专利名称：行车及汽车停泊可视安全辅助装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种行车及汽车停泊可视安全辅助装置，它属于一种电子警示装置，特别是用于防止汽车发生意外碰撞的电子警示装置。
本实用新型的目的是这样实现的一种行车及汽车停泊可视安全辅助装置，它包括一个主机控制盒，一个供电电源，一组超声波感应器，一个红外摄像头和一个液晶显示器，在所述的主机控制盒中设有主控制电路和显示器控制电路，所述的液晶显示器为TFT液晶显示器；TFT显示器由TFT显示器控制电路及TFT显示屏组成，由传输线J2连接到主机控制盒；所述的红外摄像头由传输线J5连接到TFT显示器控制电路。所述的主控制电路其中包括a、一个由振荡电路提供时钟并在其P02和P27脚上定时输出40k脉冲信号、P00和P21脚上定时输出门电路控制信号、P24脚上输出声音报警信号及P20，P22，P23脚输出TFT显示器控制信号的中央处理器CPU1；b、一个声音报警电路；c、一个由多个超声波感应器电路构成的超声波感应器电路；d、一个用于同时为中央处理器CPU1、TFT显示器及多通道超声波感应器电路和红外摄像头提供电源的电源电路。
所述的电源电路包括由可消除电源上串入的高频谐波的电感T9、T10和保证电源流向为单向的晶体二极管D1组成的一个滤波电路，一个由两个集成稳压器U7、U8及电容组成的稳压电路。所述的门电路控制电路由两个多通道电子开关组成，由中央处理器CPU1的P00，P21脚上定时输出门电路控制信号。所述的TFT显示器控制电路包括一个由振荡电路提供时钟的中央处理器CPU2；一个向中央处理器CPU2的P74、P75、P76、P77脚输入控制信号的按制控制电路；一个由中央处理器CPU2的P54、P55、P56、P57脚输出显示信号的LED指示电路；一个图像显示驱动电路；一个用于给中央处理器CPU2、复位电路、TFT显示器电路及显示屏提供电源的电源电路。红外摄像头为具有夜视功能的红外摄像头。
本实用新型结构简单，反应灵敏，可以测试的角度大，有较强的抗干扰能力，并实现了数字、图像画提示，可测试的距离较远，可测试的距离固定的平面为2米，人体为1.2米。本实用新型可安装在各种不同类型的车辆上，以保证车辆的行驶安全。
所述的电源电路包括由可消除电源上串入的高频谐波的电感T9、T10和保证电源流向为单向的晶体二极管D1组成的一个滤波电路，以防止由电源反接造成对系统的损害，和由两个集成稳压器U7、U8及电容C1、C2、C13、C14、C15、C18、C19、C20、C21组成的一个稳压电路组成。电感T9，T10，晶体二极管D1(1N4001)，集成稳压器U7(7808)、U8(78L05)，电容C1、C2、C13、C15、C18、C19、C20、C21。电源直接由汽车12V电平接入，电感T9，T10消除电源线上串入的高频谐波，D1使电源流向是单向的，起滤波作用及保护主机免于在电源反接时被烧毁，集成稳压器U878L05供给CPU及CPU自带比较器基准电压，集成稳压器U77808供给超声波感应器放大电路、4052电子开关及集成运放放大器，C1、C2、C13、C15、C18、C19、C20、C21消除电源上的电压波动及谐波信号。
所述的门电路控制电路包括两个双四通道电子开关(4052)U3，U4，电阻R34，R35，R36，R37，R38，R49，R50，R51，晶体三极管Q9，Q10，Q11，Q12。由中央处理器1的P00，P21脚上定时输出门电路控制信号，依次选通X0，X1，X2，X3门，以让由中央处理器1的P02，P27脚上定时输出的40K信号依次输出到左前方、右前方、左后方、右后方超声波感应器，并将对应超声波感应器检测到的信号由Y0，Y1，Y2，Y3门依次输入到超声波感应器感应器电路。
所述的超声波感应器电路超声波感应器发射与接收部分、电源电路、一级放大电路、频率选取电路、二级放大电路、整型电路、滤波及比较电路组成。
所述的超声波感应器发射与接收部分晶体三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8(S8050)，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，R8，R9，R10，R11，R12，R13，R14，R15，R16，R17，R18，R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32，电容C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10，高频升压器T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8，晶体二极管D3，D4，D5，D6，D7，D8，D9，D10，D11，D12，D13，D14，D15，D16，D17，D18。由于中央处理器1产生的信号是电平为5V的信号，为了能够有更大更稳定的发射功率及不影响CPU的正常工作，需由8V电平直接提供推动电流，故由Q1、Q2、Q3、Q4，Q5，Q6，Q7，Q8，R9，R10，R11，R12，R13，R14，R15，R16，R25，R26，R27，R28，R29，R30，R31，R32进行电压转换，C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9，C10选取大电容能提供较大的瞬间高频升压器初级电流。电阻R17、R18、R19、R20、R21、R22，R23，R24及晶体二极管D3，D4，D5，D6，D7，D8，D9，D10，D11，D12，D13，D14，D15，D16，D17，D18使输入到电子开关4052的电平及电流不至于对4052造成损害及使输入到超声波感应器放大电路的信号电平保持在0V-0.7V以内。同时考虑到超声波发射及接收回路的电容效应和通道反应速度，通过实测在不同的环境温度(-30℃～80℃)下，发射信号中心频率都在41.5K与42.7K之间，故选取41.5K及42.5K两个固定的不同频率的脉冲发射信号可适应不同的环境温度，不须使用频率扫描，如此则可以使主机有较快的反应速度及可同时适应不同的环境温度(-30℃～80℃)。R1，R2，R3，R4、R5、R6，R7，R8控制超声波感应器接收灵敏度及超声波感应器停振时间，电阻越大则灵敏度越高，电阻越小则灵敏度底。但由于电阻越大，停振时间越长，会造成近距离不能检测，通过试验，我们选取了22K，既不让灵敏度下降过多，同时停振时间又能被接受。通过将对应超声波感应器检测到的信号由Y0、Y1、Y2、Y3门依次输入到超声波感应器，感应器放大电路以消除级与级之间的互相干扰作用，使一个超声波感应器发射及接收时，不会影响另外七个超声波感应器。
电源电路2的组成电阻R62、R63、R64、R65、R76、R77、R78、R79，电容C31、C32、C33、C34、C35、C36、C44、C45、C46、C47、C48、C49。电阻R64、R65、R78、R79提供半电源到运算放大器(TL084)U5、U6的5、10、12脚(运算放大器正向输入)，使运算放大器有更大的工作范围及消除过零盲区。电容C35、C36、C48、C49消除运算放大器U5、U6的5、10、12脚上的电压波动及谐波信号。电阻R62、R63、R76、R77及电容C31、C32、C33、C34、C44、C45、C46、C47消除8V电源上的电压波动及谐波信号对运算放大器U5、U6的5，10，12脚的影响。
所述的一级放大电路由R52、R66、C24、C37组成。电阻R52，R66，电容C24，C37，运算放大器U5，U6的5，6，7脚组成的第一级运算放大器。运算放大器5脚提供比较器正级输入比较电压，取运算放大器工作电压的一半，使运算放大器工作范围最大。电容C24，C37起到隔离直流电平信号和消除谐波的作用，R52，R66形成负反馈回路，以免整机运行时产生的静噪及环境噪音通过地线或8V电源线串入被运算放大器被放大造成误报，同时可衰减强信号，避免强信号堵塞一级放大部分。
所述的频率选取电路由电阻R53、R54、R55、R67、R68、R69、电容C25、C26、C38、C39和TL084的8、9、10脚组成，电容C25、C26、C38、C39、R35、R68决定了40K信号选择性的大小。电阻R52，R66，电容C24，C37，运算放大器U5，U6的5，6，7脚组成的第一级运算放大器。运算放大器5脚提供比较器正级输入比较电压，取运算放大器工作电压的一半，使运算放大器工作范围最大。电容C24，C37起到隔离直流电平信号和消除谐波的作用，R52，R66形成负反馈回路，以免整机运行时产生的静噪及环境噪音通过地线或8V电源线串入被运算放大器被放大造成误报，同时可衰减强信号，避免强信号堵塞一级放大部分。
所述的二级放大电路由电阻R56、R61、R69、R75、电容C28、C30、C41、C43、可调电阻VR1、可调电阻VR2和运算放大器U5、U6的12，13，14脚组成。可通过调节VR1/VR2调节超声波测灵敏度。电阻R56，R61，R70，R75，电容C28，C30，可调电阻VR1，VR2，运算放大器U5，U6的12，13，14脚组成的第三级运算放大器。运算放大器10脚提供比较器正级输入比较电压，取运算放大器工作电压的一半，使运算放大器工作范围最大，可通过调节VR1或VR2调节超声波测灵敏度。
所述的整型电路由D19、D20、电阻R57、R58、R59、R60、R71、R72、R73、R74、电容C27、C29、C40、C42和运算放大器U5，U6的12，13，14脚组成，可将具有一定电平的40K脉冲信号转换为直流电平。晶体二极管D19，D20，电阻R57，R58，R59，R60，R71，R72，R73，R74，电容C27，C29，C40，C42，运算放大器U5，U6的12，13，14脚组成的第四级运算放大器，晶体二极管D19，D20滤波及消除直流电平，电阻R57，R71，电容C27，C40衰减高频信号，电阻R59，R60，R73，R74，电容C29，C42衰减底频信号，将具有一定电平的40K信号转换成直流电平。
所述的滤波及比较电路的组成由电阻R39，R40，R41，R42，R82，R83，电容C17，C18，C23及中央处理器1的P31，P32，P33脚组成，电阻R82，R83供了中央处理器1内置比较器的基准电压到P33脚，P31，P32脚输入比较电压。所述的滤波及比较电路具有消除高次谐波、噪音及隔离直流电平作用。
本实用新型所选用的液晶显示器为TFT显示器5，所述的显示器中，所述的TFT显示器控制电路包括一个由振荡电路提供时钟的中央处理器CPU2；一个向中央处理器CPU2的P74、P75、P76、P77脚输入控制信号的按制控制电路；一个由中央处理器CPU2的P54、P55、P56、P57脚输出显示信号的LED指示电路；一个图像显示驱动电路；一个用于给中央处理器CPU2、复位电路、TFT显示器电路及显示屏提供电源的电源电路，它还包括一些常规的图像显示驱动电路、外置音频信号，内置音频信号选择电路、色度，亮度，对比度控制电路、VCD视频信号和摄像头视频信号选择电路。
所述的TFT显示器的电源电路的组成集成稳压器U12(78L08)、U13(78L05)，电容C50、C51、C52、C53、C54、C55、C56、C57。集成稳压器U1278L05供给中央处理器2、按制控制电路、LED指示电路、图像显示驱动电路、外置音频信号，内置音频信号选择电路、色度，亮度，对比度控制电路、VCD视频信号和摄像头视频信号选择电路。集成稳压器U1378L08供给摄像头。C50、C51、C52、C53、C54、C55、C56、C57消除电源上的电压波动及谐波信号。
所述的TFT显示器的按制控制电路由SW1、SW2、SW3、SW4、电阻R83、R84、R85、R86组成。按制SW1，SW2，SW3，SW4，电阻R5，R6，R7，R8。电阻R5，R6，R7，R8下拉以消除外界信号对中央处理器2口P74，P75，P76，P77的干扰。
所述的LED指示电路由电阻R87、R88、R89、R90、LED1、LED2、LED3、LED4组成，指示色度、亮度、对比度调节或外置强制使用指示。
所述的TFT显示器的图像驱动显示电路由外置电源控制电路、行频电压转换电路、外置视频信号转换电路、黑屏控制电路和一个由振荡电路提供时钟并在其P65、P66、P67脚上输出红、绿、蓝三基色信号到TFT显示屏，P61脚上输出黑屏控制信号，P60脚上输出外置电源控制信号，P60脚上输出视频信号和摄像头视频信号选择控制信号，P72、P73脚上输出色度，亮度，对比度调节控制信号的中央处理器CPU2组成。
所述的TFT显示器图像驱动显示电路的外置电源控制电路的组成晶体三极管Q14，Q15.电阻R80，R81，中央处理器2的R60脚。中央处理器2根据倒车灯(连接到中央处理器2的P53脚)、P63(外置视频信号输入)、P74(外置强制输入)及接口J2输入的主机检测到的障碍物距离信号，决定显示外置视频信号或红外摄像头视频信号。由中央处理器2的P60脚输出5V电平信号，通过Q14，Q15转换为12V电平信号输出到显示屏电源控制端。
所述的TFT显示器图像驱动显示电路的行频电压转换电路的组成电阻R106、R107、R108、R109，电容C63，晶体三极管Q18、Q19。通过Q18，Q19将显示屏输入的行频电压信号放大且并不反转电压信号。
所述的TFT显示器图像驱动显示电路的视频信号转换电路的组成电阻R100、R101、R102、R103、R104、R105，晶体三极管Q16、Q17。通过Q16，Q17将显示屏输入的外置视频信号放大且并不反转电压信号。
所述的TFT显示器图像驱动显示电路的黑屏控制电路的组成晶体三极管Q21，晶体二极管D21，电阻R111，R112，R113，电容C64。通过将中央处理器2的P61脚置高，将输出到显示屏的视频信号(AV-OUT)关闭。
所述的TFT显示器图像驱动显示电路的外置视频信号、摄像头视频信号选择电路的组成4052电子开关U10，电阻R92，R93。通过将中央处理器2的P70脚置高或置底选通外置视频信号或摄像头视频信号到显示屏。
所述的TFT显示器的外置音频信号，内置音频信号选择电路的组成晶体三极管Q20，电阻R110，蜂鸣器BUZ1、BUZ2。当内置音频信号起作用时，锁定外置音频信号。
所述的TFT显示器的色度，亮度，对比度控制电路的组成集成电路U11(X9241)，电阻R94，R95，R96、R97、R98、R99。中央处理器2的P72，P73脚输出控制信号到U11，改变输出到显示屏的色度，亮度，对比度控制信号的电压，以达到控制显示屏的色度，亮度，对比度的目的。
所述的TFT显示器的复位电路的组成电阻R91，电容C60。R91，C60组成复位电路使中央处理器2能更高地复位。
本实用新型的工作原理根据超声波的特性频率较高、波长较短、可以象光线一样沿着一定方向传播、传播能量较为集中、在两种不同的媒体界面上大部分能量会被反射、以及超声波传感器的频率特性，可以由CPU分时产生两串固定的不同频率的脉冲信号，每串脉冲信号包含19个脉冲，推动超声波传感器发射驱动电路，由超声波传感器接收到后，经过一级放大、频率选取、二级放大、滤波整形后送至CPU内置比较器，CPU经处理后将结果送TFT显示及声音报警部份、并且同时打开车尾摄像头将背景图象信号反像与数码图形信号叠加至TFT显示器显示。
本实用新型可以通过四-八个超声波感应器(安装车体前后)循环检测，检测信号经高速集成运放进行选取及放大，送至中央微处理器处理，同时中央微处理器将红外摄像机开启，背景图象回传到中央微处理器进行反像运用后，将二者处理结果一并送至TFT宽屏显示器上进行背景图象和数码图形显示，警示音进行报警提示。系统能准确探测障碍物距离车体的距离和方位，红外摄像机内置夜视功能及TFT真彩显示更能方便夜间驾车使用。四-八通道能测试较大范围障碍物，降低系统测试死区，红外摄像机图像反像技术运用更使后备驾车一目了然。超声波感应器均采用一体化探头(发射、接收安装于一体)，安装方便，采用屏蔽线接地能最大限度降低外界环境及超声波传感器通过引线串入对主机形成干扰。系统配置了视频、音频信号接口，方便转接车用音响视频设备的输出，本系统的TFT显示器可作为音频、视频输出的终端设备。在使用车用音响设备时，为了确保驾驶员的行车安全，系统采用人工智能技术，有障碍物在检测区域范围内系统自动切换主机于报警状态，警示驾驶员。当障碍物远离车体不在检测范围时，系统自动切换成原有的音响视频设备的输出，方便驾驶员。当驾驶员进行倒车行驶时，系统也将自动切换主机于报警状态。
权利要求1.一种行车及汽车停泊可视安全辅助装置，它包括一个主机控制盒(1)，一个供电电源(3)，一组超声波感应器(2)，一个红外摄像头(4)和一个液晶显示器(5)，在所述的主机控制盒(1)中设有主控制电路和显示器控制电路，其特征在于所述的液晶显示器为TFT液晶显示器；TFT显示器由TFT显示器控制电路及TFT显示屏组成，由传输线J2连接到主机控制盒(1)；所述的红外摄像头由传输线J5连接到TFT显示器控制电路。所述的主控制电路其中包括a、一个由振荡电路提供时钟并在其P02和P27脚上定时输出40k脉冲信号、P00和P21脚上定时输出门电路控制信号、P24脚上输出声音报警信号及P20，P22，P23脚输出TFT显示器控制信号的中央处理器CPU1；b、一个声音报警电路；c、一个由多个超声波感应器电路构成的超声波感应器电路；d、一个用于同时为中央处理器CPU1、TFT显示器(3)及多通道超声波感应器电路和红外摄像头(4)提供电源的电源电路。
2.如权利要求1中所述的行车及汽车停泊可视安全辅助装置，其特征在于所述的电源电路包括由可消除电源上串入的高频谐波的电感T9、T10和保证电源流向为单向的晶体二极管D1组成的一个滤波电路，一个由两个集成稳压器U7、U8及电容组成的稳压电路。
3.如权利要求1中所述的行车及汽车停泊可视安全辅助装置，其特征在于所述的门电路控制电路由两个多通道电子开关组成，由中央处理器CPU1的P00，P21脚上定时输出门电路控制信号。
4.如权利要求1中所述的行车及汽车停泊可视安全辅助装置，其特征在于所述的TFT显示器控制电路包括一个由振荡电路提供时钟的中央处理器2(CPU)；一个向中央处理器CPU2的P74、P75、P76、P77脚输入控制信号的按制控制电路；一个由中央处理器CPU2的P54、P55、P56、P57脚输出显示信号的LED指示电路；一个图象显示驱动电路；一个用于给中央处理器CPU2、复位电路、TFT显示器电路及显示屏提供电源的电源电路。
5.如权利要求1中所述的行车及汽车停泊可视安全辅助装置，其特征所述的红外摄像头(4)为具有夜视功能的红外摄像头。
专利摘要一种行车及汽车停泊可视安全辅助装置，它属于一种车辆用可视电子警示装置，它包括一个主机控制盒，一个供电电源，一组超声波感应器，一个红外摄像头和一个液晶显示器，在所述的主机控制盒中设有主控制电路和显示器控制电路，其特征在于液晶显示器为TFT液晶显示器；TFT显示器由TFT显示器控制电路及TFT显示屏组成，由传输线J2连接到主机控制盒；所述的红外摄像头由传输线J5连接到TFT显示器控制电路。本实用新型结构简单，反应灵敏，可以测试的角度大，有较强的抗干扰能力，并实现了数字、图像画提示，可测试的距离较远，可测试的距离固定的平面为2米，人体为1.2米。本实用新型可安装在各种不同类型的车辆上，以保证车辆的行驶安全。
文档编号B60R21/01GK2538628SQ0222676
公开日2003年3月5日 申请日期2002年4月8日 优先权日2002年4月8日
发明者苏松利 申请人:广东三松科技实业有限公司