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出騎不意
第十一屆盛群盃HOLTEK MCU創意大賽複賽報告

【作者: 陳智勇、陳建瑋等】   2017年03月21日 星期二

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現今的社會中,使用自行車當交通工具的人數越來越多。但是大多數的自行車並未配置任何警示裝置,對於後方接近的來車較難察覺,再加上目前自行車道並不普及。很多時候自行車必須與汽、機車爭道。尤其在夜晚騎車,如果未設置任何警示燈,很可能因為夜晚視線不佳而造成意外。因此騎乘自行車的安全性是令人堪憂的。


大多數市面上的自行車警示配件只能警示來車,使用者本身並無法察覺到後方來車。必須透過轉頭來確認後方,此時便無法顧及前方的狀況。一般自行車也沒裝設方向燈,因此轉彎時後方車輛難以得知自行車即將轉彎之方向。既使裝設了方向燈也可能發生忘記打方向燈之情況。


為了使行車更加安全,本作品使用盛群微控制器HT66F70A做為控制核心,設計一套自行車用的安全系統。其概念是將汽車上的盲區偵測系統[1]運用在自行車上。如感測到後方來車接近,後方來車之位置與距離將會顯示在自行車龍頭上之警示面板,傳達使用者後方車況,及時掌握後方狀況。如此一來便可同時兼顧前後方之行車狀況。另外,本作品還設有方向燈。可令後方來車得知自行車即將進行之動作。既使轉彎時未打方向燈也會自動啟動方向燈。


主要系統

本作品分成2大主要系統,分別為警示系統及方向燈系統。利用盛群微控制器HT66F70A為控制核心,警示系統使用超音波感測器作為後方感測的元件,並於自行車龍頭上裝置警示面板,提醒使用者後方來車接近的距離及位置。該警示系統有著高精確度及高靈敏度之特性,能將後方來車及路況準確的傳達給使用者。方向燈系統於把手兩端及後方設有方向燈,搭配加速度感測器可讓方向燈自動啟動。



圖1 :  系統架構圖
圖1 : 系統架構圖

系統流程

下圖為本作品的系統流程圖,當使用者啟動警示系統時,感測器將感測自行車後方是否有來車接近。當後方來車接近後,將感測數據傳送至盛群微控制器。晶片將控制警示系統提示使用者後方來車之方向及位置,直至後方來車離開感測距離。


當使用者按下方向燈按鈕或轉彎造成傾斜時,盛群微控制器將接收到方向燈按鈕或加速度感測器的訊號,控制方向燈閃爍。直至下一次按下按鈕或直行。


圖2 : 系統流程圖
圖2 : 系統流程圖

後方來車偵測

當後方來車接近時,感測器感測到後方來車後啟動警示面板提示使用者後方車況。



圖3 : 後方來車偵測示意圖
圖3 : 後方來車偵測示意圖

警示面板顯示位置與距離

當偵測到後方來車時,警示面板會顯示後方來車位置與距離。


圖4 : 警示面板提示後方來車位置示意圖
圖4 : 警示面板提示後方來車位置示意圖

圖5 : 警示面板提示後方來車距離示意圖
圖5 : 警示面板提示後方來車距離示意圖

作品結構

盛群微控制器

盛群微控制器HT66F70A:接收超音波感測器之訊號,控制警示面板警示使用者後方來車狀況。接收手把方向燈與傾斜感測器之訊號,控制後方向燈閃爍。


加速度感測器

ADXL335一款帶有信號調理電路的高精度模擬三軸加速度感測器。提供經過信號處理的電壓輸出,該產品的滿量程加速度測量範圍為 ±3 g(最小值),可以測量傾斜檢測應用中的靜態重力加速度,以及運動、衝擊或振動導致的動態加速度。


把手方向燈

方向燈的開關就在內側的姆指處,壓下開關方向燈就會開始閃爍,告知來車注意,可以用手取消閃爍。


超音波感測器

超音波感測器置於自行車後方用於感測後方來車,將感測到的數據傳送到盛群微控制器。再由盛群晶片控制警示面板顯示後方來車之位置與距離。


測試方法

硬體系統安裝

本作品含有警示面板安裝於自行車龍頭上,把手方向燈、後方向燈及主控制器,內部又有盛群微控制器、超音波感測器及加速度感測器。



圖6 : 警示系統硬體外觀
圖6 : 警示系統硬體外觀

手、自動方向燈功能

按下把手上之方向燈按鈕,控制把手末端方向燈與後方向燈閃爍。當車身因轉彎而傾斜時,盛群微控制器接收訊號,控制後方向燈閃爍。



圖7 : 手把方向燈外觀
圖7 : 手把方向燈外觀

圖8 : 手、自動方向燈功能測試
圖8 : 手、自動方向燈功能測試

警示系統距離與位置感測

當後方有物體接近時,警示面板會依距離遠近顯示紅燈、黃燈、綠燈3種燈號。分別表示近、中、遠3種距離狀態。當物體位於自行車左後方、正後方、右後方時,警示面板會依物體位置分別顯示左邊、中間、右邊燈號。


圖9 : 距離遠近的感測測試
圖9 : 距離遠近的感測測試
圖10 : 位置感測測試
圖10 : 位置感測測試

(本文為作者陳智勇1、陳建瑋2、蘇展賢3、張哲綸4、李鑒鵬5為樹德科技大學電腦與通訊系1教授、2-5學生)


參考文獻

[1]陳威伸,整合動靜態視覺資訊的側邊盲點車輛偵測。國立中央大學資訊工程研究所碩士論文。


[2]施翔文,前車方向燈與煞車燈視覺偵測。國立中央大學資訊工程研究所碩士論文。


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