)器(3)、LED顯示器(4)；其中，微處理器(1)為系統(tǒng)控制中心，MEMS微加速度計(jì)(2)為輸入部件，用于自動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)、靜態(tài)信號，它的輸出端與微處理器(1)輸入端口連接；LED驅(qū)動(dòng)器(3)為輸出部件，它的輸入端通過通用數(shù)字接口或串行總線接口電路(15)與微處理器(1)的輸出端口連接；LED驅(qū)動(dòng)器(3)的輸出端與LED顯示器(4)的輸入端口連接；以上各部件的電源端與電源(6)的輸出端連接，各部件的接地端與電源(6)的接地端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)車輛速度測量器(30)，它由MEMS微加速度計(jì)(31)和加速度/速度轉(zhuǎn)換電路(32)組成；其中，MEMS微加速度計(jì)(31)的輸出端與加速度/速度轉(zhuǎn)換電路(32)的輸入端連接，加速度/速度轉(zhuǎn)換電路(32)的輸出端與微處理器(1)的連接；所述的MEMS微加速度計(jì)(31)與MEMS微加速度計(jì)(2)是同一個(gè)加速度傳感器、或是兩個(gè)加速度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)，其特征在于所述的LED驅(qū)動(dòng)器(3)是恒流驅(qū)動(dòng)集成電路或?qū)Ｓ抿?qū)動(dòng)集成電路或分立電路；所述的LED顯示器(4)，是由高亮度或超高亮度、單基色或雙基色或三基色LED二極管為光源的顯示器件；LED顯示器(4)的圖案是兩端分別為左箭頭和右箭頭，中間為狹長的條形，條形點(diǎn)亮的長度表示狀態(tài)信號的量化程度；或是LED數(shù)碼管的筆劃構(gòu)成的圖案，用數(shù)字表示狀態(tài)信號的量化程度；以上圖案的色彩與閃爍可以控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)鍵盤/按鍵電路(5)，它與微處理器(1)的輸入端口相連接，用于人工產(chǎn)生預(yù)警信號和/或防盜密碼輸入鍵或系統(tǒng)自檢鍵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)語音報(bào)警電路(13)和/或一個(gè)車輛停止電路(14)，所述的車輛停止電路(14)是靜態(tài)不耗電的磁保持繼電器電路、或是磁保持電磁閥電路、或是記憶自鎖繼電器電路；車輛停止電路(14)是通過切斷車輛的燃油油路、電源、點(diǎn)火控制電路、制動(dòng)油路或氣路來實(shí)現(xiàn)停車；其中，語音報(bào)警電路(13)與微處理器(1)的輸出端口相連接，車輛停止電路(14)與微處理器(1)的輸出端口相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的車輛狀態(tài)信號系征在于所述的MEMS微加速度計(jì)(2)是雙軸或單軸或三軸微加速度計(jì)，MEMS微加速度計(jì)(2)每軸最大量程范圍為±1g～±2g；MEMS微加速度計(jì)(2)與微處理器(1)連接方式是如果MEMS微加速度計(jì)(2)輸出信號是模擬量，則與微處理器(1)的連接采用A/D轉(zhuǎn)換方式或電壓/頻率轉(zhuǎn)換方式或基于∑-Δ原理的ADC轉(zhuǎn)換方式或基于雙斜率原理的ADC轉(zhuǎn)換方式；如果MEMS微加速度計(jì)(2)輸出信號是數(shù)字量脈寬占空比，則與微處理器(1)的連接采用測量脈寬方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)，其特征在于所述的串行總線接口電路(15)包括LIN串行總線，它由從微處理器(7)、LIN總線控制器(8)、LIN總線控制器(9)、LIN總線導(dǎo)線(10)、LIN總線收發(fā)器(11)、LIN總線收發(fā)器(12)組成；其中，微處理器(1)經(jīng)過芯片內(nèi)部或外部的LIN總線控制器(8)與LIN總線收發(fā)器(11)雙向連接；LIN總線收發(fā)器(11)與LIN總線導(dǎo)線(10)雙向連接；LIN總線導(dǎo)線(10)與LIN總線收發(fā)器(12)雙向連接；LIN總線收發(fā)器(12)經(jīng)過從微處理器(7)芯片內(nèi)部或外部的LIN總線控制器(9)與從微處理器(7)雙向連接；從微處理器(7)的輸出端與LED驅(qū)動(dòng)器(3)輸入端口連接；LED驅(qū)動(dòng)器(3)的輸出端與LED顯示器(4)的輸入端口連接；以上各部件的電源端與電源(6)相應(yīng)的輸出端連接，各部件的接地端與電源(6)的接地端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)，其特征在于所述的串行總線接口電路(15)包括CAN串行總線，它由從微處理器(17)、CAN總線控制器(18)、CAN總線控制器(19)、CAN總線導(dǎo)線(20)、CAN總線收發(fā)器(21)、CAN總線收發(fā)器(22)組成；其中，微處理器(1)經(jīng)過芯片內(nèi)部或外部的CAN總線控制器(18)與CAN總線收發(fā)器(21)雙向連接；CAN總線收發(fā)器(21)與CAN總線導(dǎo)線(20)雙向連接；CAN總線導(dǎo)線(20)與CAN總線收發(fā)器(22)雙向連接；CAN總線收發(fā)器(22)經(jīng)過從微處理器(17)芯片內(nèi)部或外部的CAN總線控制器(19)與從微處理器(17)雙向連接；從微處理器(17)的輸出端與LED驅(qū)動(dòng)器(3)輸入端口連接；LED驅(qū)動(dòng)器(3)的輸出端與LED顯示器(4)的輸入端口連接；以上各部件的電源端與電源(6)相應(yīng)的輸出端連接，各部件的接地端與電源(6)的接地端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器(1)和從微處理器(7)是獨(dú)立設(shè)置的單片微型計(jì)算機(jī)(SCMC)、或是微控制器(MCU)、或是片上系統(tǒng)(SoC)，或者是與汽車其它電子控制系統(tǒng)合用的微控制器(MCU)。
10.上述車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)用于安裝在車輛的尾部，顯示后面車輛需要的動(dòng)靜態(tài)信息，或安裝在車輛的前部，顯示迎面車輛需要的動(dòng)靜態(tài)信息，或同時(shí)安裝在車輛的前部和尾部，顯示迎面車輛和后面車輛各自需要的動(dòng)靜態(tài)信息，或安裝在摩托車尾箱后部或助動(dòng)車的尾箱后部。
全文摘要
一種車輛狀態(tài)信號系統(tǒng)，旨在提供車輛交通事故和車輛防劫盜預(yù)警雙重功能的裝置，由微處理器、LED驅(qū)動(dòng)器、LED顯示器、MEMS微加速度計(jì)、加速度/速度轉(zhuǎn)換器、鍵盤/按鍵電路和電源組成，具有自動(dòng)顯示速度、減速度和剎車力度三種大??；帶閃光剎車、超車、會車、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、臨時(shí)停車、故障、撞車、翻車和劫車、盜車報(bào)警等多項(xiàng)功能；按‘紅燈停—綠燈行—閃燈急—黃燈警’規(guī)則，通過高亮度LED三色動(dòng)態(tài)顯示器，產(chǎn)生區(qū)別明顯的彩色和量化視覺效果，可爭取0.8～1秒預(yù)警時(shí)間，對于提高車輛行駛和駐車的安全性，減少追尾和碰撞事故，反劫盜，具有防微杜漸，防患未然的顯著作用；安裝簡單，特別適合各種新、舊車輛車尾和/或車首高位加裝。
文檔編號B60Q1/26GK1883982SQ20051002711
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者龔立新, 龔青 申請人:龔青, 龔立新