一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的工具及方法与流程

本发明涉及汽车电子后装设备技术领域，特别涉及一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的工具，特别还涉及一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的方法。

背景技术：

根据国家以及行业标准，两客一危以及普通货运车辆安装的汽车行驶记录仪的脉冲信号线是强制接入的信号线，但车辆的脉冲信号只有在车辆行驶过程中才会产生，开动车辆找信号线具有相当的危险性，另外车辆的型号种类繁多，各车辆厂家的线路情况各不相同，在没有车辆电路资料的情况下，安装工程师要安装时，查找该脉冲信号线非常困难，部分终端安装时或因找脉冲信号线困难而违规未接入此信号，导致行驶记录仪终端记录及上传的车辆速度不准确；而通过卫星定位技术计算的速度常受隧道等环境因素影响速度数据的精准性；而且如果接入了车速脉冲的终端如果未正确设置车辆的脉冲系数，终端采集的车辆速度将不准确，导致监管数据错误。

技术实现要素：

为了克服上述所述的不足，本发明的目的是提供一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的工具，可以在汽车不用开动的情况下，从汽车的众多信号线中寻找出脉冲信号线，而且具有接地短路保护和高压保护的功能，不易使信号线受损及使本发明不受损，并且校准设置脉冲系数，还提供了一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的方法。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的工具，用于并接在汽车的信号线和速度仪表器上，其中，包括用于进行供电和电源管理的电源电路、用于采集脉冲输入信号、电平转换、驱动输出信号及保护输入/输出电路的信号输入输出及保护系统，用于输入/输出信号的脉冲频率及显示高低平状态的显示电路、用于切换工作模式、调整输出频率的功能按键及用于控制及管理的微控制系统；所述微控制系统分别与所述电源电路、信号输入输出及保护系统、显示电路和功能按键连接。

作为本发明的进一步改进，所述微控制系统包括微控制器MCU、晶振电路和复位电路，所述晶振电路包括晶振Y1、电容C2和电容C3，所述复位电路包括二极管D1、电容C1和电阻R4，微控制器MCU的第四引脚分别与晶振Y1的一端、电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地，微控制器MCU的第五引脚分别与晶振Y1的另一端、电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地；微控制器MCU的第一引脚分别与二极管D1的一端、电容C1的一端和电阻R4的一端连接，二极管D1的另一端接地，电容C1的另一端接5V电源，电阻R4的另一端接地。

作为本发明的更进一步改进，所述信号输入输出及保护系统包括用于采集脉冲输入信号、电平转换和驱动输出信号的推挽式输出电路、用于进行短路检测并保护的短路保护电路、用于进行高压检测并保护的高压保护电路和用于参考比较的参考电路。

作为本发明的更进一步改进，所述推挽式输出电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、TVS二极管TVS1、电阻R11、电阻R12、电阻R2、电阻R3、电阻R15、电阻R17、电阻R22、二极管D4，微控制器MCU的第八引脚通过电阻R11与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与电阻R3的一端、电阻R22的一端、TVS二极管TVS1的负极连接，电阻R22的另一端连接信号输出端，电阻R3的另一端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极与二极管D4连接，三极管Q3的基极分别与电阻R12的一端、电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与三极管Q3的发射极连接，电阻R12的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q3的基极通过电阻R15与微控制器MCU的第九引脚连接。

作为本发明的更进一步改进，所述参考电路包括串联的电阻R14和电阻R15，电阻R14接5V电源，电阻R15接地。

作为本发明的更进一步改进，所述短路保护电路包括电压比较器U3A、二极管D3、电阻R23，电压比较器U3A的输出端分别与二极管D3的负极、微控制器MCU的第十二引脚连接，二极管D3的正极与三极管Q2连接，电压比较器U3A的反向输入端与所述参考电路连接，电压比较器U3A的同相输出端与电阻R23连接，电阻R23与信号输出端连接。

作为本发明的更进一步改进，所述高压保护电路包括电压比较器U3B、二极管D2和电阻R19，电压比较器U3B的输出端分别与二极管D2的负极、微控制器MCU的第十一引脚连接，二极管D2的正极与三极管Q1连接，电压比较器U3B的反向输入端与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与电阻R23连接，电压比较器U3B的同相输出端与所述参考电路连接。

8、根据权利要求7所述的一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的工具，其特征在于，所述显示电路包括LCD屏和双色LED；所述功能按键包括开关K1和开关K2，开关K1与微控制器MCU的第六引脚连接，开关K2与微控制器MCU的第七引脚连接。

作为本发明的更进一步改进，所述电源电路包括电池和稳压组件，所述稳压组件包括二极管D5、TVB二极管TVB2、电容C6、电容C7、电容C7、电容C9，电池分别与二极管D5、TVB二极管TVB2、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9连接，二极管D5接12V电源，TVB二极管TVB2接地，电容C6接地，电容C7接地，电容C8接地，电容C9接地。

一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的方法，其中，包括如下步骤：

步骤S1，将汽车的电门拧到非发动档；

步骤S2，将权利要求1-9任一所述的一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的工具接在速度仪表器上，再点接在脉冲信号线；

步骤S3，当信号输出端点接在电源信号线时，显示电路会显示红色，表示输出信号触碰到了高电压信号；当信号输出端点接在地线时，显示电路会显示绿色，表示输出信号对地短路；当信号输出点接在脉冲信号线时，速度仪表器的指针会指向相应的速度值；

步骤S4，寻找出脉冲信号线；

步骤S5，通过功能按键调节输出的脉冲频率为F，此时速度仪表器上显示速度为V，可以得出汽车每小时产生的脉冲数M=F*3600；应用公式：K= F*3600/（V*T），由于脉冲个数以1小时计算，T=1小时，则K=F*3600/V，将此参数K设置到汽车的行驶记录仪终端。

在本发明中，在不用启动汽车的情况下，安装工程师可快速找出行驶记录仪需要强制安装的脉冲信号线，并计算出汽车的脉冲系数，再核准设置脉冲系数；本发明大量节省了安装时间，提高了安装的质量；不需要开动车辆，大大降低了安装的危险性，而且本发明可以在汽车厂家使用，作为验证车辆速度仪表的准确性的检测工具，本发明成本低廉，检测准确，可以批量生产。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的连接示意图；

图2为本发明的内部框图；

图3为本发明的内部电路图；

附图标记：1-信号线，2-速度仪表器，3-工具，31-微控制系统，32-信号输入输出及保护系统，33-电源电路，34-显示电路，35-功能按键。

具体实施方式

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。

如图1、图2和图3所示，本发明的一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的工具1，用于并接在汽车的信号线2和速度仪表器3上。

本发明的一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的工具1，包括用于进行供电和电源管理的电源电路33、用于采集脉冲输入信号、电平转换、驱动输出信号及保护输入/输出电路的信号输入输出及保护系统32，用于输入/输出信号的脉冲频率及显示高低平状态的显示电路34、用于切换工作模式、调整输出频率的功能按键35及用于控制及管理的微控制系统31；微控制系统31分别与电源电路33、信号输入输出及保护系统32、显示电路34和功能按键35连接。

本发明提供微控制系统的一种实施方式，微控制系统31包括微控制器MCU、晶振电路和复位电路，晶振电路包括晶振Y1、电容C2和电容C3，所述复位电路包括二极管D1、电容C1和电阻R4，微控制器MCU的第四引脚分别与所述晶振Y1的一端、电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地，微控制器MCU的第五引脚分别与晶振Y1的另一端、电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地；微控制器MCU的第一引脚分别与二极管D1的一端、电容C1的一端和电阻R4的一端连接，二极管D1的另一端接地，电容C1的另一端接5V电源，电阻R4的另一端接地。

本发明提供信号输入输出及保护系统32的一种实施方式，信号输入输出及保护系统32包括用于采集脉冲输入信号、电平转换和驱动输出信号的推挽式输出电路、用于进行短路检测并保护的短路保护电路、用于进行高压检测并保护的高压保护电路和用于参考比较的参考电路。

其中，推挽式输出电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、TVS二极管TVS1、电阻R11、电阻R12、电阻R2、电阻R3、电阻R15、电阻R17、电阻R22、二极管D4，所述微控制器MCU的第八引脚通过电阻R11与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与电阻R3的一端、电阻R22的一端、TVS二极管TVS1的负极连接，电阻R22的另一端连接信号输出端，电阻R3的另一端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极与二极管D4连接，三极管Q3的基极分别与电阻R12的一端、电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与三极管Q3的发射极连接，电阻R12的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q3的基极通过电阻R15与微控制器MCU的第九引脚连接。

其中，参考电路包括串联的电阻R14和电阻R15，电阻R14接5V电源，电阻R15接地。

其中，短路保护电路包括电压比较器U3A、二极管D3、电阻R23，电压比较器U3A的输出端分别与二极管D3的负极、微控制器MCU的第十二引脚连接，二极管D3的正极与三极管Q2连接，电压比较器U3A的反向输入端与所述参考电路连接，电压比较器U3A的同相输出端与电阻R23连接，电阻R23与信号输出端连接。

其中，高压保护电路包括电压比较器U3B、二极管D2和电阻R19，电压比较器U3B的输出端分别与二极管D2的负极、微控制器MCU的第十一引脚连接，二极管D2的正极与三极管Q1连接，电压比较器U3B的反向输入端与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与电阻R23连接，电压比较器U3B的同相输出端与所述参考电路连接。

本发明提供显示电路34的一种实施方式，显示电路34包括LCD屏和双色LED。

本发明提供功能按键35的一种实施方式，功能按键35包括开关K1和开关K2，开关K1与微控制器MCU的第六引脚连接，开关K2与微控制器MCU的第七引脚连接。

本发明提供电源电路33的一种实施方式，电源电路33包括电池和稳压组件，稳压组件包括二极管D5、TVB二极管TVB2、电容C6、电容C7、电容C7、电容C9，电池分别与二极管D5、TVB二极管TVB2、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9连接，二极管D5接12V电源，TVB二极管TVB2接地，电容C6接地，电容C7接地，电容C8接地，电容C9接地。

本发明还提供一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的方法，包括如下步骤：

步骤S1，将汽车的电门拧到非发动档；

步骤S2，将权利要求1-9任一所述的一种汽车车速脉冲寻线及终端脉冲系数校准的工具接在速度仪表器上，再点接在脉冲信号线；

步骤S3，当信号输出端点接在电源信号线时，显示电路会显示红色，表示输出信号触碰到了高电压信号；当信号输出端点接在地线时，显示电路会显示绿色，表示输出信号对地短路；当信号输出点接在脉冲信号线时，速度仪表器的指针会指向相应的速度值；

步骤S4，寻找出脉冲信号线；

步骤S5，通过功能按键调节输出的脉冲频率为F，此时速度仪表器上显示速度为V，可以得出汽车每小时产生的脉冲数M=F*3600；应用公式：K= F*3600/（V*T），由于脉冲个数以1小时计算，T=1小时，则K=F*3600/V，将此参数K设置到汽车的行驶记录仪终端。

本发明的工作原理：

基于汽车车速传感器电路原理，车辆车轮转动时，传感器将输出峰峰值约为5V左右的方波或正弦波信号给车速仪表，车速仪表器根据车辆的特征系数计算及显示车辆的实际速度；本发明采用模拟车辆车速传感器发出的脉冲信号的方式，将脉冲信号并接在车辆的脉冲信号线上，驱动车辆速度仪表器指针动作，用于在车辆众多信号线束中快速找出车速的脉冲信号线，同时通过保护电路，保障该信号在众多信号线束中探寻时触碰到车辆电源以及其他信号时自动保护，防止短路发生，并通过精准的脉冲信号输出与仪表显示的速度值，可快速的计算出车辆的速度脉冲系数。

微控制系统31主要负责本发明的控制及管理；电源电路33主要负责本发明的供电及电源管理；信号输入输出及保护系统32主要负责车辆脉冲输入信号的采集、电平转换、输出信号的驱动、输入输出电路的保护；

显示电路34由LCD屏和红绿双色LED以及其驱动电路组成，主要负责显示输入或输出信号的脉冲频率、指示信号脚的高低电平状态；功能按键35用于工作模式的切换，输出频率的调整。

车速脉冲是通过传感器，产生与汽车车轮的转数成正比的脉冲信号，通过一定的公式计算采集到的脉冲数，可以反算出车速。

车速信号随着车子电子化程度越来越高，用处也越来越广，如出租车的里程计算；车辆音响系统音量需要压制车速噪声，随车速调节音量大小等。

早期车辆的车速脉冲是传感器是机械开关式的，现在车辆的车速脉冲传感器已基本实现电子化，主要有三种类型的传感器，电磁感应式，霍尔效应式，光电式，其原理均是将机械运动信号转换成电信号，通过线束传输给车辆的速度仪表或ECU等需要采集的节点。

根据JIS的规定，车辆行进1km，机械式速度传感器要产生637转。这个规定是计算车速的基础。由于车种和车厂的要求不同，车轮每转一圈产生的脉冲数也不太一样，但多数采用2，4，8，16等二进制便于计算机技术的脉冲数。这种车辆行驶每公里里程时驱动速度传感器的转数(r/km )称之为车辆的特征系数。

若车辆速度为V；车辆特征系数为X，即每公里转X次；时间T小时内采集到M个脉冲，每转一周产生N个脉冲；则：V = M /（N*X*T）（千米/小时）；

脉冲系数是对车辆特征系数的另一种表述，在汽车行驶记录仪国标《GB/T 19056-2012》中规定有‘记录仪脉冲系数’这一解释，这个值也简称K值，其定义为“车辆行驶1Km距离过程中产生的脉冲信号个数”，故这个K=X*N （脉冲/千米），则：有V=M / (K*T) (千米/小时)。

随着《GB/T 19056-2012》、交通部JT/T 794-2011《道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求》以及三部委5号令等标准及政令相继出台，两客一危以及普通货运车辆都必须安装符合相关标准的汽车行驶记录仪终端，其中车辆的脉冲信号是相关标准强制要求接入终端的信号之一。

1）、本发明寻找汽车的脉冲信号线：

打开电源开关，电源电路33给系统供电，微控制器MCU将控制信号输入输出及保护系统32输出脉冲信号，可通过功能按键35调整输出的频率，显示电路34的LCD屏和双色LED将显示输出脉冲的频率以及信号的电平状态，同时信号输入输出及保护系统32中保护电路开始工作，检测信号输出脚的电压，此时可将车辆电门拧到ON档（非发动车辆），用本发明的信号输出在速度仪表器的连接器上触碰连接器金属端子，使本发明输出的信号输出到需寻找脉冲信号脚，同时观察车辆的速度仪表器2和本发明的显示LED。

当信号输出接触到电源信号时，高压保护电路的电压比较器U3B检测到高电压，立即将高电压信号反馈到微控制器MCU，微控制MCU将停止脉冲输出，并将推挽输出控制在高阻态，同时驱动双色LED显示红色，表示信号触碰到了高电压信号。

当信号输出接触到地线时，短路保护电路的电压比较器U3A检测到输出短路，立即将短路信号反馈到微控制器MCU，微控制器MCU将停止脉冲输出，并将推挽输出控制在高阻态，同时驱动双色LED显示绿色，表示输出信号对地短路。

当信号输出接触到车辆的脉冲信号线时，速度仪表器2将认为车速传感器有脉冲输出，驱动仪表指针动作指向相应的速度值。

2）、终端脉冲系数校准：

当通过本发明已找出脉冲信号线，车辆的速度仪表器2将根据本发明输出的脉冲显示速度，这样即可计算出车辆的脉冲系数，对行驶记录仪终端的脉冲系数校准。

当通过功能按键35调节本发明输出的脉冲频率为F,车辆的速度仪表器2将显示速度为V，此时车辆每小时产生的脉冲数M=F*3600；

根据《GB/T 19056-2012》汽车记录仪脉冲系数计算速度公式V=M / (K*T)；

则K = M/（V*T）；

=F*3600/（V*T）；

由于脉冲个数以1小时计算，所以T=1小时；

则K=F*3600/V；

将此参数设置到行驶记录仪终端，终端采集的速度将于车辆实际速度一致。

本发明提供一个实施例，如图3所示，本实施例中，微控制器31中采用的微控制器MCU是单片机AT89C4051，负责脉冲的产生，按键检测，频率和电平状态的显示，以及保护控制，采用12MHZ晶振Y1为微控制器MCU提供时钟，复位电路采用由电容C1与电阻R4构成的RC复位电路。

电源电路33采用的是一颗78L05将车辆电源电压转换成稳定的5V电压，为整个系统供电。

信号输入输出及保护系统32，电压比较器U3A采用的是LM393，通过电阻R19、R20、R23将PWMOUT端（信号输出端）的电压分压出V1和V2两个电压，与电阻R13、R14对5V分压形成的参考电压VREF（参考电路）做比较，检测脉冲输出信号PWMOUT上的电压；推挽式输出电路采用三极管Q2 （MMBT5401）和Q1（ LMBT5551）以及Q3（ BC846C）组成，受微控制器MCU控制输出5V的脉冲通过PWMOUT输出。

显示电路34采用的是一块SPI接口的单色LCD屏和一颗红绿双色LED，LCD屏显示输出的频率，双色LED显示信号线的电平状态。

功能按键35采用2个轻触开关(K1、K2)，电阻R5、R6分别为其提供上拉电平。

当打开电源开关，电源电路33为整个系统供电，微控制器MCU工作，PWM+和MWM-脚（第八、九脚）将产生脉冲方波，驱动推挽式电路通过PWMOUT（信号输出端）输出，可通过功能按键35控制输出脉冲方波的频率，SIP接口的LCD屏将显示输出的频率数值。

当脉冲输出PWMOUT在寻线过程中接触到车辆的电源信号时，电压比较器U3B负输入端电压V2高于参考电压VREF，输出端将输出低电平，将信号传输给微控制器MCU，同时将推挽式输出的低电平输出三极管Q1的基极通过二极管D2钳位，使其截止，以保护三极管Q1受到高电压而损坏，微控制器MCU接收到高电压信号后也将停止驱动推挽式电路输出，并显示双色LED的红色电量，与此同时限流电阻R22与TVS二极管TVS1组成的高压保护电路也在工作，它可限制更高电压进入。

当脉冲输出在寻线过程中接触到电源地线时，电压比较器U3A的正输入端电压V1低于参考电压VREF，输出端将输出低电平，将信号传输给微控制器MCU，同时将推挽式输出的高电平输出三极管Q2的基极通过二极管D3钳位，使其截止，同时Q3截止，停止输出高电平，保护电路短路损坏。

当脉冲输出在寻线过程中接触到速度仪表器2的脉冲信号时，速度仪表器2将认为车速传感器有脉冲输出，驱动仪表指针动作指向相应的速度值，如果在此过程中触碰到仪表脉冲脚，仪表指针有可能因车速传感器将信号钳位到低电平的状态，可以通过拔出传感器插头使其释放。

当通过本实施例电路已找出脉冲信号，根据车辆的速度仪表器显示的速度值与LCD屏显示的频率值，通过K=F*3600/V计算出车辆的脉冲系数。

除了本实施例采用的元器件外，也可选用其他设计选型实现：

其中微控制器MCU的程序程序存储器空间大于4K，RAM大于2K，可用的GPIO大于16个的8位16位以及32位微控制器，除本实施例采用的MCS51系列的外，也可采用Micochip的PIC16F系列8位单片机，或采用32位的Cotex内核M0系列或M3系列，晶振Y1及复位电路与MCU匹配即可。

电源电路33满足除MCU供电外，还需要对满足信号输入输出电路脉冲电平为5V的供电要求，本实施例采用车辆电瓶供电，采用用三端稳压78L05，也可采用开关式DC TO DC降压到5V，如MC34063；如果采用锂电池供电，可采用DC TO DC升压电路将电池电压升至5V，如采用SX1308，同时可增加充电控制电路。

信号输入输出及保护系统中，电压比较器可采用普通的LM339或LM393等，电压比较器检测到的高电压或短路信号除可以输送给MCU外，也可以直接控制推挽式电路的输出或电量电平显示的LED，推挽式输出电路可选用普通的低频中小功率PNP型和NPN型三极管，如2N5401和2N5551，限流电阻根据需要可选择10欧姆~100欧姆1/2W的普通电阻。

显示电路34还可采用普通的7段数码管，可根据外壳尺寸，成本等因素可选用合适的尺寸和型号，根据电路控制决定采用共阴或共阳，其驱动电路可根据MCU的GPIO数量及驱动能力情况决定，如果MCU的GPIO较少，可通过74HC595加三极管方式驱动，双色LED选用无限制，能正常电量驱动即可

功能按键35能正常产生按键开关信号的均可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。