汽車駕駛狀態智能測錄儀的製作方法
2023-06-23 13:50:36
專利名稱：汽車駕駛狀態智能測錄儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車駕駛狀態參數測錄儀器，用於連續檢測並記錄汽車運行中的各種狀態參數，可供分析、判斷汽車運行狀態及駕駛員操作情況。
採用汽車駕駛狀態測錄儀是現代化交通管理的重要措施之一，測錄儀可連續檢測並記錄汽車運行狀態信息，並將檢測結果存儲在記錄器中，當車輛發生交通事故或交通管理人員需要時，可將所存儲的信息列印或顯示出來，從這些信息中可直觀、真實地反映汽車運行狀態及駕駛員的操作情況，對維護交通安全、約束駕駛員的行為以及加強交通管理的科學性、公正性有重要意義。
現在的汽車駕駛狀態測錄儀主要包括傳感器、微處理計算機和列印、顯示接口，利用微處理計算機完成隨機數據採集、數據處理、數據存儲和列印、顯示。由於數位訊號極易受各種強、弱電磁信號、電源的幹擾，又由於公路行駛環境條件上的差異，為確保所採集的信號或存儲的信號真實、正確、不失真，要求測錄儀具有高可靠性及相對高的信號採集速度。目前國內一般的汽車駕駛狀態測錄儀約30秒採集一次信號，最快的是每1秒採集一次，此外還有採集數據種類少、功能相對少的缺點，因而遠不能適應許多特殊交通異常情況的檢測記錄，不利於交通管理及事故分析。
本實用新型的目的是設計一種汽車駕駛狀態智能測錄儀，在調查研究和分析汽車工業發展的基礎上，針對我國公路現狀及市場已有的汽車駕駛狀態測錄器的種種不足，使本汽車駕駛狀態智能測錄儀有良好的抗幹擾能力和高可靠性，且採集信號速度快、功能多。
本實用新型的汽車駕駛狀態智能測錄儀，包括順序連接的數據測錄通訊裝置、計算機系統和列印、顯示接口，所述的計算機系統包括通過總線連接的中央處理單元、存儲器和數據鎖存器，其特徵在於所述的數據測錄通訊裝置由速度傳感器和數據通訊接口構成，速度傳感器插置在汽車車速裡程表軸與軟軸間；所述的數據通訊接口由光電耦合器組和數據驅動器構成；所述的光電耦合器組中各光電耦合器的輸入分別連接汽車分線匣的喇叭、霧燈、剎車、右轉、左轉、近光、小燈、遠燈、右燈及左燈的開關量參數輸出端，各光電耦合器輸出及所述的速度傳感器輸出通過所述的數據驅動器接所述中央處理單元各輸入端。
所述的計算機系統還包括有掉電保護自動復位電路，由鋰電池及其充電電路、集成可編程電路和微處理器監測電路連接構成；鋰電池及其充電電路輸出接微處理器監測電路電源端，微處理器監測電路的掉電保護信號輸出端接所述存儲器的片選端，控制存儲器處於靜止狀態，微處理器監測電路的復位控制信號端分別接中央處理單元及集成可編程電路的復位端，中央處理單元及集成可編程電路分別有輸出端接微處理器監測電路的控制端。
所述的速度傳感器包括外殼和設置在外殼內的銅軸、霍爾元件及依序套置在銅軸上的下軸承、下傳感片、磁鐵、上傳感片、螺帽、上軸承；所述的上、下傳感片周緣有間隔分布的凸緣，所述的霍爾元件設置在磁鐵側且可與上、下傳感片的凸緣處上、下對應。
所述的霍爾元件是集成化的霍爾開關傳感器。
本實用新型的汽車駕駛狀態智能測錄儀，由速度傳感器接收並向中央處理單元輸送汽車運行時的速度參數，由汽車分線匣獲取的喇叭、左右轉、左右燈等十種開關量動態參數也同時送中央處理單元，中央處理單元連續不斷地檢測並循環實時記錄汽車在運行中的各種狀態參數，檢測結果存儲在存儲器中，通過列印、顯示接口在印表機、顯示器上顯示。通過軟體編程及硬體設置，本汽車駕駛狀態智能測錄儀的數據採集速率可達0.5秒/次，可顯示出停車前10分鐘內的最大速度值，可列印出停車(或事故)前三分鐘內的速度--時間曲線；停車(或事故)前一分半鐘內喇叭、大燈、小燈、左右轉彎、剎車、霧燈等在每0.5秒時的狀態；停車前15小時內每分種最大速度--時間曲線。通過設置掉電保護自動復位電路，使存儲的信息在掉電720小時內不會丟失。
下面結合實施例及附圖進一步說明本實用新型的技術。
圖1、本汽車駕駛狀態智能測錄儀與汽車電器連接示意圖圖2、汽車駕駛狀態智能測錄儀實施電路圖一圖3、汽車駕駛狀態智能測錄儀實施電路圖二圖4、車速傳感器外形結構示意圖圖5、車速傳感器縱向半剖面結構示意圖圖6、車速傳感器傳感片平面結構示意圖參見圖1，圖中10為汽車駕駛狀態智能測錄儀，20為專用印表機，30為顯示器，60為車速傳感器，70為車速裡程表，71為軟軸，50為汽車電源(12v)，向測錄儀10及向傳感器60(S1、S2)供電，40為汽車分線匣。車速傳感器60將車速信號經S3送測錄儀10，汽車分線匣40的喇叭LB、霧燈FW、剎車SC、右轉YZ、左轉ZZ、近光JG、小燈XD、遠光YG、右燈YD及左燈ZD十個汽車狀態數據經導線傳送給測錄儀10，實施時可採用專用航空插座採集信號。專用印表機20及顯示器30與測錄儀10的列印、顯示接口連接。從汽車的車速裡程表上取下軟軸71，將車速傳感器60插置在車速裡程表軸與軟軸之間，就可接收車速信號。
參見圖2、圖3，圖2中右側線與圖3中左側線對應連接，構成汽車駕駛狀態智能測錄儀的實施電路。
微處理器U1(89C52，帶內部程序存儲器)、數據鎖存器U4(74LS373)和靜態存儲器U5(6264)通過總線連接構成計算機系統，光電耦合器U11、U12、U9、U10(TLP521)分別接收、轉換霧燈FW、剎車SC右轉YZ、右燈YD、左轉ZZ、左燈ZD、近光JG、小燈XD、遠光YG及喇叭LB的狀態信號，反相器U8(LS04)及雙向數據傳送器U6(LS245)構成數據驅動器，將各種汽車狀態參數送微處理器U1。可編程器件U2(GAL16V8)、微處理器監測電路U3(MAX691)、鋰電池E及由穩壓器件U13(7805)、二極體D1、D2等連接構成掉電保護自動復位電路，數據驅動器U7(LS377)構成列印、顯示接口。圖1中U8的一個輸入端1與車速傳感器S3連接。
由電容C12、C13、晶振JZ組成的時鐘發生電路向U1(18、19腳)提供時鐘信號。需要採集的汽車狀態數據FW、SC、YZ、ZZ、JG、XD、YG、LB、YD、ZD由汽車分線匣輸入後，經光電耦合器U11、U12、U9、U10採樣為有效信號，其中FW、SC信號經反相器U8(13、3腳)送U1的1、3腳，其餘8個信號經雙向數據傳送器U6送U1的32至39腳。由速度傳感器採集的電平信號S3也經反相器U8送U1的12或14或15腳。
中央處理單元(CPU)U1對輸入的數據進行運算處理，結果送存儲器U5或列印、顯示接口U7。U1的讀、寫(16、17腳)控制信號分別送存儲器U5的WE(27腳)及OE(22腳)，對存儲器U5進行數據讀、寫控制。
存儲器U5的20、26(CE1、CE2)腳為片選控制端，當其信號有效時，U5的11-19腳為數據輸入輸出口，3-10腳為地址A0-A7，2、21、23-25腳為地址A8-A12，分別與中央處理單元的相應腳連接。
數據鎖存器U4，由於其1腳使能端接地，因而始終處於允許輸出狀態。其11腳與U1的30腳連接，U1的32至39腳為三態雙向口，由U1的30腳(ALE)控制傳送數據或低位地址，當ALE為高電平時，U4將U1的地址數據送U5；當ALE為低電平時，U4輸出端被鎖存，總線讓給U1傳送數據。
雙向數據傳送器U6用於驅動8個汽車狀態信號，當其1腳(DIR)為高電平時，2至9腳為輸入端，11-18腳為輸出端，19腳為允許端，受可編程器件的相應信號輸出端控制。
輸出信號驅動器U7將來自中央處理單元U1或存儲於存儲器U5的信號驅動後送印表機、顯示器，其1腳為允許端受可編程器件U2的信號控制，11腳為輸出控制端，受中央處理單元U1的寫信號WR控制，當11腳為「1」，1腳為「0」時，U7有輸出。
可編程器件U2，由軟體編程後形成邏輯控制單元，使控制信號更靈活，並增加保密性。其2、3、4腳為控制信號輸入端，與U1的26、27、28腳連接，其11、5腳分別接入U1的WR、RD信號，其8、9腳接入U1的控制信號，其6腳接入微處理器監測電路U3的復位控制信號，上述輸入控制信號的邏輯組合，產生如下輸出控制信號其19腳輸出時鐘脈衝信號控制U7(1腳)的數據輸出速率；其17腳輸出信號至U6的19腳控制8種汽車運行狀態信息的採集；其18腳連接U3的13腳，通知U3立即發出掉電保護信號至U5。
微處理器監測電路U3，其1腳與鋰電池E的充電電路連接，其2腳為電源輸出端與U5的28腳(VCC)連接，其6、12腳輸出掉電保護信號共同控制U5的片選端(20、26腳)，其11腳接入U1的控制信號，其16腳輸出復位信號至U1的復位端(9腳)，其15腳發出復位控制信號至U2的6腳。
當汽車電源工作正常時，對鋰電池E充電，此時U3的各輸入、輸出信號正常；當汽車電源突然掉電時，由鋰電池E供電，並由6、12腳發出信號至U5的片選端，使存儲器U5處於禁止讀寫狀態，並由U3(1腳)對U5供電，保護存儲器內數據；當汽車電源恢復正常後，由U3的16腳發出復位信號至中央處理單元U1，使CPU自動復位，重新工作，其他控制信號也進入正常狀態。
本實施電路中，各集成電路的工作電源端均對地並接電容，提高線路的抗幹擾能力。
參見圖4、圖5、圖6、，圖中1為銅軸，2為上軸承，3為螺母(兩隻)，4為上傳感片，5為磁鐵，6為下傳感片，7為下軸承，8為霍爾元件，9為屏蔽線，11為傳感器殼體，12為傳感器蓋。
傳感器外殼11、12採用非導磁材料，磁鐵5為環形永磁體，上、下傳感片4、6採用鍍鋅鐵片。霍爾元件8是一種集成化的霍爾開關傳感器，集磁敏霍爾效應片和集成電路為一體，如UGN3100系列，由霍爾電勢發生器、差分放大器、電壓調節器和施密特觸發器連接構成。處於磁場中的霍爾電勢發生器所產生的電勢經差分放大器放大後加至斯密特觸發器，差分放大器的輸出電壓決定斯密特觸發器的工作狀態，斯密特觸發器的輸出脈衝經反相後直接送中央處理器。車速傳感器輸出脈衝幅度為TTL電平，脈衝周期取決於汽車行駛速度。圖6中上、下傳感片4、6的周緣等間隔設置了4個凸緣，當汽車行駛時，連接到汽車轉速裡程表上的傳感器隨之同步轉動，帶動傳感器內的永磁體及傳感片一起轉動，使磁場強度發生變化，處於變化磁場中的霍爾器件產生的感應電勢發生變化，上、下傳感片每旋轉一周，可產生4個脈衝信號。
本實用新型的汽車駕駛狀態智能測錄儀，採用光電耦合器件採集狀態信號和採用獨特結構的車速傳感器，並在軟體編程中採取多種抗幹擾措施，提高了信號採集的抗幹擾能力；硬體電路中採用可編程器件及微處理器監測電路，共同構成掉電保護自動復位電路，增強了工作可靠性及數據的準確性；通過記錄車速、喇叭、燈、轉彎、剎車等多種汽車運行動態參數，並提高數據採集速率，從而更準確、更全面、更科學地反映汽車運行及駕駛員的操作，為公正、準確地判斷事故責任提供了有力的證據，對現代化交通管理有積極意義。
權利要求1.一種汽車駕駛狀態智能測錄儀，包括順序連接的數據測錄通訊裝置、計算機系統和列印、顯示接口，所述的計算機系統包括通過總線連接的中央處理單元、存儲器和數據鎖存器，其特徵在於所述的數據測錄通訊裝置由速度傳感器和數據通訊接口構成，速度傳感器插置在汽車車速裡程表軸與軟軸間；所述的數據通訊接口由光電耦合器組和數據驅動器構成；所述的光電耦合器組中各光電耦合器的輸入分別連接汽車分線匣的喇叭、霧燈、剎車、右轉、左轉、近光、小燈、遠燈、右燈及左燈的開關量參數輸出端，各光電耦合器輸出及所述的速度傳感器輸出通過所述的數據驅動器接所述中央處理單元各輸入端。
2.根據權利要求1所述的汽車駕駛狀態智能測錄儀，其特徵在於所述的計算機系統還包括有掉電保護自動復位電路，由鋰電池及其充電電路、集成可編程電路和微處理器監測電路連接構成；鋰電池及其充電電路輸出接微處理器監測電路電源端，微處理器監測電路的掉電保護信號輸出端接所述存儲器的片選端，控制存儲器處於靜止狀態，微處理器監測電路的復位控制信號端分別接中央處理單元及集成可編程電路的復位端，中央處理單元及集成可編程電路分別有輸出端接微處理器監測電路的控制端。
3.根據權利要求1所述的汽車駕駛狀態智能測錄儀，其特徵在於所述的速度傳感器包括外殼和設置在外殼內的銅軸、霍爾元件及依序套置在銅軸上的下軸承、下傳感片、磁鐵、上傳感片、螺帽、上軸承；所述的上、下傳感片周緣有間隔分布的凸緣，所述的霍爾元件設置在磁鐵側且可與上、下傳感片的凸緣處上、下對應。
4.根據權利要求3所述的汽車駕駛狀態智能測錄儀，其特徵在於所述的霍爾元件是集成化的霍爾開關傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車駕駛狀態參數測錄儀,包括與汽車車速裡程表連接的車速傳感器,由光電耦合器組及數據驅動器連接構成的數據通訊接口,由中央處理單元、存儲器、掉電保護自動復位電路等連接構成的計算機系統,和列印、顯示接口電路。光電耦合器通過汽車分線匣採集左右轉、左右燈、喇叭、剎車等十種汽車動態參數,中央處理單元連續檢測並循環實時記錄,將處理運算結果送存儲器儲存。可顯示速度,列印t－v曲線等。
文檔編號G07C5/02GK2287736SQ9720229
公開日1998年8月12日 申請日期1997年3月6日 優先權日1997年3月6日
發明者曹榮良 申請人:無錫市富威電器有限公司