专利名称：智能型汽车车速变化显示灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种显示灯，具体地说，涉及一种安装在汽车尾部、可实时显示汽车加速、减速信息的智能型汽车车速变化显示灯，该显示灯可有效地防止汽车追尾事故的发生。
背景技术：
近年来，随着汽车拥有量的增加、车速的提高，交通事故呈直线上升。其中，汽车追尾事故尤为突出。特别是在高速公路上，一旦发生汽车追尾事故多数是车毁人亡，有时甚至发生几辆车乃至十几辆车连环追尾碰撞的恶性交通事故，损失惨重。随着科技的进步，人们逐渐意识到完全杜绝交通事故是不可能的，但是，主动减少、预防交通事故、避免人员伤害是可能的。据调查，对于90％以上的交通事故来说，如果驾驶员能提前一秒钟采取应急措施，交通事故(车祸)是可以避免的。通过分析追尾碰撞事故原因，我们也发现其主要原因是后面的车辆与前面的车辆距离过近，后面的车辆来不及采取应急措施。在事故调查中，追尾车司机有一句共同的话“……我立刻踩刹车，但来不及了”。“来不及”就是说采取紧急制动的时间不够。当前面车司机发现前方路面出现情况或障碍物时，会减速或滑行，但是，后面车司机往往不知道前面出现情况，以及前面车已减速，仍然保持原来的速度，导致无意识中缩短了两车之间的距离，随着两车距离的减少，当后面车司机意识到前面可能发现情况，再采取措施已经来不及了，车已经撞到了前面车的车尾。
所以，如果能够发明一种显示灯，安装在汽车尾部，实时、准确地将本车的加速、恒速、减速信息及时告知后面车辆，后面车辆司机获得此信息后主动提前采取相应措施，始终保持两车之间的安全距离，就能避免车辆追尾碰撞事故的发生。
发明内容
鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种安装在汽车尾部、可实时反应汽车加速、减速信息的智能型汽车车速变化显示灯。该车速变化显示灯不仅能够实时反映本车的加速信息，更重要的是它可以实时反应本车的减速信息即采取制动前的滑行减速阶段，告知后面车司机及时采取相应措施，避免追尾碰撞事故的发生。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种智能型汽车车速变化显示灯，它由微处理器芯片、车速变化显示灯和电源电路构成；所述微处理器芯片的数据输入口与汽车车速检测传感器的检测信号输出端相连，微处理器芯片的数据输出口直接与车速变化显示灯相连；所述微处理器芯片为本实用新型的核心部件，它每隔一定的采样周期读取一次车速检测传感器输出的信号，计算此时汽车的速度，并与前次计算的车速进行比较；如果汽车车速发生变化，则微处理器芯片的数据输出口就输出控制信号，使车速变化显示灯工作。
所述微处理器的工作频率范围设定在100HZ至5KHZ之间(相对应车速达到20km/h左右时开始工作)，采样周期为1/4秒。
所述车速变化显示灯包括减速状态显示灯，该减速状态显示灯与所述微处理器芯片的数据输出口相连。所述车速变化显示灯还包括加速状态显示灯，该加速状态显示灯与所述微处理器芯片的另一数据输出口相连。所述车速变化显示灯还包括恒速状态显示灯，该恒速状态显示灯与所述微处理器芯片的又一数据输出口相连。
所述车速检测传感器可以是汽车本身所自带的车速传感器，该车速传感器的检测信号输出端经施密特触发器的波形整理与所述微处理器的数据输入端相连。
所述车速检测传感器还可以是汽车本身所自带的车轮转速传感器，该车轮转速传感器的检测信号输出端经施密特触发器的波形整理与所述微处理器的数据输入端相连。
所述车速检测传感器还可以是霍尔车速传感器，该霍尔车速传感器的检测信号输出端经三极管放大与所述微处理器的数据输入端相连。
本实用新型的优点是1、结构简单、反应速度快、可靠性高。2、最重要的是本实用新型可以有效地避免汽车追尾碰撞，在跟车行驶时，可以使后面车司机随时掌握前车的车速信息，减小司机疲劳。3、后面车司机可以提前收油门、节油；减少制动次数，延长制动器及整车寿命。4、本实用新型可应用在现有任何车型中，安装方便。
图1为本实用新型的原理框图图2为本实用新型的具体电路图图3为本实用新型霍尔车速传感器原理图图4为本实用新型5倍频脉冲乘法器具体电路图具体实施方式
如图1所示，本实用新型公开的智能型汽车车速变化显示灯主要由微处理器芯片MCU、车速变化显示灯和电源电路构成。微处理器芯片的数据输入口与汽车车速检测传感器的检测信号输出端相连，微处理器芯片的数据输出口直接与车速变化显示灯相连。
本实用新型的核心部件是微处理器芯片MCU，它每隔一定的采样周期读取一次车速检测传感器输出的信号，计算此时汽车的速度，并与前次计算的车速进行比较。如果汽车车速发生变化，则微处理器芯片MCU的数据输出口就输出控制信号，根据车速的变化情况使相应的车速变化显示灯工作。
所述车速变化显示灯可以是减速状态显示灯；或者是减速状态显示灯和加速状态显示灯，还可以是减速状态显示灯、加速状态显示灯和恒速状态显示灯。微处理器芯片MCU可以根据车速的变化，输出相应的控制信号，使减速状态显示灯或加速状态显示灯或恒速状态显示灯亮，反应汽车车速的变化，提示后面车司机采取相应措施。
对于本身就带有车速传感器或轮速传感器的汽车来说，所述车速检测传感器指车速传感器或车轮轮速传感器。微处理器芯片的数据输入口与车速传感器或轮速传感器的检测信号输出端相连。
图2为本实用新型具体电路图。如图所示，芯片U1(78L05)为5V稳压芯片，它主要是为微处理器芯片U3(PIC12F629)和车速变化显示灯LED1、LED2、LED3提供5V工作电源。
微处理器芯片U3(PIC12F629)为本实用新型的核心部件，它带有4路8位A/D接口，内置有E2PROM存储器，内置4MHZRC型振荡源，大驱动电流，可直接驱动LED数码管显示。如图所示，车速传感器或轮速传感器的信号输出端经电容C1耦合到施密特触发器(由555芯片构成)U2的信号输入管脚、经波形整理后与微处理器芯片U3的数据输入口GP5相连；微处理器芯片U3的数据输出口GP0、GP1、GP2分别与加速状态显示灯LED1、恒速状态显示灯LED2、减速状态显示灯LED3相连，实时反应车速的变化。
用于检测汽车行驶速度的车速传感器通常安装在汽车变速器输出轴附近，它通过检测变速器输出轴的转速来反应汽车的车速，它输出的是一频率信号。
用于检测汽车车轮转动的轮速传感器通常安装在车轮处或主减速器处，通过检测车轮转速的变化为车轮防抱死系统(ABS)提供数据，它输出的也是一频率信号。
车速传感器和轮速传感器的工作原理相同，都是将物体的转动速度转换成脉冲频率信号输出，该脉冲频率信号与转速成正比，转速又与车速成正比。本实用新型通过施密特触发器(555芯片)U2将车速传感器或轮速传感器输出的频率信号整形成矩形波频率信号，并能实现传感器+12V、U3微处理器+5V之间不同电平的转换。
为了比对汽车转速的变化，本实用新型将微处理器的工作频率设定在100HZ至5KHZ之间，相对应车速达到20km/h左右时微处理器开始工作，这是根据众多车型的车轮转速传感器输出频率而定的。
例如日本产HCR32(RB20DET)型汽车的车轮转速传感器的齿圈为46个齿，每转一周为46个脉冲。其车轮胎滚动半径为301+7mm，圆周长为1890.28mm。当转速传感器输出频率为100HZ时，相当于车轮转动2.174圈/每秒，即4.109m/s，相当于14.79km/h；当车速高大200km/h时，转速传感器输出频率为1351HZ。
又例如国产上海奇瑞汽车的车轮转速传感器的齿圈为43个齿，每转一周为43个脉冲。其车轮胎滚动半径为282mm，圆周长为1770.96mm。当转速传感器输出频率为100HZ0时，相当于车轮转动2.325圈/每秒，即4.118m/s，相当于14.82km/h；当车速高大200km/h时，转速传感器输出频率为1350HZ。
由此可见，将微处理器MCU的工作频率设定在100HZ至5KHZ之间是为了使本实用新型在车速为10-20km/h时即可以开始工作，而其上限频率远远大于最高车速时传感器的输出频率，使本实用新型可以适用于国内外所有车型。
使用车速传感器时，其原理与轮速传感器相同，不再赘述。不同点是变速器输出轴用于产生脉冲信号的齿圈齿数与车轮的齿圈齿数不同，例如奥迪轿车的车速传感器的4对磁极固定在变速器的输出轴上，即传动轴每转动一周产生4个电脉冲，车速和传感器频率信号的之间的配合参数如下表
由此表可见，当频率在100HZ时车速接近100km/h，U3微处理器开始工作的时间太迟了。对于这些车型有2种处理方案1、改变U3微处理器的工作频率范围，设定工作频率在20HZ～5KHZ，使车速小于20km/h时微处理器开始工作；2、如果不改变U3的工作频率(100HZ～5KHZ)，可在车速传感器与U3之间增加一“五倍频脉冲乘法器”(参照图四)，即把传感器的1个脉冲信号变成5个脉冲信号供给U3，同样也能使车速小于20km/h时U3开始工作。
本实用新型的工作原理是如图4所示，当汽车行驶的速度大于每小时十几公里时，车速传感器或车轮速传感器输出的脉冲频率信号，经U2的波形整理，从U2的第7脚输出，传输给微处理器U3的第2脚GP5，U3的第2脚GP5得到变化的矩形波频率信号。当车速传感器输出的频率大于100HZ时，U3将此时的频率FA存放在寄存器中，延时1/4秒后，U3再读取车速传感器输出的频率信号FB，并与存储器中1/4秒前的频率FA比较，得出三种结果FA＞FB、FA＜FB、FA＝FB；且后一频率FB又存入存储器中与1/4秒后的取样频率继续比较计算，频率变高即FA＞FB表示汽车加速，U3的数据输出端GP0输出高电平，驱动T1、T2使LED1、LED2全亮，发出强光；频率不变即FA＝FB表示汽车恒速，U3的数据输出端GP1输出高电平，驱动T2使LED2亮，发出弱光；频率减小即FA＜FB表示汽车减速，U3的数据输出端GP2输出高电平，驱动T3使LED3亮，发出与LED1、LED2不同颜色的亮光，表示汽车在减速，后车司机要采取相应措施。当踏下制动踏板时，三极管T4的基极为高电平导通，U3的输入端GP3变为低电平，GP0、GP1、GP2均为低电平，LED1、LED2、LED3均不亮，此时汽车自身的红色刹车制动灯亮。
微处理器U3采用1/4秒的采样间隔读取车速传感器或车轮转速传感器输出的检测信号、比较计算的方式是因车速和人们的反应能力而定的。当车速60km/h时，汽车1/4秒行驶4.16米；车速100km/h时，汽车1/4秒行驶6.9米；车速140km/h时，汽车1/4秒行驶9.7米。车辆追尾事故多发生在高速行驶、驾驶者不能准确判断前方车辆减速状态，造成无意间跟近前车，当前车采取紧急制动时，后车因制动距离不够导致追尾。本发明人用两同型号车(桑塔纳)反复做过跟车实验，A车前车，车速100km/h，松油(空挡)滑行减速行驶300米B车后车，与A车同向、同速，距前车100米，匀速行驶
由此表可见，在没有使用本实用新型时，当前车(A)车速下降到90km/h，两车距离缩短到67米时，后车司机才对前车的减速有明显感觉，此时后车已晚前车开始松油(滑行)12秒。
如果加装本实用新型，当前车A从100km/h下降到98km/h时(相当于微处理器两次判断周期即2×1/4秒＝1/2秒)，微处理器就能使减速显示灯亮，人们的视觉对灯光比较敏感，在1/2秒内即可作出反映，那么在1秒时间内后车B就能凭显示灯判断出前车减速，并采取措施，两车实际距离缩短不到5米，此时两车距大于95米，有效地防止两车距离过近。
本实用新型不仅可以使用原车装配的车速传感器或轮速传感器做为信号源，对于没有装配车速传感器和轮速传感器的车型还可以通过本实用新型的霍尔车速传感器(如图3所示)检测车速。该霍尔传感器输出的是矩形波频率信号，其检测信号输出端通过三极管放大直接与微处理器U3的信号输入端GP5相连。
为了符合人们的习惯，可以将汽车减速显示灯LED3选为黄色，将汽车恒速显示灯LED2选为绿色，将汽车加速显示灯LED1选为绿色。当汽车加速时，LED1和LED2全亮、发出强绿光。
本实用新型结构简单、反应速度快、可靠性高；可有效地避免汽车追尾碰撞，在车队或跟车行驶时，可以使后面车司机随时掌握前车的车速信息，增加行车乐趣，减小司机疲劳。本实用新型可应用在现有任何车型中，安装方便。
以上所述是本实用新型的具体实施范例及所运用的技术原理，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换，均属于本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种智能型汽车车速变化显示灯，其特征在于它由微处理器芯片、车速变化显示灯和电源电路构成；所述微处理器芯片的数据输入口与汽车车速检测传感器的检测信号输出端相连，微处理器芯片的数据输出口直接与车速变化显示灯相连；所述微处理器芯片为本实用新型的核心部件，它每隔一定的采样周期读取一次车速检测传感器输出的信号，计算此时汽车的速度，并与前次计算的车速进行比较；输出控制信号，使车速变化显示灯工作。
2.根据权利要求1所述的智能型汽车车速变化显示灯，其特征在于所述微处理器的工作频率范围设定在100HZ至5KHZ之间，采样周期为1/4秒。
3.根据权利要求2所述的智能型汽车车速变化显示灯，其特征在于所述车速变化显示灯包括减速状态显示灯，该减速状态显示灯与所述微处理器芯片的数据输出口相连。
4.根据权利要求3所述的智能型汽车车速变化显示灯，其特征在于所述车速变化显示灯还包括加速状态显示灯，该加速状态显示灯与所述微处理器芯片的另一数据输出口相连。
5.根据权利要求4所述的智能型汽车车速变化显示灯，其特征在于所述车速变化显示灯还包括恒速状态显示灯，该恒速状态显示灯与所述微处理器芯片的又一数据输出口相连。
6.根据权利要求1或3或4或5所述的智能型汽车车速变化显示灯，其特征在于所述车速检测传感器为汽车本身所自带的车速传感器，该车速传感器的检测信号输出端经施密特触发器的波形整理与所述微处理器的数据输入端相连。
7.根据权利要求1或3或4或5所述的智能型汽车车速变化显示灯，其特征在于所述车速检测传感器为汽车本身所自带的轮速传感器，该轮速传感器的检测信号输出端经施密特触发器的波形整理与所述微处理器的数据输入端相连。
8.根据权利要求1或3或4或5所述的智能型汽车车速变化显示灯，其特征在于所述车速检测传感器为霍尔车速传感器，该霍尔车速传感器的检测信号输出端经三极管放大与所述微处理器的数据输入端相连。
专利摘要本实用新型公开了一种智能型汽车车速变化显示灯，它由微处理器芯片、车速变化显示灯和电源电路构成；微处理器芯片的数据输入口与汽车车速检测传感器的检测信号输出端相连，微处理器芯片的数据输出口直接与车速变化显示灯相连。微处理器芯片每隔一定的采样周期读取/采样一次车速检测传感器输出的信号，计算此时汽车的速度，并与前次计算的车速进行比较；如果汽车车速发生变化，微处理器芯片的数据输出口就输出控制信号，使车速变化显示灯工作，及时反应汽车的加速、减速状态，提醒后车司机采取相应措施。本实用新型结构简单、反应速度快、可靠性高；可有效地避免汽车追尾碰撞事故的发生。本实用新型可应用在现有任何车型中，安装方便。
文档编号B60Q1/50GK2748336SQ20042008514
公开日2005年12月28日 申请日期2004年8月10日 优先权日2004年8月10日
发明者徐鸣 申请人:徐鸣