CN105946700B - 一种车辆制动灯辅助控制实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆制动灯的辅助控制实验装置及方法，包括车辆行驶状态检测单元，控制单元和制动灯显示单元；车辆行驶状态检测单元与控制单元相连；控制单元包括控制器、开关控制电路、多谐振荡电路、三进制计数器电路、译码电路；制动灯显示单元包括显示驱动电路；开关控制电路受ECU控制，开关控制电路、三进制计数器电路均与所述显示和驱动电路相连，多谐振荡电路为三进制计数器电路提供时钟脉冲；控制单元根据车辆行驶状态，控制开关的通断，三进制计数器电路的输出控制译码电路和显示驱动电路的工作状态，由显示驱动电路实现制动灯的亮灭控制。本发明检测车辆不同行驶状态，通过设计的控制电路实现制动灯的明灭，给其后的车辆进行预警。

Description

一种车辆制动灯辅助控制实验装置及方法

技术领域

本发明属于车辆控制技术领域，具体涉及一种车辆制动灯辅助控制装置及方法。

背景技术

在现代社会中，汽车已成为不可缺少的交通工具，从之前的燃油汽车到现在的电动汽车，其不单单是一种代步工具，还是一种社会生活水平，以及社会生产发展的象征。但是，汽车在带给我们方便的同时，也带来了大量的交通事故。比较常见的交通事故一般为拐弯处的碰撞或是因为前面的车辆突然间刹车，后面的车辆没有及时注意导致的追尾。所以汽车制动灯作为一种警示灯，如何通过利用制动灯，或是赋予制动灯更加完善的功能来减少追尾显得尤为重要。

发明内容

本发明充分分析几种车辆行驶状态，以及在该种状态下制动灯是否开启。本发明的前提是当前车辆车后跟有车辆并且处于安全行驶距离，当车辆以一个恒定的速度行驶一段时间后，突然松开加速踏板，但并未踩制动踏板，此时车辆仍旧会有一小段时间的加速，此时制动灯并没有打开，当持续一段时间后，车速下降，并且下降到前一段时速的一个设定阈值，此时制动灯亮；当车速处于减速状态，踩动加速踏板时，此时车辆仍旧会有一小段时间的减速，车速下降到前一段时速的设定阈值时制动灯亮，而当加速踏板持续作用，速度上升，此时制动灯熄灭；当汽车只踩下制动踏板，车速可能依旧上升一段很短的时间，该时段制动灯没有打开，而当制动踏板持续作用，车速下降到前一段时速的设定阈值时制动灯亮。最后一种是车辆行驶停止，熄火，车辆制动灯不亮。

基于对上述的分析，因此本发明提出了一种车辆制动灯辅助控制实验装置及方法，即车辆在高速行驶过程中因突发状况而改变车速，通过控制当前车辆制动灯的明灭来给其后的车辆起到预警作用。本发明充分分析了当前车辆因路况或是其他突发事故从而改变车速，假设其后跟有车辆，当前车辆速度改变可能造成交通事故的多种行车方式，进而通过控制制动灯来辅助车辆行驶来避免追尾。

本发明利用车速传感器，制动踏板传感器和加速踏板传感器，对这几种车辆行驶过程中车速的变化进行检测，将这几种行车方式所产生的速度变化作为输入信号输入到控制单元，通过对控制单元控制电路的设计，来对车辆制动灯进行控制，来对其后的车辆起到预警作用。采用的技术方案如下：

一种车辆制动灯的辅助控制实验装置，包括车辆行驶状态检测单元，控制单元和制动灯显示单元；所述车辆行驶状态检测单元包括制动踏板传感器、加速踏板传感器和车速传感器，所述车辆行驶状态检测单元与所述控制单元相连；

所述控制单元包括控制器、开关控制电路、多谐振荡电路、三进制计数器电路、译码电路；所述制动灯显示单元包括显示和驱动电路；所述开关控制电路受控制器控制实现开关的通断，所述开关控制电路、所述三进制计数器电路均与所述译码电路相连，所述译码电路与所述显示和驱动电路相连，所述多谐振荡电路为三进制计数器电路提供时钟脉冲信息；

所述控制单元根据车辆行驶状态检测单元的信息，控制开关的通断状态，三进制计数器电路的输出信息控制译码电路和显示和驱动电路的工作状态，由显示和驱动电路实现模拟制动灯的亮灭控制。

进一步地，所述开关控制电路包括开关、异或门、二输入与非门和三输入与非门以及非门。

进一步地，所述多谐振荡电路由555定时器和若干电阻电容实现。

进一步地，所述三进制计数器电路包括两片级联的JK触发器。

进一步地，所述译码电路包括顺次串联的3-8译码器、6个与非门；所述显示和驱动电路包括顺次串联的6个非门以及6个发光二极管；所述6个发光二极管通过上拉电阻接电源，所述发光二极管用来模拟制动灯。

进一步地，所述控制器由车载ECU实现或者单片机实现。

根据上述车辆制动灯的辅助控制实验装置，本发明提出了一种控制方法，包括如下情况：

a存在某一时刻车辆行驶速度S；

b加速踏板和制动踏板均未踩下，与前一时刻相比车速上升，此时判定车辆为加速过程，车速大于前一时刻车速S；

c加速踏板和制动踏板均未踩下，与前一时刻相比车速降低，此时判定车辆为减速过程，车速小于前一时刻车速S；

d加速踏板踩下，制动踏板未踩下，与前一时刻相比车速上升，此时判定车辆为加速过程，车速大于前一时刻车速S；

e加速踏板踩下，制动踏板未踩下，与前一时刻相比车速降低，此时判定车辆为减速过程，车速小于前一时刻车速S；

f加速踏板未踩下，制动踏板踩下，与前一时刻相比车速上升，此时判定车辆为控速过程；

g加速踏板未踩下，制动踏板踩下，与前一时刻相比车速降低，此时判定车辆为减速过程，车速小于前一时刻车速S；

在上述c，e，g三种减速情况下，该时刻车速下降幅度达到m％时车辆开启制动灯；在f情况下，控速过程中也开启制动灯，以警示后方车辆；而在a，b，d三种加速情况下，关闭制动灯。

进一步地，所述开启制动灯或者关闭制动灯的控制方法为：控制器根据车辆行驶状态检测单元的信息，设置控制开关的通断状态，控制6个发光二极管的亮灭，实现制动灯的亮灭控制；具体如下：

(1)若制动踏板和加速踏板均未踩下，且车速未变化，表示汽车处于正常运行状态，控制开关置为00状态，所有发光二极管全部熄灭；

(2)若加速踏板、制动踏板均未踩下，则控制开关置为01状态，再依据车速状态控制发光二极管D4-D5-D6点亮或熄灭；

(3)若加速踏板踩下、制动踏板未踩下，则控制开关置为10状态，再依据车速状态控制发光二极管D1-D2-D3点亮或熄灭；

(4)若加速踏板未踩下、制动踏板踩下，则控制开关置为11状态，再依据车速状态控制发光二极管D1-D2-D3-D4-D5-D6点亮或熄灭。

本发明的有益效果：

本发明的创新之处体现在两个方面：首先，控制思路上的创新，传统的车辆制动灯主要采用机械或纯电路的控制方式，完全取决于制动灯***所采用的硬件来保证它的正常工作，一旦电路老化或者因为机械振动而引起的接触问题以及机械元件变形导致不能及时触发电路电源开关，从而导致电路出现故障，这类问题是经常发生。因此除了选用更好的硬件***元件外几乎没有别的可靠的方法来避免这类故障的发生，于是，选用智能型的元件来进行***的设计，增加***的稳定性和可操作性是非常必要且有重要意义的。其次，控制思路上的创新，通过对车辆不同行驶状态下车速变化的检测，通过控制器控制电路来实现制动灯的明灭，来给其后的车辆进行预警。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明控制制动灯亮灭的状态分析示意图；

图3是本发明控制单元的控制电路图；

图4是本发明控制开关电路子模块电路图；

图5是译码电路、显示和驱动电路子模块图；

图6是三进制计数器电路子模块图；

图7是多谐振荡电路子模块图。

具体实施方式

下面结合附图对于本发明做进一步的说明。

车辆正常行驶状态下，行驶过程的需要，车速发生改变，通过车速检测单元，对车速进行检测，通过对车辆的行驶状态进行判定，从而控制单元对汽车制动灯的明灭状态作出调整，给其后的车辆进行一定的预警，进而减少甚至避免追尾事故的发生。

如图1所示，本发明结构包括车辆行驶状态检测单元，控制单元MCU，以及车辆制动灯显示单元。车辆行驶状态检测单元采用车速传感器、制动踏板传感器和加速踏板传感器，通过对车辆行驶状态的检测，从而控制单元对汽车制动灯的明灭状态作出调整，给其后的车辆进行一定的预警。

如图2所示，在不同的行驶状态下，车速传感器对各个时刻的车速进行检测，通过对当前时刻车速与前一时刻车速变化进行判定，并根据判定结果来控制制动灯的开关。具体分为以下几种情况：

a存在某一时刻车辆行驶速度S。

b加速踏板和制动踏板均未踩下，与前一时刻相比车速上升，此时判定车辆为加速过程，车速大于前一时刻车速S。

c加速踏板和制动踏板均未踩下，与前一时刻相比车速降低，此时判定车辆为减速过程，车速小于前一时刻车速S。

d加速踏板踩下，制动踏板未踩下，与前一时刻相比车速上升，此时判定车辆为加速过程，车速大于前一时刻车速S。

e加速踏板踩下，制动踏板未踩下，与前一时刻相比车速降低，此时判定车辆为减速过程，车速小于前一时刻车速S。

f加速踏板未踩下，制动踏板踩下，与前一时刻相比车速上升，此时判定车辆为控速过程。

g加速踏板未踩下，制动踏板踩下，与前一时刻相比车速降低，此时判定车辆为减速过程，车速小于前一时刻车速S。

在c，e，g三种减速情况下，该时段车速下降幅度达到m％车辆的制动灯应开启；在f情况下，控速过程中也应开启制动灯，以警示后方车辆；而在a，b，d三种加速情况下，制动灯处于关闭状态。本发明实施例中，m＝15。

如图3至图7，是车辆内部控制单元所包含的内部控制电路。主要由开关控制电路，三进制计数器，译码电路，显示和驱动电路及555时钟脉冲电路构成。开关控制电路由开关、异或门，二输入与非门和三输入与非门等构成；三进制计数器设计成用两片级联的JK触发器构成，译码电路用了3线-8线译码器74LS138和6个与非门构成，显示和驱动电路由串联的6个发光二极管(D1、D2、D3、D4、D5、D6)和6个反向器构成。555时钟脉冲多谐振荡电路由555定时器及电阻电容构成。

车辆行驶速度变化幅度达到设定的阈值m％时，在555多谐振荡器所产生的时钟脉冲触发下，三进制计数器控制译码器电路，顺序输出低电平，从而显示和驱动电路控制制动灯按要求点亮，从而实现车辆制动灯的明灭过程。

本发明控制单元工作方式如下：

①车辆以低速V0启动初始阶段，制动踏板未踩下，当车速持续增加持续时间达到设定阈值T时；

②或者车辆非低速V0启动初始阶段，制动踏板未踩下，与前一时刻速度相比车辆速度变大，且变化幅度达到设定的阈值m％；

③或者车辆停止行驶且拉起手刹；或者车辆点火开关打到OFF档，车辆熄火。

在这三种行驶状态下，控制单元控制制动灯关闭。

④制动踏板踩下；

⑤与前一时刻相比车辆速度降低，且降低幅度达到设定的阈值m％，此时无论加速踏板或制动踏板是否被踩下，均开启制动灯警示后方车辆。

在这两种情况下，控制单元控制制动灯亮。

上述制动灯的控制是通过两个可控制的开关S0、S1实现，开关S0、S1组合起来可产生00、01、10、11四种状态。具体如下：

(1)若制动踏板和加速踏板均未踩下，且车速未变化，表示汽车处于正常运行状态，控制开关置为00状态，所有发光二极管全部熄灭；

(2)若加速踏板、制动踏板均未踩下，则控制开关置为01状态，再依据车速状态控制发光二极管D4-D5-D6点亮或熄灭；

(3)若加速踏板踩下、制动踏板未踩下，则控制开关置为10状态，再依据车速状态控制发光二极管D1-D2-D3点亮或熄灭；

(4)若加速踏板未踩下、制动踏板踩下，则控制开关置为11状态，再依据车速状态控制发光二极管D1-D2-D3-D4-D5-D6点亮或熄灭。

例如控制开关S1闭合，S0断开，即S1S0＝10，与开关相连的异或门输出为高电平“1”，此时使得3-8译码器的使能端E3有效，3-8译码器正常工作；译码器的地址端C端与开关S0相连，因为S0断开，所以S0端为“0”，而三进制计数器在多谐振荡器的输出脉冲触发下实现00-01-10的三进制循环，即译码器的BA两端口输入信号依次为00-01-10，结合此时C端输入信号“0”，则译码器译码地址输入端CBA信号分别为000-001-010，经译码器译码后，译码器输出端Y0-Y1-Y2为低电平(输出有效)，此时D1-D2-D3被点亮。因开关S0断开，译码器C端为低电平，所以D4-D5-D6处于熄灭状态。这样就可判断车辆在汽车加速踏板踩下，制动踏板未踩下时车速下降幅度达到15％后制动灯点亮的控制(即行驶方式e的控制)。

同理得到在开关S1S0＝00、S1S0＝01、S1S0＝11时所设计的电路同样能实现汽车正常行驶、加速踏板，制动踏板均未踩下和加速踏板未踩下，制动踏板踩下三种状态下制动灯控制功能。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车辆制动灯的辅助控制实验装置，其特征在于，包括车辆行驶状态检测单元，控制单元和制动灯显示单元；所述车辆行驶状态检测单元包括制动踏板传感器、加速踏板传感器和车速传感器，所述车辆行驶状态检测单元与所述控制单元相连；

所述控制单元包括控制器、开关控制电路、多谐振荡电路、三进制计数器电路、译码电路；所述制动灯显示单元包括显示和驱动电路；所述开关控制电路受控制器控制实现开关的通断，所述开关控制电路、所述三进制计数器电路均与所述译码电路相连，所述译码电路与所述显示和驱动电路相连，所述多谐振荡电路为三进制计数器电路提供时钟脉冲信息；

所述控制单元根据车辆行驶状态检测单元的信息，控制开关的通断状态，三进制计数器电路的输出信息控制译码电路和显示驱动电路的工作状态，由显示驱动电路实现模拟制动灯的亮灭控制。

2.根据权利要求1所述的一种车辆制动灯的辅助控制实验装置，其特征在于，所述开关控制电路包括开关、异或门、二输入与非门和三输入与非门以及非门。

3.根据权利要求1所述的一种车辆制动灯的辅助控制实验装置，其特征在于，所述多谐振荡电路由555定时器和若干电阻电容实现。

4.根据权利要求1所述的一种车辆制动灯的辅助控制实验装置，其特征在于，所述三进制计数器电路包括两片级联的JK触发器。

5.根据权利要求1所述的一种车辆制动灯的辅助控制实验装置，其特征在于，所述译码电路包括顺次串联的3-8译码器、6个与非门；所述显示和驱动电路包括顺次串联的6个非门以及6个发光二极管；所述6个发光二极管通过上拉电阻接电源，所述发光二极管用来模拟制动灯。

6.根据权利要求1所述的一种车辆制动灯的辅助控制实验装置，其特征在于，所述控制器由车载ECU实现或者单片机实现。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种车辆制动灯的辅助控制实验装置的控制方法，其特征在于，包括如下情况：

a存在某一时刻车辆行驶速度S；

b加速踏板和制动踏板均未踩下，与前一时刻相比车速上升，此时判定车辆为加速过程，车速大于前一时刻车速S；

c加速踏板和制动踏板均未踩下，与前一时刻相比车速降低，此时判定车辆为减速过程，车速小于前一时刻车速S；

d加速踏板踩下，制动踏板未踩下，与前一时刻相比车速上升，此时判定车辆为加速过程，车速大于前一时刻车速S；

e加速踏板踩下，制动踏板未踩下，与前一时刻相比车速降低，此时判定车辆为减速过程，车速小于前一时刻车速S；

f加速踏板未踩下，制动踏板踩下，与前一时刻相比车速上升，此时判定车辆为控速过程；

g加速踏板未踩下，制动踏板踩下，与前一时刻相比车速降低，此时判定车辆为减速过程，车速小于前一时刻车速S；

在上述c，e，g三种减速情况下，该时刻车速下降幅度达到m％时车辆开启制动灯；在f情况下，控速过程中也开启制动灯，以警示后方车辆；而在a，b，d三种加速情况下，关闭制动灯。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述开启制动灯或者关闭制动灯的控制方法为：控制器根据车辆行驶状态检测单元的信息，设置控制开关的通断状态，控制6个发光二极管的亮灭，实现制动灯的亮灭控制；具体如下：

(1)若制动踏板和加速踏板均未踩下，且车速未变化，表示汽车处于正常运行状态，控制开关置为0 0状态，所有发光二极管全部熄灭；

(2)若加速踏板、制动踏板均未踩下，则控制开关置为0 1状态，再依据车速状态控制发光二极管D4—D5—D6点亮或熄灭；

(3)若加速踏板踩下、制动踏板未踩下，则控制开关置为1 0状态，再依据车速状态控制发光二极管D1—D2—D3点亮或熄灭；

(4)若加速踏板未踩下、制动踏板踩下，则控制开关置为11状态，再依据车速状态控制发光二极管D1—D2—D3—D4—D5—D6点亮或熄灭。