道路障碍检测仪的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种道路障碍检测仪，包括：超声波测距传感器，超声波发射装置用于向前方发射超声波信号，超声波接收装置用于接收反射回的超声波信号；控制单元计算发射超声波信号的时间和接收到反射回超声波信号的时间的差值，将差值与预设时间差值进行比较，判断前方道路是否有障碍物，如果有障碍物进一步计算障碍物高度；计算机系统接收碍物高度，将障碍物高度与预设的高度阈值进行比较，如果大于预设的高度阈值，则判断车辆无法通过，发出报警控制信号；报警装置根据报警控制信号发出报警信号；电源装置向车辆的内部源和超声波测距传感器供电。本发明可以达到预警的效果，减少对车辆行驶过程中不必要的损失。
【专利说明】
道路障碍检测仪
技术领域
[0001 ]本发明涉及道路检测技术领域，特别涉及一种道路障碍检测仪。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的飞速发展，全国范围内车辆日益剧增，但是我国的道路还没有完全具备道路平整化，在大多数的2.3线城市以及乡村还存在道路不平整，有上凸和下陷的地方的问题，导致车辆在经过时容易出现车辆陷进去或者对车辆底盘、保险杠等造成损坏等情况，对车辆造成损失，从而造成了时间和金钱上不必要的浪费。此外，车上现装载的设备无法对其进行测量，只能通过目测，局限性太大而且不准确，在可见度比较低的时候或车速相对比较快的时候，更加不容易测量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0004]为此，本发明的目的在于提出一种道路障碍检测仪，可以实现自动化的监测与预警，通过对超声波发射与接收时间差与标准的时间差进行对比分析，通过单片机对数据进行计算分析，从而达到预警的效果，减少对车辆行驶过程中不必要的损失。
[0005]为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种道路障碍检测仪，包括:超声波测距传感器，包括:超声波发射装置和超声波接收装置，所述超声波发射装置用于向前方发射超声波信号，所述超声波接收装置用于接收反射回的超声波信号；
[0006]控制单元，所述控制单元与所述超声波测距传感器相连，用于计算发射超声波信号的时间和接收到反射回超声波信号的时间的差值，将所述差值与预设时间差值进行比较，判断前方道路是否有障碍物，如果有障碍物进一步计算障碍物高度；
[0007]计算机系统，所述计算机系统与所述控制单元进行通信，接收来自所述控制单元的障碍物高度，将所述障碍物高度与预设的高度阈值进行比较，如果大于所述预设的高度阈值，则判断车辆无法通过，发出报警控制信号；
[0008]报警装置，所述报警装置与所述计算机系统相连，用于根据所述报警控制信号发出报警信号；
[0009]电源装置，所述电源装置与所述车辆的内部源和超声波测距传感器相连，用于向所述车辆的内部源和超声波测距传感器供电。
[0010]进一步，所述控制单元为单片机。
[0011 ] 进一步，所述计算机系统通过Zigbee协议与所述控制单元进行通信。
[0012]进一步，所述报警装置为声光报警器。
[0013]进一步，所述电源装置还包括:电池，所述电池与所述超声波测距传感器相连，通过放电向所述超声波测距传感器供电。
[0014]进一步，所述电池为锂电池。
[0015]进一步，还包括:存储装置，所述存储装置与所属单片机相连，用于存储所述发射超声波信号的时间、接收到反射回超声波信号的时间和计算出的障碍物高度。
[0016]进一步，还包括:显示装置，所述显示装置与所述控制单元相连，用于实时显示所述控制单元计算出的障碍物高度。
[0017]进一步，所述显示装置采用共阴极数码管。
[0018]根据本发明实施例的道路障碍检测仪，采用超声波技术准确测量车辆前方道路状况并监控报警，利用超声波的特性设计实现了对于道路前方障碍的检测，通过对超声波放射回来的时间与原来设定测量好的时间进行对比，最后确定道路是否平整，该车辆能否正常通过。本发明对测量道路障碍实现了一个自动化的监测与预警，通过对超声波发射与接收时间差与标准的时间差进行对比分析，通过单片机对数据进行计算分析，从而达到预警的效果，减少对车辆行驶过程中不必要的损失，超声波设备相比于其他设备来说受外界以及天气因素的影响小可以有效地准确的测量。
[0019]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0020]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021 ]图1为根据本发明实施例的道路障碍检测仪的示意图；
[0022]图2(a)和(b)为根据本发明实施例的道路障碍检测仪的工作示意图；
[0023]图3为根据本发明实施例的道路障碍检测仪的工作流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025]如图1所示，本发明实施例的道路障碍检测仪，包括:超声波测距传感器1、控制单元2、计算机系统3、报警装置4和电源装置5。其中，该道路障碍检测仪可以安装于车辆上，在车辆行驶过程中，对车辆前方障碍物的有无进行实时监控和报警。
[0026]具体地，超声波测距传感器，包括:超声波发射装置和超声波接收装置。
[0027]超声波发射装置用于向前方发射超声波信号。具体地，该超声波发射装置经过驱动器驱动后经探头产生40kHz超声波信号。其中，该驱动器可以设计为一个驱动电流在I OOmA以上的驱动电路。
[0028]超声波接收装置用于接收反射回的超声波信号。具体地，超声波接收装置包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路。其中，超声波接收探头采用型号为CSB40R的探头，在接收到反射回的超声波信号后，再经放大电路放大，经波形变换，再被控制单元接收。
[0029]控制单元与超声波测距传感器相连，用于计算发射超声波信号的时间和接收到反射回超声波信号的时间的差值，将差值与预设时间差值进行比较，判断前方道路是否有障碍物，如果有障碍物进一步计算障碍物高度。
[0030]在本发明的一个实施例中，控制单元可以为单片机。优选的，控制单元可以采用51单片机。控制单元采用低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含可反复擦写的只读Flash程序存储器和随机存取数据存储器，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。该单片机具有20个引脚，15个双向输入输出窗口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器，两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。
[0031]具体地，如图2(a)和(b)所示，单片机控制超声波测距传感器向前方发射超声波信号，该超声波信号遇到障碍物返回，超声波接收器收到该反射回超声波信号就立即停止计时。单片机计算发射超声波信号的时间和接收到反射回超声波信号的时间的差值，然后将该时间差值与预设的超声波打到平整地面返回的时间和遇到障碍物返回的时间分别进行比对，以判断前方是平整地面或前方存在障碍物。如果有障碍物，单片机进一步计算该障碍物的高度，然后发送至计算机系统，由计算机系统进行分析及处理，实现对车辆前方道路的实时监控与预警。
[0032]此外，本发明实施例的道路障碍检测仪，还包括:显示装置。该显示装置与控制单元相连，用于实时显示控制单元计算出的障碍物高度。
[0033]优选的，显示装置可以采用共阴极数码管。其中，显示装置采用MAX7219的6位共阴极数码管显示，峰值电流可达40MA，最高串行扫描频率为1MHz，使用三条线串行接口传送数据。
[0034]计算机系统与控制单元进行通信，接收来自控制单元的障碍物高度，将障碍物高度与预设的高度阈值进行比较，如果大于预设的高度阈值，则判断车辆无法通过，发出报警控制信号。其中，超声波在空气中传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出是否有障碍物，车辆能否通过障碍物。
[0035]在本发明的一个实施例中，计算机系统可以通过Zigbee协议与控制单元进行通信，根据测得的障碍物高度分析出车辆是否能够通过，并且将呈现给工作人员且及时进行预警。这种利用测量更有准确性，防止由于人的目测的失误造成的不必要的损失。
[0036]报警装置与计算机系统相连，用于根据报警控制信号发出报警信号。在本发明的一个实施例中，报警装置为声光报警器。其中，该声光报警器采用型号为M3720的单声一闪灯报警音效集成电路，该芯片内存储一种报警音效，可直接驱动蜂鸣器发声，还能驱动液晶屏显示。通过蜂鸣器发出蜂鸣声，可以进行报警提醒司机注意。
[0037]电源装置与车辆的内部源和超声波测距传感器相连，用于向车辆的内部源和超声波测距传感器供电。即，利用汽车提供的电压，当系统内部电池没电时，电源装置就可以为其充电，同时还供应超声波测距传感器的工作。
[0038]在本发明的一个实施例中，电源装置还包括:电池，电池与超声波测距传感器相连，通过放电向超声波测距传感器供电。其中，电池可以为锂电池。在需要其工作的时候，通过自身放电就能支持超声波收发电路的工作。
[0039]进一步，本发明实施例的道路障碍检测仪还包括:存储装置。该存储装置与所属单片机相连，用于存储发射超声波信号的时间、接收到反射回超声波信号的时间和计算出的障碍物高度。其中，该存储装置可以反复擦写，它负责存储待转发数据资料。
[0040]图3为根据本发明实施例的道路障碍检测仪的工作流程图。
[0041 ]步骤S301，系统初始化。
[0042]步骤S302，复位键置位。
[0043]步骤S303，清除接收缓存。
[0044]步骤S304，判断是否永真，如果是，则执行步骤S305，否则执行步骤S315;
[0045]步骤S305，单片机启动开始接收数据；
[0046]步骤S306，连接显示器；
[0047]步骤S307，检测是否接收到连接成功(CONNECT0K)的提示，如果是，则执行步骤S308；
[0048]步骤S308，判断是否有来自显示器的查询请求，如果是，则执行步骤S309，否则执行步骤S311;
[0049]步骤S309，组帧发送，包括:本模块的编号、发送距离和结束标志；
[0050]步骤S310，关闭连接。
[0051 ] 步骤S311，发送信息。
[0052]步骤S312，组帧发送，包括:本模块的编号、发送距离和结束标志；
[0053]步骤S313，关闭连接。
[0054]步骤S314，中断循环。
[0055]步骤S315，等待下次启动。
[0056]根据本发明实施例的道路障碍检测仪，采用超声波技术准确测量车辆前方道路状况并监控报警，利用超声波的特性设计实现了对于道路前方障碍的检测，通过对超声波放射回来的时间与原来设定测量好的时间进行对比，最后确定道路是否平整，该车辆能否正常通过。本发明对测量道路障碍实现了一个自动化的监测与预警，通过对超声波发射与接收时间差与标准的时间差进行对比分析，通过单片机对数据进行计算分析，从而达到预警的效果，减少对车辆行驶过程中不必要的损失，超声波设备相比于其他设备来说受外界以及天气因素的影响小可以有效地准确的测量。
[0057]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0058]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
【主权项】
1.一种道路障碍检测仪，其特征在于，所述道路障碍检测仪安装于车辆上，包括: 超声波测距传感器，包括:超声波发射装置和超声波接收装置，所述超声波发射装置用于向前方发射超声波信号，所述超声波接收装置用于接收反射回的超声波信号； 控制单元，所述控制单元与所述超声波测距传感器相连，用于计算发射超声波信号的时间和接收到反射回超声波信号的时间的差值，将所述差值与预设时间差值进行比较，判断前方道路是否有障碍物，如果有障碍物进一步计算障碍物高度； 计算机系统，所述计算机系统与所述控制单元进行通信，接收来自所述控制单元的障碍物高度，将所述障碍物高度与预设的高度阈值进行比较，如果大于所述预设的高度阈值，则判断车辆无法通过，发出报警控制信号； 报警装置，所述报警装置与所述计算机系统相连，用于根据所述报警控制信号发出报警信号； 电源装置，所述电源装置与所述车辆的内部源和超声波测距传感器相连，用于向所述车辆的内部源和超声波测距传感器供电。2.如权利要求1所述的道路障碍检测仪，其特征在于，所述控制单元为单片机。3.如权利要求1或2所述的道路障碍检测仪，其特征在于，所述计算机系统通过Zigbee协议与所述控制单元进行通信。4.如权利要求1所述的道路障碍检测仪，其特征在于，所述报警装置为声光报警器。5.如权利要求1所述的道路障碍检测仪，其特征在于，所述电源装置还包括:电池，所述电池与所述超声波测距传感器相连，通过放电向所述超声波测距传感器供电。6.如权利要求5所述的道路障碍检测仪，其特征在于，所述电池为锂电池。7.如权利要求1所述的道路障碍检测仪，其特征在于，还包括:存储装置，所述存储装置与所属单片机相连，用于存储所述发射超声波信号的时间、接收到反射回超声波信号的时间和计算出的障碍物高度。8.如权利要求1所述的道路障碍检测仪，其特征在于，还包括:显示装置，所述显示装置与所述控制单元相连，用于实时显示所述控制单元计算出的障碍物高度。9.如权利要求8所述的道路障碍检测仪，其特征在于，所述显示装置采用共阴极数码管。
【文档编号】G01S15/93GK106093953SQ201610596691
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月27日 公开号201610596691.5, CN 106093953 A, CN 106093953A, CN 201610596691, CN-A-106093953, CN106093953 A, CN106093953A, CN201610596691, CN201610596691.5
【发明人】张军, 杨鑫
【申请人】石家庄学院