技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)速技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的逐漸提高，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求也日益增加，目前，自行車越來(lái)越受人們喜歡，不僅因?yàn)樗h(huán)保節(jié)能，在交通擁擠的現(xiàn)今，使其更加方便，同時(shí)也是健身鍛煉的好方法，將單片機(jī)應(yīng)用到自行車上，使其更加智能化，也成為研究的一種方向。當(dāng)人們利用自行車作為交通工具的時(shí)候，就需要知道自己的行駛速度，報(bào)警裝置來(lái)提醒自己注意安全，同時(shí)在夜間的時(shí)候自動(dòng)開啟警示燈來(lái)提醒周圍車輛，減少事故發(fā)生；當(dāng)利用自行車作為運(yùn)動(dòng)工具的時(shí)候，就更需要測(cè)速裝置來(lái)顯示其速度，需要時(shí)間來(lái)顯示自己運(yùn)動(dòng)了多久，行駛了多遠(yuǎn)，利用溫度檢測(cè)了解周圍環(huán)境溫度怎么樣，適不適合運(yùn)動(dòng)。 測(cè)速技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用非常廣泛，也相當(dāng)成熟，方法也很多，比如超聲波測(cè)速，紅外測(cè)速，激光測(cè)速等等高科技的測(cè)速技術(shù)，同時(shí)應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域，其中交通領(lǐng)域更為廣泛，可是對(duì)于自行車這種非機(jī)動(dòng)車輛來(lái)說(shuō)，也由于它本身速度不是很快的原因，將測(cè)速應(yīng)用到自行車上還不夠廣泛，而作為環(huán)保節(jié)能鍛煉于一身的交通工具來(lái)說(shuō)，在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)著很重要的作用，這也就增加了它危險(xiǎn)性，更需要讓其更智能化，在這方面不管是國(guó)內(nèi)外來(lái)說(shuō)都還不夠重視。 因此，自行車不管是作為交通工具或者健身運(yùn)動(dòng)，都需要對(duì)其進(jìn)一步的完善，讓它更智能化，作為交通工具使其更加安全，作為健身運(yùn)動(dòng)使其多功能化，方便人們的生活

現(xiàn)在兒童的自行車種類很多，由于兒童對(duì)車速的認(rèn)知還尚未成熟，不了解自行車的車速可能帶來(lái)的危害，因此需要家長(zhǎng)監(jiān)督兒童，避免過(guò)于貪玩導(dǎo)致自行車速度過(guò)快，從而導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在兒童在騎車過(guò)程中，意識(shí)不到車速過(guò)快導(dǎo)致控制失措，引起危險(xiǎn)事故的發(fā)生，同時(shí)監(jiān)管人監(jiān)護(hù)疏忽大意也是造成危險(xiǎn)事故發(fā)生的重要原因，現(xiàn)有技術(shù)只是完全依靠監(jiān)護(hù)人的個(gè)人注意監(jiān)護(hù)兒童，不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置及控制方法，以實(shí)現(xiàn)自行車超速報(bào)警，并提醒監(jiān)護(hù)人進(jìn)行監(jiān)護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置，主要包括：控制單元、測(cè)速單元、報(bào)警單元和藍(lán)牙模塊，所述測(cè)速單元、報(bào)警單元和藍(lán)牙模塊分別與控制單元連接，所述測(cè)速單元包括至少一個(gè)永久磁鐵、開關(guān)型霍爾元件傳感器電路，所述永久磁鐵安裝于輪圈上，開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集脈沖信號(hào)，控制器根據(jù)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并計(jì)算出相應(yīng)的速度，控制器控制藍(lán)牙模塊將速度數(shù)據(jù)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送客戶端，報(bào)警單元用于在速度超過(guò)設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

進(jìn)一步地，所述開關(guān)型霍爾元件傳感器電路包括A44E霍爾傳感器。

進(jìn)一步地，基于監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置的控制方法。包括以下步驟：

A．輪圈上安裝至少一個(gè)永久磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集一個(gè)脈沖信號(hào)，并將脈沖信號(hào)發(fā)送至控制單元進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算速度；

B．計(jì)算速度結(jié)果與控制單元內(nèi)預(yù)置的速度值進(jìn)行比較，若計(jì)算的速度值大于預(yù)置速度值，則報(bào)警單元進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)控制器控制藍(lán)牙模塊置于工作狀態(tài)，將計(jì)算的結(jié)果速度發(fā)送到具有藍(lán)牙通信功能的客戶端，并執(zhí)行步驟D，否則報(bào)警電路不報(bào)警，無(wú)線通訊模塊處于休眠狀態(tài)；

D．測(cè)速單元判斷車速是否降低，若車速降低到低于預(yù)置速度值，則控制器控制報(bào)警電路停止報(bào)警，并將停止報(bào)警后的速度值通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送到客戶端，否則，繼續(xù)報(bào)警，直到車速降低為預(yù)置速度以內(nèi)。

本發(fā)明各實(shí)施例的，由于主要包括：控制單元、測(cè)速單元、報(bào)警單元和藍(lán)牙模塊，所述測(cè)速單元、報(bào)警單元和藍(lán)牙模塊分別與控制單元連接，所述測(cè)速單元包括至少一個(gè)永久磁鐵、開關(guān)型霍爾元件傳感器電路，所述永久磁鐵安裝于輪圈上，開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集脈沖信號(hào)，控制器根據(jù)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并計(jì)算出相應(yīng)的速度，控制器控制藍(lán)牙模塊將速度數(shù)據(jù)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送客戶端，報(bào)警電路用于在速度超過(guò)設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中兒童在騎車過(guò)程中，意識(shí)不到車速過(guò)快導(dǎo)致控制失措，引起危險(xiǎn)事故的發(fā)生，同時(shí)監(jiān)管人監(jiān)護(hù)疏忽大意也是造成危險(xiǎn)事故發(fā)生的重要原因，現(xiàn)有技術(shù)只是完全依靠監(jiān)護(hù)人的個(gè)人注意監(jiān)護(hù)兒童，不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的等缺陷。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。

下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

具體地，一種監(jiān)測(cè)兒童自行車車速的裝置，主要包括：控制單元、測(cè)速單元、報(bào)警單元和藍(lán)牙模塊，所述測(cè)速單元、報(bào)警單元和藍(lán)牙模塊分別與控制單元連接，所述測(cè)速單元包括至少一個(gè)永久磁鐵、開關(guān)型霍爾元件傳感器電路，所述永久磁鐵安裝于輪圈上，開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集脈沖信號(hào)，控制器根據(jù)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并計(jì)算出相應(yīng)的速度，控制器控制藍(lán)牙模塊將速度數(shù)據(jù)以無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送客戶端，報(bào)警電路用于在速度超過(guò)設(shè)定值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

所述開關(guān)型霍爾元件傳感器電路包括A44E。

一種監(jiān)測(cè)兒童自行車的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

A．輪圈上安裝至少一個(gè)永久磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，開關(guān)型霍爾元件傳感器電路采集一個(gè)脈沖信號(hào)，并將脈沖信號(hào)發(fā)送至控制單元進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算速度；

B．計(jì)算速度結(jié)果與控制單元內(nèi)預(yù)置的速度值進(jìn)行比較，若計(jì)算的速度值大于預(yù)置速度值，則報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)控制器控制藍(lán)牙模塊置于工作狀態(tài)，將計(jì)算的結(jié)果速度發(fā)送到具有無(wú)線通信功能的客戶端，并執(zhí)行步驟D，否則報(bào)警電路不報(bào)警，無(wú)線通訊模塊處于休眠狀態(tài)；

D．測(cè)速單元判斷車速是否降低，若車速降低到低于預(yù)置速度值，則控制器控制報(bào)警電路停止報(bào)警，并將停止報(bào)警后的速度值通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送到客戶端，否則，繼續(xù)報(bào)警，直到車速降低為預(yù)置速度以內(nèi)。

假定輪圈的周長(zhǎng)為L(zhǎng)，在輪圈上安裝m個(gè)永久磁鐵，則測(cè)得的里程值最大誤差為L(zhǎng)/m。經(jīng)綜合分析，本設(shè)計(jì)中取m=2。當(dāng)輪子每轉(zhuǎn)一圈，通過(guò)開關(guān)型霍爾元件傳感器采集到一個(gè)脈沖信號(hào)，并從引腳P3.2中斷0端輸入，傳感器每獲取一個(gè)脈沖信號(hào)即對(duì)系統(tǒng)提供一次計(jì)數(shù)中斷。每次中斷代表車輪轉(zhuǎn)動(dòng)半圈，中斷數(shù)n和輪圈的周長(zhǎng)L的乘積再乘以m為里程值。定時(shí)器T0定時(shí)1s就可以計(jì)算出即時(shí)速度v。當(dāng)v大于設(shè)定的速度上限時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警。

霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝方便、功耗小、頻率高（可達(dá)1MHz）、耐震動(dòng)、不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕。霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高。取用各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件工作溫度范圍寬，可達(dá)－55℃～150℃。按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 按被檢測(cè)對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體。通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。

A44E集成霍爾開關(guān)由穩(wěn)壓器A、霍爾電勢(shì)發(fā)生器(即硅霍爾片)B、差分放大器 C、密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個(gè)基本部分組成，在電源端加電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢(shì)發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，當(dāng)霍爾片處在磁場(chǎng)中時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差VH輸出，VH信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。施加的磁場(chǎng)達(dá)到工作點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)器輸出高電壓(相對(duì)于地電位)，使三極管導(dǎo)通，此時(shí)OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開。當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到釋放點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關(guān)。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關(guān)完成了一次開關(guān)動(dòng)作。工作點(diǎn)與釋放點(diǎn)的差值一定，此差值稱為磁滯，在此差值內(nèi)，V0保持不變，因而使開關(guān)輸出穩(wěn)定可靠，這也就是集電成霍爾開關(guān)傳

感器優(yōu)良特性之一。傳感器主要特性是它的輸出特性，即輸入磁感應(yīng)強(qiáng)度B與輸出電壓V0之間的關(guān)系。

設(shè)置藍(lán)牙模塊，使得客戶端與兒童的測(cè)速裝置建立無(wú)線通訊連接，從而做到時(shí)刻監(jiān)督兒童車速，當(dāng)超出設(shè)定速度，便立刻提醒監(jiān)護(hù)人，由監(jiān)護(hù)人督促兒童降速，同時(shí)，當(dāng)車子超速后，報(bào)警電路會(huì)報(bào)警，知道車速降到一定速度，避免了由于疏忽大意，造成不可挽回的可怕后果。

至少可以達(dá)到以下有益效果：克服現(xiàn)有技術(shù)中兒童在騎車過(guò)程中，車速過(guò)快導(dǎo)致控制失措或監(jiān)管人監(jiān)護(hù)疏忽大意，增大危險(xiǎn)事故的發(fā)生的概率，同時(shí)達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控兒童車速的目的。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。