专利名称：数字式汽车行车参数显示记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于显示和记录汽车的行车参数的装置，它为驾驶员和管理人员提供服务。
目前，数字式仪表显示系统和参数监测系统已被认为是汽车电子产品的发展方向之一。国内虽已有人作了一些工作，但往往只考虑一个方面或个别数据，表现出系统上的不完整性和数据上的不完整性，功能单一、未能充分发挥微电脑的作用，数据不完整，不能提供重要的时间参数及其它有关参数。
本实用新型的目的在于充分发挥微电脑的功能，提供了一套数字式仪表系统来增加数据指示的准确性和判读的方便性。同时，这套系统还将记录下一些重要行车参数，为交通管理、运输管理的科学化提供帮助。本实用新型作为仪表使用时，其指示内容主要有标准时间(北京时间)瞬时车速，行车里程，行车时间等。同时，该仪器留有与其它汽车仪表或传感器的接口，可以指示其它数据。本实用新型在显示行车参数的同时，自动记录下有关参数，包括本次行车里程，本次行车所用时间(不含停车时间)，本次行车中的最大车速及发生时间(北京时间)，停车前15秒内车速变化情况及停车时间(北京时间)，累计行车里程，累计行车时间(不含停车时间)。上述参数中与车速有关的参数是为交通管理部门提供的，其它参数则可用于运输管理。
本实用新型是通过以下技术方案实现的
图1为其原理方块图，其中1为车速传感器，2为其它参数传感器，3为脉冲整型和匹配电路，4为计数器，5为多路模拟开关，6为A／D转换器，7为单片计算机及外围电路，8为小数点译码电路，9为数码位选信号译码器，10为数码段选信号译码器，11为数码管，12为微型打印机，13为汽车电瓶，14为取样电路，15为稳压电路，16为充电控制电路，17为备份电瓶，18为可控硅切换电路，19为二极管网络，20为除单片机及少量外围电路以外的电路，21为车型开关，22为操作键盘，从系统功能讲，它是集数字式仪表和参数记录仪于一体的综合仪表。
时间的测量是通过单片计算机7内部分频电路对晶振信号分频并经内部定时器定时而获得以″秒″为单位的时间量。记录仪利用″秒″基准信号，一方面形成一个标准二十四小时制时钟，向司机指示北京时间，另一方面为定时采样提供以一秒为间隔的时间控制信号。
图3是车速传感器电路图；车速的测量是车速传感器1采用集成化霍尔传感器来测量车速，它是一个中心转轴式组件，磁钢固定在转轴上，随转轴一起转动。霍尔传感器固定在外壳上，整个组件串接在连接原有车速／里程表的软轴的一端上，无须改装汽车的任何结构，并不影响原有仪表的功能。车速传感器输出信号通过脉冲整形和匹配电路3及由74LS390组成的计数器4送入单片计算机7，车速传感器外形为螺栓状，易于安装。当汽车行驶时，软轴带动车速传感器1上的转轴转动，霍尔传感器将车速信号转换成频率与之成比例的脉冲信号，输经单片计算机7。
设车速为v、软轴转速为n，则v＝knk为比例系数。若磁钢数为N，则霍尔传感器的输出信号频率为f＝Nn因此，车速
v＝kf／N由于对车速信号的采样间隔为一秒，并且采用对脉冲信号计数的方式测频。因此，一秒内所计数即为脉冲频率f。
由于最小计数值为1，因此，最小可分辨速度(即分辨率)为v＝k／N此式表明，车速分辨率与磁钢数成反比。为避免车速传感器1体积过大，取N＝4。
本实用新型以单片计算机7为核心实现对信号的处理。当获得时间、车速信号后经过适当处理即可得到所需数据。
已知v＝kf／N令k＝k／N则有v＝kf对于某一类型汽车，k为常数。
单片计算机7启动计数器4后，通过内部定时控制时间，当计数时间达一秒后，读取计数值f，根据上式即可计算出车速v。
当车速已知时，里程按下述方法计算已知1公里／小时等于0.2778米／秒，这表明，当车速为1公里／小时时，汽车在1秒内行驶0.2778米。因此若车速为v(公里／小时)，则1秒内行驶里程为0.2778(米)。
将次数据在单片计算机7逐秒累加，即可得到汽车的行驶里程。
为了适应于不同的车型，做到一机多用，设置了车型开关21，图2为车型开关电路图；单片计算机在计算v时要读入开关状态，判断本装置仪表在那一种车型上，从而选择合理的比例系数k。
为了记录刹车前15秒的车速变化情况，本实用新型采用循环记录的方式，始终保持车速为零前15秒内每秒一点的车速数据，同时记录下车速为零的时刻。
对于其它参数(如耗油量、吨公里等)通过其它参数传感器2将相应的模拟信号经A／D转换器6转换成并行数字信号后读入单片计算机7内，经单片计算机7计算即可获得相应参数。车速被实时地送经数码管11显示外，其它参数被存入单片计算机7内部RAM，由操作键盘22选择需要的参数显示和打印。图4是小数点译码电路图由74LS04组成的小数点译码电路8，由74LS138构成的数码位选信号译码器9，由CD4511组成的数码段选信号译码器10，六个发光二极管数码管组成数码管11，从单片计算机7输出的信号经小数点译码器8、数码位选信号译码器9、数码段选信号译码器10，送到数码管11显示出相应的数据，同时亦可由微型打印机12打印出相应数据。
本实用新型记录累计里程等数据，为了避免因受更换电瓶等原因造成数据丢失，采用双电源供电。当某种原因使汽车电瓶13无法供电时，装于装置内部的备份电瓶17在充电控制电路16作用下自动供电，以便维持数据。在意外事故中这种方式可以使记录的数据保留下来。为了延长备份电瓶17的供电时间应尽量减少耗电量，采取的办法是通过二极管网络19使汽车电瓶断电时备份电源仅向含有数据存储器的单片计算机7供电。
考虑到汽车电瓶要为汽车启动提供能量，在汽车较长时间停开时应尽量少消耗电瓶所储电能，以免影响起动，本装置储存有累计数据，汽车停车时不能断电，所以在这种情况下必须减少供电电流。
图5为电源电路，有12v的汽车电瓶(图1中的13)和6v的备份电瓶(图1中的17)R4C为取样电路(图1中的14)，DG2、DG3组成充电控制电路(图1中的16)，DG4、TIC106组成可控硅切换电路(图1中的18)，7805构成稳压电路(图1中的15)，D、D、D组成二极管网络(图1中的19)，为了减少供电电流，采取如下方法当车速为零，单片机向BCD七段译码器输出非BCD码，关闭显示器。这使得电源电路中取样电路14、R4C上的压降减少，DG3晶体管基极电位上升，而导致DG2晶体管基极电位下降，DG2处于截止状态，停止经备份电瓶充电。关闭显示器和充电电路后、供电电流从0.6A降到0.31A。这对停车时间较长的情况来讲是很有用的。
由于显示器是通过软件操作来关闭的，因此，按操作键盘22时，显示器仍可工作，但它按预定的程序将数据显示完后又自动关闭。汽车开动后，显示器自动恢复正常工作，同时，备份电源的充电电路也工作。此时，由于汽车发电机在给其电瓶充电，因此纪录仪消耗的电能实际上来自发电机。
权利要求1.一种数字式汽车行车参数显示记录仪，是由车速传感器、单片计算机、显示器、供电电源等部分组成，其特征在于车速传感器是采用集成化霍尔传感器，单片计算机输出信号的种类由操键盘控制，显示器是由六个二极管数码管组成，供电电源由双电源组成。
专利摘要本实用新型是一种用于显示和记录汽车行车参数的装置。它是一种集数字仪表和行车参数监测仪于一体的仪器，可为交通管理、运输管理部门提供管理所需的标准时间、瞬时车速、行车里程、行车时间、停车前15秒内车速变化等参数。它以单片计算机为核心，将通过传感器测得的行车参数直接通过数字显示器提供给司机，使司机能了解车辆运行情况。仪器同时记录下有关参数，必要时可以从显示器上读出，仪器采用带备份电源的低耗电方式供电。
文档编号G01C23/00GK2119640SQ9122511
公开日1992年10月21日 申请日期1991年9月13日 优先权日1991年9月13日
发明者商建学, 张仲模, 朱坚义, 吴杰芝 申请人:中国人民解放军空军第一航空技术专科学校科研中心