专利名称：一种基于单片机的车道变换智能转向提示装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及道路交通安全领域，特别涉及一种基于单片机的车道变换智能转向提示装置的结构及其控制方法。
背景技术：
随着城市化的发展和汽车的普及，交通安全问题越来越受到人们的关注和重视。 安全是围绕汽车的永恒主题。交通事故的频繁所带来的与日增多的人员伤亡和日趋巨大的财产损失使人们对汽车的安全性能提出了越来越高的要求，于是智能车辆应运而生。21世纪的汽车已经不仅仅只是代步工具，应是逐步智能化的汽车。研究开发智能车辆是减少交通事故、提高运输效率、减轻驾驶员劳动负荷的根本途径。20世纪80年代末期以来，美国等发达国家均加大了对智能交通系统的研究，而智能车辆是该系统的重要组成部分。公路交通特别是高速公路交通的飞速发展，带来的不只是方便和迅捷，交通事故特别是恶性交通事故也随之呈不断上升趋势。随着汽车的广泛普及，一些只会开，却不熟悉、不遵守交通法规的人也加入了驾车大军，给拥挤不堪的道路交通环境带来了更大的负担，交通拥堵和交通肇事现象屡有发生。根据法律规定，驾驶员变换车道时应当开启相应的转向灯。据调查显示，驾驶员变换车道时忘记打转向灯是引起交通事故的一个重要因素。随意变换车道，并线不打转向灯是人们总结的十大驾驶恶习之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于单片机的车道变换智能转向提示装置及其控制方法，可以在汽车行驶时准确检测出变换车道的信息并且自动开启转向灯，从而为汽车和乘员的安全提供有利的帮助。为达到上述目的，本发明提供一种基于单片机的车道变换智能转向提示装置，其包括转向灯、与所述转向灯连接的单片机控制电路板、与单片机控制电路板连接的若干传感器，所述若干传感器排列成一行设置在汽车前轮前端的底盘上，其中相邻两传感器之间的距离小于等于车道线的宽度。优选的，所述单片机控制电路板设有与若干传感器连接的若干第一端口、与转向灯和报警灯连接的第二端口、电源接脚、及接地接脚。优选的，所述传感器设有与单片机控制电路板的电源接脚连接的第一引脚、连接至单片机控制电路板的第一端口的第二引脚、及连接单片机控制电路板的接地接脚的第三引脚，其中第一引脚与第二引脚之间设有电阻。优选的，该基于单片机的车道变换智能转向提示装置还包括与所述单片机控制电路板连接的报警灯，该报警灯设置在汽车内部的仪表盘上。为达到上述目的，本发明还提供一种基于单片机的车道变换智能转向提示装置的控制方法，其按照以下步骤进行
1)将传感器并排设置汽车前轮前端的底盘上，并将传感器从左到右按顺序依次编号为1、2、3. . . N(N为自然数)，相邻传感器之间的距离小于或等于车道线的宽度；2)当汽车开始变道时，捕捉到车道线的传感器便输出信号1，记录捕捉到车道线的第一传感器的编号X1，其中1 OC1 < N，同样记录捕捉到车道线的第二个和第三个传感器编号&和X3,其中1彡&彡N，其中1彡&彡N ；3)当第三个传感器输出为1时，开始计算X3与XI，X2的大小关系若X3> Xl且X3>X2，则说明汽车向左变道，应开启左转向灯，则控制左转向灯的单片机引脚给出高电平，控制继电器导通左转向灯电路，左转向灯开启；若X3< Xl且X3<X2，则说明汽车向右变道，应开启右转向灯，则控制右转向灯的单片机引脚给出高电平，控制继电器导通右转向灯电路，右转向灯开启；其他则不开启转向灯；4)若新的传感器输出1，同样记录它的编号为X4，其中1彡)(4彡队计算出它与上一个传感器的编号&的关系，若汽车继续沿同方向变道，则相应的转向灯仍然开启；若回到原车道，则转向灯相反若X4 > X3，则开启左转向灯并延迟2S ；若X4 < X3，则开启右转向灯并延迟2S ；若X4 = X3，说明汽车骑线行驶，这时设置在仪表盘的报警灯会闪烁，提醒驾驶员改变行驶状态；若仍有传感器输出就重复以上判断步骤。本发明具有如下的优点(1)电路简单、可靠。此探测装置硬件电路比较简单，检测路面信息的可靠性较高。(2)由于合理地设计了传感器的排布，因此检测到车道的空间分辨率较高，有效地提高了检测精度。(3)高灵敏度。所使用的传感器为开关量传感器，该开关量传感器具有很高的灵敏度。(4)传感器抗干扰能力强。根据激光特性，除了激光的入射光和反射光是最强的以外，其他的所有散射光的强度都是相同的，在此情况下，就可以完全忽略环境光对它的影响。(6)通用性较好。本设计所使用的传感器是市面上最常见的，因此通用性较好。本发明利用一组安装在车底盘的车道线检测传感器作为汽车识别车道的眼睛。当汽车变道的同时捕捉到信号，利用单片机进行计算处理，自行开启相应的转向灯。本发明通过自动开启转向灯可辅助驾驶员在变换车道时有效地防止交通事故的发生，极大地提高车辆的安全性。本发明尤其适用于在高速公路上行驶的汽车。
图1是本发明的基于单片机的车道变换智能转向提示装置的结构示意图；图2是图1所示的基于单片机的车道变换智能转向提示装置的单片机控制电路板的电路示意图；图3是图1所示的基于单片机的车道变换智能转向提示装置的传感器的电路示意图；图4是图1所示的转向灯与报警灯开关电路示意图；图5是图1所示的基于单片机的车道变换智能转向提示装置的控制方法流程示意
4图。以下结合附图对本发明专利做进一步的详细说明。
具体实施例方式请参照图1，基于单片机的车道变换智能转向提示装置包括若干传感器1、2、3、
4......N、单片机控制电路板20、转向灯30、及报警灯40。报警灯40设置在汽车内部的仪
表盘上。其中若干传感器1、2、3、4......N、转向灯30、及报警灯40与单片机控制电路板20
连接。其中所述转向灯30与单片机控制电路板20通过导线连接。请参照图2，所述单片机控制电路板20设有与若干传感器1、2、3、4......N连接的
若干第一端口 Po. 1 (ADO) -P0. 7 (AD7)、P1. 0-Pl. 7、Ρ2· 0-2. 2。该单片机控制电路板20还设有与转向灯30和报警灯40连接的第二端口 Ρ2. 3-Ρ2. 5、电源接脚Vcc、及接地接脚Vss。在本实施例中用STC12C5A60S2单片机作为处理芯片，把传感器从左到右依次编号为1 19， 其中PO 口，Pl 口的全部引脚和P2. 0 P2. 2总共19个I/O 口依次按顺序连接传感器1 19。当其中某个引脚接收到高电平，记录引脚的位置，从而进行分析判断。P2.3 P2.5* 别控制左右转向灯和报警灯的开关电路。请参照图3，所述传感器1、2、3、4......N各设有与单片机控制电路板20的电
源接脚Vcc连接的第一引脚11、连接至单片机控制电路板20的各第一端口 PI. 0-P1. 7、 P2. 0-2. 2、P0. 1 (ADO)-P0. 7 (AD7)的第二引脚12、及连接单片机控制电路板20的接地接脚 Vss的第三引脚13，其中第一引脚11与第二引脚12之间设有电阻R。在本实施例中传感器1、2、3、4......N为开关量传感器，输出为TTL电平，避免电
平出现不规则输出，接单片机引脚时，需在输出端加上上拉电阻。当传感器1、2、3、4......N
的激光管(未图示)发射出的激光照射到车道线时，被反射回来，这样接收管就接收到大量的激光，传感器输出为1。反之则为0。由于传感器在检测黑白两种颜色时返回信号的差异比较大，因此各个传感器的布局间隔将影响车对路径的识别精度。通常车道线宽度为 10 (15) cm,当每两个传感器之间的间距是大于或者等于10 (15) cm时，有可能车道线刚好在两个传感器之间，即两个传感器都无法检测到车道线，这样就出现了所谓的“迷失”。因此为了避免以上情况出现，本发明所述的若干传感器中各相邻传感器之间的距离小于等于车道线的宽度，并且一个车道线只能同时被两个传感器检测到。更具体的是各相邻传感器之间的距离要大于等于车道线的宽度的一半。本实施例中所述若干传感器为19个，其中相邻两个传感器的最佳间隔为9cm，布置在前保险杠下边，一字排开。请参照图4，单片机的I/O 口与PNP三极管C8550B的基极相连，经三极管电流放大后，直接驱动继电器，继电器的开和关完全由三极管的基极电平进行控制。当单片机I/O 口输出高电平，PNP型三极管截止，这时继电器不工作；反之为低电平的话，PNP型三极管导通，继电器得电吸合。在继电器的线圈两头加一个泄流二极管以吸收继电器线圈断电时产生的反电势， 防止干扰。上图中AB为常开触点，AC为常闭触点，所以将AB触电串联到转向灯和报警灯电路中。图中当控制信号为低电平时，继电器常开触点吸合(AB导通)，当控制信号为高电平时，继电器常开触点断开。为达到转向灯和报警灯闪烁，本发明在单片机控制I/O 口输出时会以一定频率间断输出低电平，用单片机的定时器达到延时2秒的目的。
请参照图5，将传感器并排设置在汽车前轮前端的底盘上，并将传感器从左到右按顺序依次编号为1、2、3. . . N(N为自然数)，相邻传感器之间的距离小于或等于车道线的宽度。在本实施例中N为19。当汽车没有变换车道时，传感器对应着黑色的路面，所有传感器输出都为0，检测到汽车处于沿着车道行驶，不开启转向灯。当汽车开始变道时，捕捉到车道线的传感器便输出信号1，记录捕捉到车道线的第一传感器的编号&，其中1 OC1 < N，同样记录捕捉到车道线的第二个和第三个传感器编号\和X3，其中1彡&彡N，其中1彡&彡N。因为车道线有可能同时被两个相邻传感器探测到，但不可能同时被第三个传感器探测到，所以当第三个传感器输出为1时，开始计算X3与X1，X2的大小关系若X3> Xl且X3>X2，则说明汽车向左变道，应开启左转向灯，则控制左转向灯的单片机引脚给出高电平，控制继电器导通左转向灯电路，左转向灯开启；若X3 < Xl且X3 < X2，则说明汽车向右变道，应开启右转向灯，则控制右转向灯的单片机引脚给出高电平，控制继电器导通右转向灯电路，右转向灯开启；其他则不开启转向灯。若新的传感器输出1，同样记录它的编号为X4，其中1 OC4 < N，计算出它与上一个传感器的编号)(3的关系，若汽车继续沿同方向变道，则相应的转向灯仍然开启；若回到原车道，则转向灯相反若X4 > X3，则开启左转向灯并延迟2S ；若X4 < X3，则开启右转向灯并延迟2S ；若X4 = X3，说明汽车骑线行驶，这时设置在仪表盘的报警灯会闪烁，提醒驾驶员改变行驶状态；若仍有传感器输出就重复以上判断步骤。本发明通过自动开启转向灯可辅助驾驶员在变换车道时有效地防止交通事故的发生，极大地提高车辆的安全性。特别适用于高速公路上汽车的行驶。以上具体实施方式
仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。
权利要求
1.一种基于单片机的车道变换智能转向提示装置，其包括转向灯(30)，其特征在于 所述基于单片机的车道变换智能转向提示装置还包括与所述转向灯(30)连接的单片机控制电路板(20)、与单片机控制电路板00)连接的若干传感器(1、2、3、4......N)，所述若干传感器(1、2、3、4......N)排列成一行设置在汽车前轮前端的底盘上，其中相邻两传感器之间的距离小于等于车道线的宽度。
2.如权利要求1所述的基于单片机的车道变换智能转向提示装置，其特征在于所述单片机控制电路板设有与若干传感器连接的若干第一端口、与转向灯和报警灯连接的第二端口、电源接脚、及接地接脚。
3.如权利要求2所述的基于单片机的车道变换智能转向提示装置，其特征在于所述传感器设有与单片机控制电路板的电源接脚连接的第一引脚(11)、连接至单片机控制电路板的第一端口的第二引脚(12)、及连接单片机控制电路板的接地接脚的第三引脚(13)，其中第一引脚与第二引脚之间设有电阻。
4.如权利要求1所述的基于单片机的车道变换智能转向提示装置，其特征在于该基于单片机的车道变换智能转向提示装置还包括与所述单片机控制电路板00)连接的报警灯(40)，该报警灯设置在汽车内部的仪表盘上。
5.一种基于单片机的车道变换智能转向提示装置的控制方法，其特征在于按照以下步骤进行1)将传感器并排设置汽车前轮前端的底盘上，并将传感器从左到右按顺序依次编号为 1、2、3. . . N(N为自然数)，相邻传感器之间的距离小于或等于车道线的宽度；2)当汽车开始变道时，捕捉到车道线的传感器便输出信号1，记录捕捉到车道线的第一传感器的编号&，其中1 OC1 < N，同样记录捕捉到车道线的第二个和第三个传感器编号 X2和X3,其中1彡&彡N，其中1彡&彡N ；3)当第三个传感器输出为1时，开始计算X3与XI，X2的大小关系若X3> Xl且X3>X2，则说明汽车向左变道，应开启左转向灯，则控制左转向灯的单片机引脚给出高电平，控制继电器导通左转向灯电路，左转向灯开启；若X3< Xl且X3<X2，则说明汽车向右变道，应开启右转向灯，则控制右转向灯的单片机引脚给出高电平，控制继电器导通右转向灯电路，右转向灯开启；其他则不开启转向灯；4)若新的传感器输出1，同样记录它的编号为&，其中1OC4S N，计算出它与上一个传感器的编号&的关系，若汽车继续沿同方向变道，则相应的转向灯仍然开启；若回到原车道，则转向灯相反若X4 > X3，则开启左转向灯并延迟2S ；若X4 < X3，则开启右转向灯并延迟2S ；若X4 = X3，说明汽车骑线行驶，这时设置在仪表盘的报警灯会闪烁，提醒驾驶员改变行驶状态；若仍有传感器输出就重复以上判断步骤。
全文摘要
本发明涉及一种基于单片机的车道变换智能转向提示装置，其包括转向灯，所述基于单片机的车道变换智能转向提示装置还包括与所述转向灯连接的单片机控制电路板、与单片机控制电路板连接的若干传感器，所述若干传感器排列成一行设置在汽车前轮前端的底盘上，其中相邻两传感器之间的距离小于等于车道线的宽度。本发明还提供基于单片机的车道变换智能转向提示装置的控制方法。利用本发明可以在汽车行驶时准确检测出变换车道的信息并且自动开启转向灯，从而为汽车和乘员的安全提供有利的帮助。
文档编号B62D15/00GK102275543SQ201110139170
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者付宽, 仝秋红, 吴非, 王志坤 申请人:长安大学