汽車行車參數記錄檢測系統的製作方法

2023-09-10 14:42:45 1

專利名稱：汽車行車參數記錄檢測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車行車參數數據的記錄顯示儀器。該系統的記錄器裝在汽車上，自動記錄汽車行車過程中每秒鐘的行車速度及駕駛操作狀態。包括剎車，鳴笛，左轉，右轉，遠燈，近燈，尾燈的操作指示。汽車啟動開始記錄並能始終保存停車前256秒鐘的參數記錄。一旦車輛發生事故需要檢查時，將記錄器上記錄的參數傳送到所配置的檢測器上，並可顯示或是列印出停車前輸的256秒內每一時刻的上述八種參數，以供分析。
從目前市場上看，汽車行車參數記錄檢測還沒有推廣開，應用很少，因而在行車事故的處理上，依靠丈量事故現場，觀察剎車輪痕，採訪現場目擊者等辦法，很不科學，很不準確。為解決這一現狀，國內研製了幾種記錄儀，並正在推廣應用。如上海、寶鋼公司正在生產推向市場。綜合幾種分析我們覺得記錄的參數還比較少，應用起來比較麻煩。這種類似記錄器在飛機上應用已經很普遍了。
本發明的目的是想儘可能多的將判定事故的責任和違章駕駛的基本狀態信息得到監測，為行車事故的分析提供準確的科學數據。並且能為汽車事故現場檢測，查明事故原因提供數據，方便使用。
本發明的目的是通過汽車行車參數記錄檢測系統達到的。本系統由記錄器，可攜式檢測器和PC機檢測系統三部分組成。記錄器裝置在使用的汽車上，用以記錄行車參數，汽車公路運行事故分析的必要參數是車速，剎車，轉彎和燈光，共計八個參數，並且能保存在事故發生瞬間前一段時間的連續參數。從事故的處理，要能現場測試，直觀的看到數據。檢測人員能隨身攜帶，像工具一樣，該系統配置了可攜式檢測，採用液晶顯示。另一方面也應能集中檢測分析，列印參數數據存檔備查，還配置了PC檢測系統。PC檢測系統藉助現有管理用的PC機加以相應的通訊接口組成，其通過串行接口直接與記錄器相連，根據操作員的命令自動接收記錄器中記錄的參數，在CRT上顯示或由印表機列印。系統組成見

圖1。記錄器圖2是一個以單片機為中心的微型計算機系統，完成數據採集，記錄和保存。單片機採用80C31。片外配置2KB程序存儲器和2KB數據存儲器。汽車的駕駛狀態參數信號，從相應的電氣線路中取得信號，其信號為汽車電源的電壓，通過接口電路輸入單片機，由於汽車電源與單片機系統邏輯電平不兼容，故應進行電平轉換。此外為消除汽車電氣信號的幹擾，需要電信號的隔離。設計中採用光電隔離技術。車速信號通過插裝在軟軸與汽車裡程表之間的速度傳感器輸入單片機。速度傳感器將軟軸的轉速轉換成計數脈衝經過整形電路得到信號。本記錄器採用磁敏元件將轉速轉換為信號。行車過程中，一旦打開汽車電源發動汽車立即自動採集這些信號，並保存下每一秒鐘的所有參數及行車時間。記錄器中能保存256秒的參數，時間超過256秒，新的數據推入而淘汰老參數，始終保留距離停車時最新256秒鐘內的新數據。當停車關掉電源不記錄並保持記錄的參數永不丟失。這由掉電保護電路去完成，使RAM工作在維持狀態，其電流為1～2μA，由充電電池供電。記錄器採用汽車用的直流電源，汽車用的直流電源在工作時波動很大，不能直接供給單片機使用，電源轉換去地線幹擾的濾波電路，將汽車電源轉換成單片機工作的無幹擾電源。RS232C接口電路用於記錄器與PC機檢測系統的通信連接，它是雙通道立體聲耳機插口一部分，其程序流程圖見圖3。本記錄器使用的硬體，基本為現有技術，但是與現有記錄器比，採集的參數多，保存的參數的時間長，參數採集記錄的準確穩定，結構簡單，便於使用，這些明顯的特點是通過本發明人在設計中增加了簡單而極具特點的電路來完成的。那也就是前面提到的，掉電保護電路，電源轉換去地線幹擾的濾波電路，特別是去地線幹擾，這在過去的電路設計中是不多見的。再就是應用了雙通道立體聲耳機插口，完成功能的選擇，雖然很簡單，但是構思比較靈巧。
掉電保護電路常見的掉電保護電路使RAM工作在維持狀態，其耗電流約為1mA，因而供電用的電池工作時間只能是幾十個小時，一般為72個小時。一般的掉電保護電路應是單片機直接與RAM相應的引腳相接。本電路當由單片機80C31的WR，地址解碼信號輸往RAM時，中間增加經LS14晶片後再相連接，另外在LS14輸出端輔助以大阻值電阻R18、R19(電阻值加大)，結果使RAM(6116)的W、E兩處得以保持高電平。才能使掉電保護期間，維持RAM工作的電源電池耗電量小。本設計達到1～2μA；電池為3.6V充電電池，容量為60mA，因而RAM能維持工作最低限為三年。
電源轉換去地線幹擾的濾波電路，電感器L1與電容C22組成了一個典型的濾波器，L1與電阻R21並聯是為了拓寬濾波器的頻帶。二極體D8為隔離二極體。防止在汽車電源在瞬時間電壓突變時，系統電源通過汽車電源短路，電感器L2接在汽車地線和濾波器之間，防止幹擾不經濾波直接進入地線，也就不能直接通過地線進入記錄器系統，有效地防止了信號的幹擾。
記錄器有兩個功能程序記錄功能和發送功能，另外發送功能是送往可攜式檢測器和PC機檢測系統兩個目的，兩個串行接口不同，需要兩個發送通道。本發明採用了雙通道立體聲耳機插口兼做轉換開關，達到兩種功能自動轉換。立體聲耳機插口的3腳信號作為自動切換的判斷信號，4腳是與80C31接通。當執行記錄功能時，可攜式耳機插頭未插入，插口3、4腳相通，它們輸送的是同一個信號，在初始程序中定此為「0」邏輯，當插頭插入後，3、4腳斷開，此時3腳定為「1」邏輯。兩種狀態自動分辨，足以作為程序自動切換判別的依據。雙通道便攜檢測器的串行信息直接取自80C31。而PC機檢測系統串行信息取自RS-232C邏輯電路的信號。為這兩種檢測記錄器準備一個共同的發送程序即可。這樣不增加額外的硬體，也不增加更多的軟體，完成了兩個功能程序的自動轉移。
可攜式檢測器硬體電路主要為一個單片機系統，單片機完成檢測器內部的控制和管理。功能電路主要包括接收，顯示和鍵盤三部分，原理見圖4。單片機系統包括單片機，外部程序存儲器，外部數據存儲器。顯示器採用液晶顯示，同時顯示兩行參數，並可以用自定義的方式顯示少量的漢字。鍵盤為五個命令鍵——接收鍵，顯示鍵，下移鍵，上移鍵，時間鍵。一個復位鍵。通訊接口完成可攜式檢測器與記錄器之間的參數傳送。電源為電池供電。軟體程序流程圖見圖5～圖10。使用可攜式檢測器檢測記錄器記錄的參數，不必卸下車載記錄器，完成程序的操作步驟如下1、車載記錄器斷電(關掉汽車電源)，將可攜式檢測器的通信接頭插入記錄器檢測插孔中。
2、打開可攜式檢測器的電源開關，此時顯示屏上應顯示「0」(如不為「0」，按一次復位鍵即會顯示「0」)。
3、按一次可攜式檢測器的接收鍵，顯示器上顯示「接收」，表示檢測器準備接收記錄器的參數。
4、接通記錄器電源(打開汽車電源)，立即自動進行參數信息的傳送，並在顯示器上顯示「接收」。
5、3～5秒鐘後，顯示器顯示「完」。表示接收完畢，關掉記錄器電源，拔出通信接頭，可攜式檢測器即可獨立工作。
6、按一次時間鍵在顯示屏上顯示兩行時間，第一行為最後一次連續行車時間，第二行為累積行車時間。
7、按一次顯示鍵，即在顯示屏上顯示兩行參數，第一行為行車速度，符號V表示，第二行為駕駛狀態信息參數，用符號S表示。狀態信息自左至右為剎車，鳴笛，左轉，右轉，遠燈，近燈和尾燈。
8、按一次下移鍵，則在顯示屏上顯示下一秒鐘的兩行參數。
9、按一次上移鍵，則在顯示屏上顯示上一秒鐘的兩行參數。
10、使用完畢，關掉可攜式檢測器電源開關，參數也就隨同消失，下次使用從接收程序開始。
11、不論是在任何程序執行中，按動一次復位鍵，程序回復初始狀態。可攜式檢測器的外部操作是以上這些步驟，其程序的原理和處理過程也比較簡便。
一、首先硬體電復位後，執行初始程序後，顯示待命符「0」。如無鍵按下程序繼續掃描鍵盤。當五個命令鍵中任何一個鍵有操作，則程序轉向判別操作為何鍵，並根據按下的鍵名，轉到該鍵的處理程序功能塊。
二、按下接收功能鍵，顯示採用自定義字符方式組成的漢字「接收」，並且等待串行接收中斷功能。自定義字符是利用上下兩個顯示行對應的四個字符位置，由每個字符位置的5×7點陣組成10×28點陣，自造相應漢字。
三、接收程序通信協議為異步串行通信，波特率4800位/秒，用中斷輸入方式。當80C31的R×D引腳上接收到一楨信號後轉到串行接收中斷服務程序。首先判斷特徵字，以確定是否為有用信息。第一個特徵字「T」的ASC II字符碼，隨後是12個字符碼的時間參數，連續運行時間六個字符，累積運行時間六個字符。第二特徵字為「V」的ASCII字符碼，隨後為1024個速度信息碼。每一個速度參數由四個十進位數字信息碼組成，故共256個速度參數。第三個特徵字為「S」的ASC II字符碼，隨後是256個駕駛狀態信息。用計數的方法確定接收程序完成，由自定義字符方式顯示「完」，提示使用者。
四、在完成接收程序後，可以任意選用所要檢查的參數，程序轉向相對應的功能程序塊。其顯示方法，在80C31內部RAM中開闢32個顯示緩衝區單元，緩衝單元地址依次與顯示器的顯示行位置相對應。各應顯示的參數，在顯示時，都有一部分是固定不變的。例如，速度的單位KM/H及特徵字V、S、T等。處理過程是先完成固定字符寫入相應的緩衝單元，再將需要的變量參數(檢測的參數)寫入緩衝單元，調用一個通用的顯示子程序，將顯示緩衝區的數據送液晶模塊顯示。
五、復位鍵直接連接在硬體復位電路，不做軟體處理，使程序進入程序首地址，重新執行本程序，使程序簡化。
至此可攜式檢測器檢測完成。如需在室內檢測，列印參數，則要將車載記錄器卸下，配上記錄器的25芯接頭和12V直流電源，借用PC/XT286,386,486及其兼容機均可。由於可攜式檢測器與PC檢測系統各自獨立，都可分別與記錄器構成用處一致，使用地點不同的行車參數檢測儀。因此可攜式已經構成了一個完整的技術方案，並且本發明強調的特點是可攜式工具型的檢測使用方式，對PC系統不再贅述。
圖示是對本發明的說明的補充。
圖1汽車行車參數記錄檢測系統硬體組成框圖；圖2汽車行車參數記錄檢測系統參數記錄器硬體框圖；圖3參數記錄器軟體主程序流程圖；圖4汽車行車參數記錄檢測系統可攜式檢測器硬體框圖；圖5可攜式檢測器軟體主程序流程圖；圖6可攜式檢測器接收參數程序流程圖；圖7可攜式檢測器中斷服務程序流程圖；圖8可攜式檢測器時間顯示程序流程圖9可攜式檢測器參數上移(或下移)顯示程序流程圖；圖10可攜式檢測器參數顯示程序流程圖；圖11可攜式檢測器外觀示意圖；圖12可攜式檢測器後視圖；圖13汽車行車參數記錄檢測系統車載記錄器電路圖；圖14車載記錄器電路圖電源轉換去地線幹擾的濾波電路；圖15掉電保護電路；圖16雙通道立體聲耳機插口電路。
圖面說明圖13分兩頁圖13(甲)和圖13(乙)，分界為U1接線點處，其圖面應是圖13(甲)39與圖13(乙)39相接，圖13(甲)38與圖13(乙)38相接……，圖13(甲)21與圖13(乙)21相接，依次類推，圖13(甲)A、B、C三線與圖13(乙)A、B、C對應三線相接。
由於本說明中展示的是行車參數記錄檢測系統，是本發明的較簡單典型的一種，因而做為實施例，對本發明再做進一步的補充說明。
可攜式檢測器的硬體，單片機採用80C31，系統的其他晶片都採用的低功耗的CMOS。顯示器採用LCD液晶顯示模塊為16×2點陣式字符顯示器。鍵盤的鍵為自動復位式。組成一個有液晶顯示屏和鍵盤的小型檢測器，自帶電源為四節5號電池和立體聲耳機接頭。檢測時將通信接頭插入記錄器的檢測插孔中(記錄器上有標牌)。按前面敘述的處理過程步驟操作。可攜式檢測器的電源開關在面板上左上側，每個鍵上都標明文字，接收完畢後，按一次時間鍵在顯示屏上顯示二行時間。
TIME0 ×× ×× ××TIME1 ×× ×× ××| | || | |小時 分 秒TIME0 為最後一次連續行車時間(停車前)TIME1 為累計行車時間按一次顯示鍵，在顯示屏上顯示兩行參數。
V-001 063.1 KM/HS-0011 1 0 0 0 0 0| | | | | | | || | | | | | | |序剎 鳴 左 右 遠 近 尾號車 笛 轉 轉 燈 燈 燈V表示行車速度，後面的三位數001表示序號為停車前的第一秒鐘。
002為停車前的第二秒，從後向前推，以此類推，到256秒。
063.1KM/H為每小時63.1公裡，檢測器的測試範圍為0～220KM/H。
S表示駕駛狀態信息參數，後面的三位數001也是表示序號為停車前的第一秒鐘，後面的每一位數分別表示剎車，鳴笛，左轉，右轉，遠燈，近燈，尾燈。「1」表示有操作，「0」表示無操作，前面列出例顯示的意思就是，在停車前第一秒鐘時，行車速度為63.1公裡/小時，只有剎車和鳴笛，沒有其他操作。
按一次下移鍵，在顯示屏上顯示下一秒鐘的參數，但只改變一行的參數，連續按動可得到停車前256秒內任一個時間內的參數。
顯示鍵顯示的V-001 063.1 KM/HS-0011 1 0 00 0 0按一次下移鍵顯示S-001 1 1 0 0 0 0 0V-002074.5 KM/H再按一次才能顯示V-002074.5 KM/HS-002 1 1 1 0 0 0 0上移建的操作步驟與達到的效果與下移建相同。
至此，實施完成而發明目的達到。
權利要求
1.由車載記錄器，可攜式檢測器和PC機檢測系統等三部分組成的汽車行車參數記錄檢測系統，記錄器是一個以單片機為中心的微型計算機系統，完成汽車行車駕駛狀態參數的採集，記錄和保存，記錄器的硬體電路中為保證整機性能的準確穩定，應用了電源轉換去幹擾濾波電路，掉電保護電路，雙功能自動轉換電路，其特徵在於電源轉換去幹擾濾波電路增加了一條地線和電感器，為防止幹擾由汽車接地線傳給系統，在汽車接地線與濾波器之間加一電感器。
2.按照權利要求1所敘述的汽車行車參數記錄檢測系統，記錄器中的掉電保護電路，其特徵在於當單片機80C31的WR，地址解碼信號輸往RAM時，中間增加經LS14晶片後再相連接，另外在LS14輸出端輔助以大阻值的兩個電阻。
3.按照權利要求1所敘述的汽車行車參數記錄檢測系統，記錄器中的雙功能轉換電路，其特徵在於應用了現有的雙通道立體聲耳機的插口完成自動轉換。
4.由車載記錄器，可攜式檢測器和PC機檢測系統等三部分組成的汽車行車參數記錄檢測系統，可攜式檢測器用以接受記錄器中所記錄的參數，並將參數一一顯示出來，其特徵在於採用了如下的處理過程a、首先可攜式檢測器電復位後，執行初始程序，顯示待命符「0」，如無鍵按下程序繼續掃描鍵盤。b、按下接收功能鍵，顯示採用自定義字符方式組成的漢字「接收」，並且等待串行接收中斷功能。c、通信協議為異步串行通信，波特率4800位/秒，用中斷輸入方式，首先判斷特徵字「T」的ASC II字符碼，隨後是12個字符碼的時間參數，第二個特徵字「V」的ASC II字符碼，隨後為1024個速度信息碼，第三個特徵字「S」的ASC II字符碼，隨後是256個駕駛狀態信息，用計數的方法確定接收程序完成，由自定義字符方式顯示「完」。d、接收完成後，可任意選用所要檢查的參數，程序轉向相應的功能程序塊。顯示方法，在80C31內部RAM中開闢32個顯示緩衝區單元，緩衝單元地址依次與顯示位置相對應，先完成固定字符寫入相應的緩衝單元，再將需要的變量參數寫入緩衝單元，調用一個通用的顯示程序，將緩衝區的數據送液晶顯示塊。e、復位鍵直接連在可攜式檢測器的復位電路，不做軟體處理。
全文摘要
本發明是汽車行車速度及駕駛狀態參數的記錄顯示儀器。它由車載記錄器，可攜式檢測器和PC機檢測系統組成。記錄器裝在使用的汽車上，用以自動記錄行車參數，可攜式檢測器可隨身攜帶，PC機系統安置在檢測中心，用以顯示或是列印記錄器記錄的行車參數。
文檔編號B60Q1/00GK1114267SQ94110708
公開日1996年1月3日 申請日期1994年6月29日 優先權日1994年6月29日
發明者胡祗光, 黃遵熹, 魏江, 李容凡, 方振源, 祁戰理 申請人:煙臺市芝罘興海實業公司