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出骑不意
第十一届盛群杯HOLTEK MCU创意大赛复赛报告

【作者: 陳智勇、陳建瑋等】2017年03月21日 星期二

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现今的社会中,使用自行车当交通工具的人数越来越多。但是大多数的自行车并未配置任何警示装置,对于后方接近的来车较难察觉,再加上目前自行车道并不普及。很多时候自行车必须与汽、机车争道。尤其在夜晚骑车,如果未设置任何警示灯,很可能因为夜晚视线不佳而造成意外。因此骑乘自行车的安全性是令人堪忧的。


大多数市面上的自行车警示配件只能警示来车,使用者本身并无法察觉到后方来车。必须透过转头来确认后方,此时便无法顾及前方的状况。一般自行车也没装设方向灯,因此转弯时后方车辆难以得知自行车即将转弯之方向。既使装设了方向灯也可能发生忘记打方向灯之情况。


为了使行车更加安全,本作品使用盛群微控制器HT66F70A做为控制核心,设计一套自行车用的安全系统。其概念是将汽车上的盲区侦测系统[1]运用在自行车上。如感测到后方来车接近,后方来车之位置与距离将会显示在自行车龙头上之警示面板,传达使用者后方车况,及时掌握后方状况。如此一来便可同时兼顾前后方之行车状况。另外,本作品还设有方向灯。可令后方来车得知自行车即将进行之动作。既使转弯时未打方向灯也会自动启动方向灯。


主要系统

本作品分成2大主要系统,分别为警示系统及方向灯系统。利用盛群微控制器HT66F70A为控制核心,警示系统使用超音波感测器作为后方感测的元件,并于自行车龙头上装置警示面板,提醒使用者后方来车接近的距离及位置。该警示系统有着高精确度及高灵敏度之特性,能将后方来车及路况准确的传达给使用者。方向灯系统于把手两端及后方设有方向灯,搭配加速度感测器可让方向灯自动启动。



图1 : 系统架构图
图1 : 系统架构图

系统流程

下图为本作品的系统流程图,当使用者启动警示系统时,感测器将感测自行车后方是否有来车接近。当后方来车接近后,将感测数据传送至盛群微控制器。晶片将控制警示系统提示使用者后方来车之方向及位置,直至后方来车离开感测距离。


当使用者按下方向灯按钮或转弯造成倾斜时,盛群微控制器将接收到方向灯按钮或加速度感测器的讯号,控制方向灯闪烁。直至下一次按下按钮或直行。


图2 : 系统流程图
图2 : 系统流程图

后方来车侦测

当后方来车接近时,感测器感测到后方来车后启动警示面板提示使用者后方车况。



图3 : 后方来车侦测示意图
图3 : 后方来车侦测示意图

警示面板显示位置与距离

当侦测到后方来车时,警示面板会显示后方来车位置与距离。


图4 : 警示面板提示后方来车位置示意图
图4 : 警示面板提示后方来车位置示意图

图5 : 警示面板提示后方来车距离示意图
图5 : 警示面板提示后方来车距离示意图

作品结构

盛群微控制器

盛群微控制器HT66F70A:接收超音波感测器之讯号,控制警示面板警示使用者后方来车状况。接收手把方向灯与倾斜感测器之讯号,控制后方向灯闪烁。


加速度感测器

ADXL335一款带有信号调理电路的高精度模拟三轴加速度感测器。提供经过信号处理的电压输出,该产品的满量程加速度测量范围为 ±3 g(最小值),可以测量倾斜检测应用中的静态重力加速度,以及运动、冲击或振动导致的动态加速度。


把手方向灯

方向灯的开关就在内侧的姆指处,压下开关方向灯就会开始闪烁,告知来车注意,可以用手取消闪烁。


超音波感测器

超音波感测器置于自行车后方用于感测后方来车,将感测到的数据传送到盛群微控制器。再由盛群晶片控制警示面板显示后方来车之位置与距离。


测试方法

硬体系统安装

本作品含有警示面板安装于自行车龙头上,把手方向灯、后方向灯及主控制器,内部又有盛群微控制器、超音波感测器及加速度感测器。



图6 : 警示系统硬体外观
图6 : 警示系统硬体外观

手、自动方向灯功能

按下把手上之方向灯按钮,控制把手末端方向灯与后方向灯闪烁。当车身因转弯而倾斜时,盛群微控制器接收讯号,控制后方向灯闪烁。



图7 : 手把方向灯外观
图7 : 手把方向灯外观

图8 : 手、自动方向灯功能测试
图8 : 手、自动方向灯功能测试

警示系统距离与位置感测

当后方有物体接近时,警示面板会依距离远近显示红灯、黄灯、绿灯3种灯号。分别表示近、中、远3种距离状态。当物体位于自行车左后方、正后方、右后方时,警示面板会依物体位置分别显示左边、中间、右边灯号。


图9 : 距离远近的感测测试
图9 : 距离远近的感测测试
图10 : 位置感测测试
图10 : 位置感测测试

(本文为作者陈智勇1、陈建玮2、苏展贤3、张哲纶4、李鉴鹏5为树德科技大学电脑与通讯系1教授、2-5学生)


参考文献

[1]陈威伸,整合动静态视觉资讯的侧边盲点车辆侦测。国立中央大学资讯工程研究所硕士论文。


[2]施翔文,前车方向灯与煞车灯视觉侦测。国立中央大学资讯工程研究所硕士论文。


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