技术领域
[0001] 本
发明属于汽车安全技术领域，尤其涉及一种汽车控制系统。
背景技术
[0002] 随着科学技术的不断突破，汽车设计越来越智能化，操作简单化，另外，由于汽车已经开始稳不仅入老百姓家庭中且汽车数量日益增多，因此，各种安全驾驶隐患也会随着而来。为了保证汽车行驶的安全性，相应的安全装置也会提升。目前汽车上主要的安全防碰撞装置为安全气囊，该装置只能是在发生安全事故后弹出，保护驾驶者不受伤害。而且，现有的汽车安全系统缺少远程网络安全控制的功能。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种汽车控制系统，旨在提供汽车的安全性和可操作性。
[0004] 本发明是这样实现的，一种汽车控制系统，所述的汽车控制系统包括整车
控制器和与整车控制器连接的行驶状况控
制模块、车距
控制模块、远程控制模块；
[0005] 整车控制器含有报警装置，用于对汽车控制系统中行驶状况控制模块、车距控制模块、远程控制模块检测的不正常的
信号进行报警；
[0006] 行驶状况控制模块包括设置在中控台的汽车状态检测模块、设置在汽车驱动系统和
制动系统中的速度测量装置、设置在转向机构中的转向控制模块、设置在座椅底部的载重检测模块；采用在从干线道路向便道退出的过程中判定本车辆的行驶状况的方法，包括基于本车
位置、具有道路类别的道路网数据以及至少具有路面标志的位置的路面标志属性数据来判断本车辆的状况是否为用于判定针对便道的退出开始的时刻的退出开始场景；以及在判断为状况是退出开始场景的情况下判定本车辆的退出开始的时刻，状况是退出开始场景的判断是指，在本车辆正行驶于干线道路的过程中，在该本车辆的前方存在表示退出区间的虚线标志和斑
马线区，该虚线标志和该斑马线区的位置一致的情况；
[0007] 车距控制模块包括设置在
车身周围的用于产生
超声波的
超声波产生装置和用于发射超声波信号以及接受超声波信号的反射信号的超声波
传感器，用于检测和控制汽车在行驶过程中与前后车和车身周围物体之间的保持合适的距离；
[0008] 远程控制模块包括远程监控模块和网络数据模块，用于远程监控汽车状态和接收传送车辆地理信息数据。
[0009] 进一步，汽车状态检测模块包括车
门锁定检测装置、汽车胎压监测装置，车内
温度检测装置，用于在车辆行驶过程中检测并保证汽车处于正常的车门锁闭状态、轮胎胎压状态、车内温度状态。
[0010] 进一步，车内温度检测装置为自动
调温空调系统。
[0011] 进一步，网络数据模块包括
云信息中心，用于存储车辆GPS信息和接收远程监控模块的信息。
[0012] 进一步，远程监控模块包括
防盗报警模块、通讯模块、
定位模块；
[0013] 定位模块采用GPS定位，定位信号接收端主要包括主机信号天线、处理模块、输出模块；
[0014] 防盗报警模块包括
汽车防盗系统中各类控制执行、读取发送数据信息
接口的通讯协议；
[0015] 通讯模块由车载路由器接收车主发出的信号，经过路由器的接收，转
化成数字信号的方式传递到云信息中心。
[0016] 进一步，该汽车控制系统还包括基于现场课编程门阵列的汽车仪表校验仪系统，该基于现场课编程门阵列的汽车仪表校验仪系统包括：输入模块、现场课编程门阵列模块、校验
电压供给模块、
波形信号处理模块、
电阻网络模块、步进
电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块、转速表、
水温表，燃油表，油压表、步进电机、车速里程表；
[0017] 用于用户输入控制指令，产生
时钟信号，
开关整个系统功能的输入模块；
[0018] 与输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接，用于产生所连接的输入模块、校验电压供给模块、波形信号处理模块、电阻网络模块、步进电机控制模块、灯系控制单元模块、显示模块连接的
控制信号的现场课编程门阵列模块，接收输入模块的输入控制指令；
[0019] 与灯系控制单元模块、转速表、水温表，燃油表，油压表、车速里程表连接，用于提供系统校验所需的校验电压的校验电压供给模块；
[0020] 与转速表连接，用于将现场课编程门阵列模块产生的
数字量的
正弦波或方波转换成转速表所需的
模拟信号波形信号处理模块；
[0021] 与水温表，燃油表，油压表连接，用于为水温表，燃油表，油压表提供电阻信号以进行校验的电阻网络模块；
[0022] 与步进电机连接，用于控制步进电机带动负载旋转以进行校验的步进电机控制模块，步进电机连接车速里程表；
[0023] 与校验电压供给模块连接，用于对指示灯、报警器进行检测的灯系控制单元模块，接收校验电压供给模块的电压信号；
[0024] 与现场课编程门阵列模块连接，用于显示输入的
频率值或电阻值的显示模块。
[0025] 进一步，输入模块外部输入的为50MHz的时钟信号，通过直接与现场课编程门阵列模块I/O口连接的开关按键实现对整个校验系统的开关；
[0026] 输入模块通过4*4矩阵
键盘实现用户对系统的控制和指令输入；
[0027] 4*4矩阵键盘设计方法为每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，KRY0，KEY1，KEY2，KEY3依次接COM的9，8，7，6管脚；
[0028] 按键识别方法采用行扫描法具体的步骤为：
[0029] 第一步:判断键盘中是否有键按下；首先，应将全部行线置低电平，然后开始检测列线的状态，其中一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下；
[0030] 第二步:判断闭合键所在的位置，在经过第一步的判断之后，确认有键按下后，进入具体闭合键判断的步骤；
[0031] 方法是:按顺序依次将行线置为低电平，每一次只能置其中四根行线中的一根行线为低电平，其余行线均为高电平，在确定其中一个行线位置为低电平后，接下来便要进行各列线的电平状态的检测，检测到某一列为低，则找到该列所在位置，列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是按下的按键，行列扫描线接到现场课编程门阵列的1/0口即可；
[0032] 经过第一步和第二步就准确判断按键所在的位置，然后根据预定的功能进行相应的处理。
[0033] 进一步，校验电压供给模块采用芯片TLC5615和OPA551搭接完成，
电路具体的连接为：
[0034] TLC5615芯片的Din_dac连接现场课编程门阵列模块提供的数据信号接口，clk_dac连接现场课编程门阵列模块的串行时钟信号输出口，cs_dac是片选信号接口，输入低电平，Dout悬空，VDD接+30V的电源，且+30V的电源通过一个0.1uF的电容接地，REFIN接2.16V的Vref，且Vref通过一个0.1uF的电容接地，AGND接地，VOUT通过2.5KΩ的电阻R1接OPA551芯片的-IN；
[0035] OPA551芯片的NC通过电阻3KΩ的R2接地，+IN和V-共同连接-30V的电源，且-30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，FLAG接+30V的电源，且+30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，V+接+30V的电源，OUT通过15KΩ的电阻R3接NC；
[0036] 波形信号处理模块采用芯片DAC0832和运放TL082搭接完成，电路的具体连接为：
[0037] PIO23-PIO31为现场课编程门阵列模块的I/0口，依次接DAC0832的DO-D7，WR1接地，FB接TL082/1的1端口，IOUT1接TL082/1的2端口，且FB与IOUT1间接有一个51pF的电容，IOUT2接TL082/1的3端口，且IOUT2，/CS，WR2，XFER，GND，GND接地，VERF接+5V电源，VCC接电源VCC；
[0038] TL082/1的输出端1通过一个5.1KΩ的电阻接TL082/2的输入端口6；
[0039] TL082/2的输入端口5接地，输出端通过一个7.2KΩ的电阻和一个电容接输入端口6。
[0040] 进一步，电阻网络模块的设计包括电阻网络的连接及其驱动；
[0041] 电阻网络的连接为：电阻网络采用
串联的方式来实现，每个电阻网络由800Ω，400Ω，200Ω，100Ω，80Ω，40Ω，20Ω，10Ω，8Ω，4Ω，2Ω，lΩ，0.8Ω，0.4Ω，0.2Ω，0.1Ω十六个精密电阻依次与对应的继电器K1，K2，K3……K16并联组成；
[0042] 电阻网络的驱动连接为：MC1413的每个输入端口通过2.7KΩ的电阻连接现场课编程门阵列模块，并控制继电器工作，其余的与电阻并联的继电器的连接，精密电阻与配置的驱动电路数量相等。
[0043] 进一步，步进电机控制模块的电路具体连接为：：
[0044] 步进电机的A、B、C三相电路连接原理相同，以A相为例：现场课编程门阵列模块的PIO口接74LS14
反相器后接9014基极，并通过一个6.7KΩ的电阻接+5V电源，+5V电源通过670Ω的电阻接9014集
电极，9014发射极通过74BF004的输入端接地；+25V电源通过33KΩ的电阻接74BF004的输出端、TIP122的基极和发射极接地；+25V经1KΩ的电阻R1，B相为R2，C相为R3，RL1，B相为RL2，C相为RL3，50Ω的电阻和200uF的电容组成的并联电路通过TIP122的集电极和发射极接地；+25V经D1，B相为D2，C相为D3，200Ω的电阻通过TIP122的集电极和发射极接地。
[0045] 进一步，步进电机控制模块的控制方法为：现场课编程门阵列模块将控制脉冲从PIO口发出经过74LS14反相输出后进入9014放大后便控制光电开关74BF004的通断，光电开关74BF004主要起光
电隔离的作用，脉冲信号由功率管TIP122进行电压和
电流的放大，从而驱动步进电机中相应的A、B、C相绕组的通断，使步进电机能够根据不同的控制信号分别作正转，反转，停转，
加速。
[0046] 效果汇总
[0047] 本发明的汽车控制系统不仅能够实现传统的车辆行驶状况和车距的检测和控制，还能够实现车辆的远程监控和行车信息的查询，大大提高了行车安全性和操作的便捷性。本发明提供的基于现场课编程门阵列的汽车仪表校验仪系统及电路，通过输入模块采用
4*4矩阵键盘，极大地减少了占用I/O口的资源；通过校验电压供给模块的设计最终可以为仪表校验提供0-26V之间的任何值；通过波形信号处理模块两个运放的设计，分别实现了电流信号转换为电压信号和滤波功能；通过电阻网络模块的设计，满足了汽车仪表校验所需要的从O-999.9欧的电阻的供给，体积小，
精度高。
附图说明
[0048] 图1是本发明
实施例提供的汽车控制系统的结构示意图；
[0049] 图中：1、整车控制器；2、行驶状况控制模块；2-1汽车状态检测装置；2-2、重量传感器；2-3、速度测量装置；2-4、转向检测装置；3、车距控制模块；3-1、超声波产生装置；3-2、
超声波传感器；4、远程控制模块；4-1、远程监控模块；4-2、网络数据模块；
[0050] 图2是本发明实施例提供的基于现场课编程门阵列的汽车仪表校验仪系统的结构
框图；
[0051] 图中：5、输入模块；6、现场课编程门阵列模块；7、校验电压供给模块；8、波形信号处理模块；9、电阻网络模块；10、步进电机控制模块；11、灯系控制单元模块；12、显示模块；13、转速表；14、水温表，燃油表，油压表；15、步进电机；16、车速里程表。
具体实施方式
[0052] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0053] 图1示出了本发明的汽车控制系统的结构，如图所示，本发明是这样实现的，一种汽车控制系统包括整车控制器1和与整车控制器连接的行驶状况控制模块2、车距控制模块3、远程控制模块4；
[0054] 所述的行驶状况控制模块包括汽车状态检测模块2-1、车速控制模块2-2、转向控制模块2-3、载重检测模块2-4，用于在车辆行驶过程中检测并保证汽车处于正常的车门锁闭状态、车速状态和转向状态；采用在从干线道路向便道退出的过程中判定本车辆的行驶状况的方法，包括基于本车位置、具有道路类别的道路网数据以及至少具有路面标志的位置的路面标志属性数据来判断本车辆的状况是否为用于判定针对便道的退出开始的时刻的退出开始场景；以及在判断为状况是退出开始场景的情况下判定本车辆的退出开始的时刻，状况是退出开始场景的判断是指，在本车辆正行驶于干线道路的过程中，在该本车辆的前方存在表示退出区间的虚线标志和斑马线区，该虚线标志和该斑马线区的位置一致的情况；
[0055] 所述的车距控制模块3用于检测和控制汽车在行驶过程中与前后车和车身周围物体之间的保持合适的距离；
[0056] 所述的远程控制模块4包括远程监控模块4-1和网络数据模块4-2，用于远程监控汽车状态和接收传送车辆地理信息数据。
[0057] 进一步，所述的行驶状况控制模块2包括设置在中控台上的汽车状态检测装置2-1、设置在座椅底部的重量传感器2-2、设置在汽车驱动系统和制动系统中的速度测量装置2-3、设置在转向机构中的转向检测装置2-4。
[0058] 进一步，所述的所述的汽车状态检测模块包括车门
锁定检测装置、汽车胎压监测装置，车内温度检测装置，用于在车辆行驶过程中检测并保证汽车处于正常的车门锁闭状态、轮胎胎压状态、车内温度状态。
[0059] 进一步，所述的车距控制模块3包括设置在车身周围的用于产生超声波的超声波产生装置3-1和用于发射所述超声波信号以及接受所述超声波信号的反射信号的超声波传感器3-2。
[0060] 进一步，所述的网络数据模块4-2包括云信息中心，用于存储车辆GPS信息和接收远程监控模块的信息。
[0061] 进一步，所述的远程监控模块4-1包括防盗报警模块、通讯模块、定位模块；
[0062] 定位模块采用GPS定位，定位信号接收端主要包括主机信号天线、处理模块、输出模块；
[0063] 防盗报警模块包括汽车防盗系统中各类控制执行、读取发送数据信息接口的通讯协议；
[0064] 通讯模块由车载路由器接收车主发出的信号，经过路由器的接收，转化成数字信号的方式传递到云信息中心。
[0065] 车距控制模块3根据所述至少一个距离检测装置至少两次检测的距离和检测时间计算所述障碍物与所述汽车的相对速度，并根据所述相对速度和预定方向判断所述汽车与障碍物之间的距离是否小于安全距离，如果是则继续判断汽车行驶的目标动作是否正确，且在判断汽车行驶的目标动作错误时生成车辆自动控制信号，同时通过车身周围的超声波装置检测车身与周围物体的间距。
[0066] 行驶状况控制模块2通过设置在中控台上的汽车状态检测装置2-1、设置在座椅底部的重量传感器2-2、设置在汽车驱动系统和制动系统中的速度测量装置2-3、设置在转向机构中的转向检测装置2-4检测车辆安装状况，并通过整车控制器1保证整车行驶安全。
[0067] 远程控制模块4可以通过网络数据实现路况信息的查询包括行车路线、车流信息、限速区域、
电子眼布设点，还可以远程监控车辆地理信息，远程实现车辆的锁闭和启动。
[0068] 如图2所示，本发明实施例的基于现场课编程门阵列的汽车仪表校验仪系统主要由输入模块5、现场课编程门阵列模块6、校验电压供给模块7、波形信号处理模块8、电阻网络模块9、步进电机控制模块10、灯系控制单元模块11、显示模块12、转速表13、水温表，燃油表，油压表14、步进电机15、车速里程表16组成；
[0069] 输入模块5，连接现场课编程门阵列模块6，用于用户输入控制指令，产生时钟信号，开关整个系统等功能；
[0070] 现场课编程门阵列模块6，连接校验电压供给模块7，波形信号处理模块8，电阻网络模块9，步进电机控制模块10，灯系控制单元模块11，显示模块12，用于产生所连接各模块的控制信号；
[0071] 校验电压供给模块7，连接灯系控制单元模块11，转速表13，水温表，燃油表，油压表14，车速里程表16，用于提供系统校验所需的校验电压；
[0072] 波形信号处理模块8，连接转速表13，用于将现场课编程门阵列模块6产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表13所需的模拟信号；
[0073] 电阻网络模块9，连接水温表，燃油表，油压表14，用于为水温表，燃油表，油压表14提供电阻信号以进行校验；
[0074] 步进电机控制模块10，连接步进电机15，步进电机15连接车速里程表16，用于控制步进电机15带动负载旋转以进行校验；
[0075] 灯系控制单元模块11，用于对指示灯、报警器等进行检测；
[0076] 显示模块12，用于显示输入的频率值或电阻值；
[0077] 输入模块5外部输入的为50MHz的时钟信号，通过直接与现场课编程门阵列模块2I/O口连接的开关按键实现对整个校验系统的开关；输入模块5通过4*4矩阵键盘实现用户对系统的控制和指令输入；4*4矩阵键盘设计方法，
[0078] 每条水平线和垂直线在交叉处通过一个按键加以连接，KRY0，KEY1，KEY2，KEY3依次接COM的9，8，7，6管脚；
[0079] 按键识别方法采用行扫描法，过程如下：
[0080] 第一步:判断键盘中是否有键按下；首先，应将全部行线置低电平，然后开始检测列线的状态，如果其中一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下；
[0081] 第二步:判断闭合键所在的位置。在经过第一步的判断之后，假如确认有键按下后，才可进入具体闭合键判断的步骤。其方法是:按顺序依次将行线置为低电平，注意每一次只能置其中四根行线中的一根行线为低电平，其余行线均为高电平。在确定其中一个行线位置为低电平后，接下来便要进行各列线的电平状态的检测。若检测到某一列为低，则找到该列所在位置，该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是按下的按键。其行列扫描线接到现场课编程门阵列的1/0口即可；
[0082] 经过第一步和第二步就可以准确判断按键所在的位置，然后根据预定的功能进行相应的处理；
[0083] 输入模块5通过4*4矩阵键盘设计中使用的键盘为16个键，其外观如表1所示：
[0084] 表1
[0085]1 2 3 正弦波
4 5 6 方波
7 8 9 燃油表
0 油压表 车速表 水温表
[0086] 其分布对应按键排列的图形，即Kl对应数字键1，KZ对应数字键4，依此将各键对应上去即可，其各键功能如下:
[0087] O-9:为数字键，主要用来输入频率信号及电阻的数值大小；
[0088] 正弦波:按此键可选择输出为正弦波；
[0089] 方波:按此键将输出方波；
[0090] 燃油表/水温表/油压表:按下三个键中的任意一个并设置数值将会为对应的仪表提供电阻信号；
[0091] 车速表:按下此键并设置数值将为车速表提供信号(步进电机的驱动也是通过此键来设置)；
[0092] 校验电压供给模块7采用芯片TLC5615和OPA551搭接完成：
[0093] TLC5615芯片的Din_dac连接现场课编程门阵列模块6提供的数据信号接口，clk_dac连接现场课编程门阵列模块6的串行时钟信号输出口，cs_dac是片选信号接口，输入低电平，Dout悬空，VDD接+30V的电源，且+30V的电源通过一个0.1uF的电容接地，REFIN接2.16V的Vref，且Vref通过一个0.1uF的电容接地，AGND接地，VOUT通过2.5KΩ的电阻R1接OPA551芯片的-IN；
[0094] OPA551芯片的NC通过电阻3KΩ的R2接地，+IN和V-共同连接-30V的电源，且-30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，FLAG接+30V的电源，且+30V的电源通过由两个0.1uF的电容组成的并联电路接地，V+接+30V的电源，OUT通过15KΩ的电阻R3接NC。
[0095] 波形信号处理模块8采用芯片DAC0832和运放TL082搭接完成，电路的具体连接：
[0096] PIO23-PIO31为现场课编程门阵列模块2的I/0口，依次接DAC0832的DO-D7，WR1接地，FB接TL082/1的1端口，IOUT1接TL082/1的2端口，且FB与IOUT1间接有一个51pF的电容，IOUT2接TL082/1的3端口，且IOUT2，/CS，WR2，XFER，GND(管脚3)，GND(管脚10)接地，VERF接+5V电源，VCC接电源VCC；
[0097] TL082/1的输出端1通过一个5.1KΩ的电阻接TL082/2的输入端口6；
[0098] TL082/2的输入端口5接地，输出端通过一个7.2KΩ的电阻和一个电容接输入端口6。
[0099] 电阻网络模块10的设计包括电阻网络的连接及其驱动，设计方法为：
[0100] 电阻网络的连接设计为：
[0101] 为实现对燃油表、水温表、油压表三个表的校验，选择三个电阻网络来提供电阻信号，其原理是一致的，任意一个电阻网络的连接：
[0102] 电阻网络采用串联的方式来实现，每个电阻网络由800Ω，400Ω，200Ω，100Ω，80Ω，40Ω，20Ω，10Ω，8Ω，4Ω，2Ω，lΩ，0.8Ω，0.4Ω，0.2Ω，0.1Ω十六个精密电阻依次与对应的继电器K1，K2，K3……K16并联组成。
[0103] 采用8421编码方式，只要控制相应的继电器Kl至K16的断开或关闭，这样其对应的电阻就会接入或断开，最后接入的电阻串联相加就是输出的电阻值。
[0104] 电阻网络的驱动设计为：
[0105] 采用MC1413驱动芯片控制继电器工作；
[0106] MC1413的每个输入端口通过2.7KΩ的电阻连接现场课编程门阵列模块6，并控制继电器工作。其余的与电阻并联的继电器的连接同理，有多少个精密电阻就配置多少个相应的驱动电路。
[0107] 步进电机的A、B、C三相电路连接原理相同。以A相为例：现场课编程门阵列模块2的PIO口接74LS14反相器后接9014基极，并通过一个6.7KΩ的电阻接+5V电源，+5V电源通过670Ω的电阻接9014集电极，9014发射极通过74BF004的输入端接地；+25V电源通过33KΩ的电阻接74BF004的输出端、TIP122的基极和发射极接地；+25V经1KΩ的电阻R1(B相为R2，C相为R3)，RL1(B相为RL2，C相为RL3)，50Ω的电阻和200uF的电容组成的并联电路通过TIP122的集电极和发射极接地；+25V经D1(B相为D2，C相为D3)，200Ω的电阻通过TIP122的集电极和发射极接地。
[0108] 控制方法为：现场课编程门阵列模块6将控制脉冲从PIO口发出经过74LS14反相输出后进入9014放大后便可控制光电开关74BF004的通断，光电开关74BF004主要起光电隔离的作用，脉冲信号由功率管TIP122对其进行电压和电流的放大，从而驱动步进电机中相应的A、B、C相绕组的通断，使步进电机能够根据不同的控制信号分别作正转，反转，停转，加速。
[0109] 灯系控制单元模块13提供14
路灯系测试；显示模块12采用四位数码管实现显示功能。
[0110] 本发明的工作原理：
[0111] 输入模块5产生现场课编程门阵列模块6工作所需的时钟信号，同时用户通过输入模块5的4*4矩阵键盘控制现场课编程门阵列模块6工作，现场课编程门阵列模块6控制校验电压供给模块7产生仪表校验所需的校验电压，并在显示模块12显示输入的频率值或电阻值。波形信号处理模块8将现场课编程门阵列模块6产生的数字量的正弦波或方波转换成转速表13所需的模拟信号根据校验电压对转速表13进行校验，电阻网络模块9提供电阻信号给水温表，燃油表，油压表14并根据校验电压对水温表，燃油表，油压表14进行校验，步进电机控制模块10控制步进电机15带动负载控制车速里程表16工作根据校验电压对车速里程表16进行校验，灯系控制单元模块11根据校验电压对指示灯、报警器等进行检测校验。
[0112] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的
基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种
修改或
变形仍在本发明的保护范围之内。
