专利名称：机动车行驶状态记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种记录反映车辆行驶状态的参数的装置。
由于交通事业的高速发展，迫切需要对城乡机动车辆实行现代化的科学管理。研制一种能有效多方面反映车辆的运行状态、实时记录停车前几十组状态数据的记录装置已成为一种迫切的社会需要。但已有的机动车行驶状态记录仪，如中国专利申请CN1030490A及CN1092193A等均只对车速的情况进行记录，而对其他的行驶参数未予记录，不能满足实际需要。
本实用新型的目的是，提供一种在使用中能记录包括车速在内的多项行驶参数的机动车行驶状态记录仪。
实现本实用新型目的的技术方案是(参见
图1至图5)，本记录仪具有外壳和电路板，电路板固定的外壳中，电路板上具有中央处理器cpu(3)、锁存器(41)、程序存储器(42)和数据存储器(43)，数据总线(55)分别与中央处理器(3)的兼做低位地址端的数据端、锁存器(41)的输入端、程序存储器(42)的数据端以及数据存储存器(43)的数据端相连，地址总线(55)的低位分别与锁存器(41)的输出端、程序存储器(42)的低位地址端、数据存储器(43)的低位地址端相连，中央处理器(3)的高位地址端的部分地址线通过地址总线的高位分别与程序存储器(42)的高位地址端以及数据存储器(43)的高位地址端相连，其结构特点是，本记录仪还具有固定在外壳上的接口插座(1)，电路板上还具有状态数据采集电路(21)、速度数据采集电路(22)、时钟电路(51)、译码器(52)、通讯控制电路(6)。接口插座(1)是通用多芯插座；状态数据采集电路(21)由9个以下的多个相同的状态数据采集支路并联构成；接口插座(1)的根数与状态数据采集支路的个数相同的芯线作为各状态数据采集支路的输入端口，各状态数据采集支路的输出端与数据总线(55)对应数据线相连。接口插座(1)具有作为速度数据采集电路(22)输入端口的芯线，该芯线与速度数据采集电路(22)相连，速度数据采集电路(22)的输出与中央处理器(3)的cpu控制端相连。接口插座(1)具有串行通讯芯线，串行通讯芯线与通讯控制电路(6)相连，通讯控制电路(6)与中央处理器(3)的串行通讯端相连。中央处理器(3)的系统控制端经控制总线(56)与锁存器(41)、程序存储器(42)、数据存储器(43)、时钟电路(51)的控制端相连；中央处理器(3)的系统控制端以及地址高位端的另外部分的地址线与译码器(52)的输入端相连，译码器(52)的输出端分别与状态数据采集电路(21)的控制端、数据存储器(43)的控制端以及时钟电路(51)的控制端相连。接口插座(1)具有电源输入芯线，该芯线通过稳压器或直接与中央处理器(3)、锁存器(41)、程序存储器(42)、数据存储器(43)、时钟电路(51)，译码器(52)的电源输入端相连。
考虑到使本实用新型具有可直接与微机相连而方便地进行有关的调试和取出数据的操作以及在断电时也能保持行车状态数据不会丢失等功能，上述接口插座(1)为可与微机接口直接相连的通用多芯插座；状态数据采集电路(21)的各状态数据采集支路及速度数据采集电路(22)的主要器件是高速光电耦合器，串联的降压电阻和去负压二极管与光电耦合器的输入端相连，在光电耦合器的输入端和地之间并接有滤波电容，从而构成各状态数据采集支路及速度数据采集电路(2)；中央处理器(3)是MCS-51系列的微处理机，其芯片由外接的石英振荡器提供时钟脉冲信号；程序存储器(42)是紫外光擦写式EPROM，存有程序；数据存储器(43)是电擦写式E2ROM；时钟电路(51)的数字钟电路芯片设有外接的石英振荡器；通讯控制电路(6)为RS-232串行接口；数据总线为8位，控制总线为4位，地址总线为12位，其中低位地址线为8位；中央处理器(3)的控制端的RD端分别与译码器(52)的输入端以及数据存储器(43)的控制端相连，中央处理器(3)的控制端的WR端分别与译码器(52)的输入端、数据存储器(43)的控制端以及时钟电路(51)的控制端相连，中央处理器(3)的控制端的PSEN端分别与译码器(52)的输入端及程序存储器(42)的控制端相连，中央处理器(3)的控制端的ALE/P端分别与锁存器(41)的控制端及时钟电路(51)的控制端相连；速度数据采集电路(22)的输出与中央处理器(3)的控制端的外部中断O输入端相连。
考虑到使本实用新型在强干扰的场合下具有能稳定可靠地工作的性能，本记录仪还具有固定在电路板上的抗干扰电路(8)，抗干扰电路(8)实质上是一个具有固化程序的中央处理器，抗干扰电路(8)的时钟信号端与石英振荡器或时钟电路(51)提供时钟信号的输出端相连，同时设有判断记录仪是处于行驶记录状态还是处于读取数据状态的信号接收端(图3中U7的17脚)，该接收端与接口插座(1)的在接口插座(1)与不同的插头相连时可产生不同的电平信号的一根芯线相连；其复位信号输出端(U7的6脚)与中央处理器(3)的RESET端及译码器(52)的复位端相连，其计数信号输入端(U7的3脚)与中央处理器(3)的具有标志指令正常执行状态功能的输出端相连，其串并行控制信号输出端(U7的7脚)与中央处理器(3)的具有接收串并行控制信号功能的输入端相连；接口插座(1)的电源输入芯线通过稳压器或直接与抗干扰电路(8)的电源输入端相连。
考虑到在断电时本实用新型不仅可保持行驶状态数据不丢失，而且还具有保持时钟电路继续计时的功能，电路板上还具有可充电池组件(53)，可冲电池的正极与并联的电阻和二极管相连，电阻的另一端和二极管的负极与时钟电路(51)的电源输入端相连，且同时有一串联的电阻电容支路接地，在该支路的电阻与电容中间引出一导线与时钟电路(51)的控制端相连。
考虑到可对本实用新型的调试更为方便和直接，本记录仪还具有固定在外壳上的调试插座(7)，调试插座(7)的根数与数据总线条线相同的芯线与数据总线(55)相连，并有3～5根芯线与译码器的输出端相连，一根芯线与中央处理器(3)的cpu控制端的RESET端相连，一根芯线与中央处理器(3)的cpu控制端的外部中断1输入端相连；接口插座(1)的电源输入芯线通过稳压器或直接与调试插座(7)的电源输入芯线相连。
本实用新型具有积极的效果(1)本记录仪不仅可记录有关行车速度方面的多种参数，如瞬时速度，最高车速，超速等数据，而且可记录其余多种行车状态参数，诸如转向灯、大灯、鸣号、倒车、制动及制动气压欠压等的数次及持续时间。可实时记录汽车行驶过程中的各种状态数据，保存机动车辆停车前的几十组行车纪录，并且可方便地取出所保存的数据，从而为监测行车操纵情况、预防交通事故的发生以及事故事后分析处理提供科学根据。(2)本记录仪增设抗干扰电路后，可防止程序走失，解决了强干扰条件下原有的记录仪易发生的失控、记录不准以及死机等问题，而使本记录仪具有在强干扰场合下特别是在恶劣行驶条件下也可以稳定可靠地工作，同时在数据采集电路采用了光电隔离技术和干扰脉冲滤波技术，因而本记录具有较强的实用性。(3)当本记仪的数据存储器采用E2ROM以及时钟电路具有可充电池时，断电后数据可保存一年以上，时钟可保持半个月。(4)本记录仪安装使用时不改变机动车的原有部件，且安装连线方便，能适用于各种型号的机动车，同时记录仪可全部使用通用电路器件制造；设定初始数据以及读取记录仪中的行车状态数据时，可用微机进行操作。(5)当本记录仪连接有调试插座时，既可用微机应用串行技术从接口插座进行调试，更可以在调试插座上插上具有数码管及有关控制器件的显示器按一定程序直接进行调试。同时还可将显示器作为配件供需要者选购，可随时观看记录仪中记录的有关内容。
图1为本实用新型的电路框图。
图2为本实用新型的作为电原理总图一部分的接口插座及状态数据采集电路及速度数据采集电路的电原理图。
图3为本实用新型的作为电原理总图一部分的抗干扰电路、译码器、电源稳压器以及调试插座的电原理图。
图4为本实用新型的作为电原理总图一部分的锁存器、程序存储器、数据存储器、时钟电路以及可充电池组件的电原理图。
图5为本实用新型的作为电原理总图一部分的中央处理器、通讯控制电路的电原理图。
图6为用于本实用新型作为记录机动车行驶状态所用程序的程序框图。
以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步描述。
实施例见图1至图5，记录仪中各器件按图2至图5所示的线路进行连接，其中各器件的型号如下通讯控制电路(6)为RS-232接口，状态数据采集电路(21)及速度数据采集电路(22)中的光电耦合器的型号为4N25，中央处理器的芯片U1的型号为cpu8031，锁存器U2的型号74LS373，程序存储器U3为EPROM2764，数据存储器器U4为E2ROM2864，时钟电路芯片U5为实时数字钟146818A，译码器U6为16V8，抗干扰电路U7为PIC16C54，其余器件的型号由图中给出。
本记录仪装配完毕后，应进行调试，将与数码管显示器相连的插头插入调试插座J2，将与模拟台相连的模拟插头插入接口插座J1，传送由模拟台发出的各种信号，同时U3存储的程序开始运行，控制系统进行运算、读写等操作，将有关数据存入数据存储器U4，并同时由译码器U6输出位扫描控制信号经调试插座J2至显示器的控制电路，用来控制显示器的各数码管发光的先后次序，但此时显示器无信号显示，只有当按下与调试插座J2的14脚相连的按纽开关，才会启动有关调试显示程序，显示有关模拟信号的数据，每按动一次开关，显示一组调试数据，若显示正常则说明记录仪工作正常。调试完毕后，在接口插座J1换上与微机相联的插头，启动串行工作程序，经接口插座J1的7脚和8脚，再经通讯控制电路RS-232接口，通过U1向U4输入汽车车号、驾驶证号、限速数据以及已运行的总里程等数据，向时钟电路(51)输入标准时间，则完成了记录仪安装前的有关准备工作。
本记录仪安装时，将事先已连好线的行驶状态接线插头插入接口插座J1，其中接口插座J1的10脚至16脚分别与插头的左灯、右灯、刹车、喇叭、大灯、倒车及气压欠压传感器芯线相连，这些芯线信号的提供，分别以汽车的12V电瓶提供能源；接口插座J1的9脚与插头的车速传感器芯线相连；接口插座J1的5、6脚并接，与插头的并接的电瓶正极线及车速传感器的正极线相连；接口插座J1的1、2脚并接，与插头的并接的电瓶负极线以及车速传感器的负极线相连。
安装好的记录仪使用时，先打开控制电瓶电源的开关，则12V的电源通过接口插座(1)的5脚经5V稳压器U8使本仪器的各有关部分的电路上电，另外12V电源还通过5脚经电阻21为速度数据采集电路(22)上电，其原因是车速传感器是集电极开路霍尔元件，12V电源通过作为速度传感器集电极的负载上吊电阻R21为速度数据采集电路(22)提供能源。
各部分电路得电后，石英振荡器Y1及Y2开始振荡产生时钟脉冲信号，同时使中央处理器U1中的程序计数器PC中的内容为指令地址0000H、U1的30脚ALE端和29脚PSEN端为高电平。系统则进入程序连续执行方式，即PC的内容(0000H)送U1中的地址寄存器，且PC内容自动加1(0001H)，此时，因ALE端为高电平，故锁存器U2处于接收状态，地址寄存器中的低8位由PO口的32脚至39脚经数据总线(55)送至U2，刷新U2中原有的内容，并经U2到达地址总线的低8位，在ALE下降沿该内容被U2锁存；地址寄存器中的高8位中的4位由P2口的21脚至24脚直接输至地址总线的高4位，另4位由25脚至28脚输至译码器U6。随后，U1的29脚PSEN端有效，控制程序存贮器U3的22脚OE端使之输出地址为000H的第一条指令至数据总线(55)上，由中央处理器U1的PO口读入并执行。执行完毕后，系统又取出地址由PC确定的U3中的第二条指令并执行，反复循环。U1在执行指令中进行有关运算和操作并根据不同指令而进入读周期和写周期。
译码器U6的输入端除与中央处理器U1的25脚至28脚相连外，还与U1系统控制端的17脚RD端、16脚WR端以及29脚PSEN端相连，经译码器U6对所输入的信号译码，而产生控制信号从输出端输出分别由U6的13脚送至状态数据采集电路(21)，由12脚送至数据存储器U4的20脚CE端，由14脚送至时钟电路U5的17脚DS端，由19脚送至U5的13脚CS端，上述信号与U1的RD、WR、PSEN及ALE信号相配合而选择对有关电路按一定顺序进行读操作或写操作。
本实施例的记录仪中程序的具体运行按图6所示程序框图运行。
程序开始运行后，中央处理器U1由12脚INT0端接收速度数据采集电路(22)输出的脉冲信号，由U1中的计数器对脉冲信号进行计数，定时器计时，每隔1秒则对计数器检测是否已计有数据，若无数据说明车速为零，则仍回到判断计数器中是否有数据的起始点，循环运行。直至在计数器中检测到有数据时程序才顺序运行。同时将计数器中的数据送内存，计数器本身清零。程序顺序运行时首先将时钟电路U5提供的本次行车时间记入数据存储器U4中。其次中央处理器U1中的定时器开始计时，并对计时器中所记时间进行判断，若未到整数秒时则继续计时无其他动作；当满整数秒时，在继续计时的同时，由U1中的运算器计算瞬时车速，计算方法是预先设定汽车每运行1米产生5个脉冲，而计数器对每个脉冲记一次数，计算出每秒的平均车速即作为瞬时车速。第三，U1从数据总线(55)读入由状态数据采集电路(21)输出的各种行车参数的电平信号，随后系统进入写周期，U1控制数据存储器U4通过数据总线(55)在数据存储器U4中分区记录表示瞬时车速的信号以及各种行车参数的信号，并将瞬时车速与从U4的停车前一分钟最高车速记录区(简称一分钟区)以及停车前十分钟最高车速记录区(简称十分钟区)中取出的数据相比较，将数值大者记入一分钟区及十分钟区。第四，从U4中取出最高限速至U1中与瞬时车速进行比较，若不超速，则判断瞬时速度是否为零，若不为零则程序等待下一个整数秒的到来；若超速，则记录从时钟电路U5中取出的时间作为超速的时间以及记录超速时的速度数值，然后判断瞬时速度是否为零，若不为零，则等待下一个整数秒的到来。第五，当下一个整数秒到来时，程序继续循环运行，计算出新的瞬时车速，当运行至计算1分钟及10分钟中最高车速的程序时，将该瞬时速度与从瞬时速度区中取出的已有数据依次比较大小，将大者记入一分钟区的当前秒记录字节而刷新原来的数据；再将该瞬时速度与从一分钟区中取出的已有数据依次比较大小，将大者记入十分钟区而刷新原来的数据；然后将瞬时速度与最高限速进行比较，在上次整数秒为超速的情况下，本次整数秒仍为超速则不作记录，若本次整数秒不超速则记录下从时钟电路中取出的时间作为超速停止时间。第六、当程序循环运行了60个整数秒时，对瞬时速度及行车状态的记录位置进行指示的指针分别移至对应区的存储第一组数据的字节，而开始第61个整数秒的循环运行，运行至计算出对应的新的瞬时速度和读出的行车状态的数据则记录在相应区的记录第一组数据的字节上，对原有数据进行刷新；再将该瞬时速度与从瞬时速度区中逐个取出的60个数据依次比较大小，将大者记入当前秒记录字节后，指示当前秒记录字节的指针向下移动，指向新的当前秒记录字节；然后将该瞬时速度与从一分钟区中逐个取出的数据依次比较大小，将大者记入十分钟区并刷新原有数据。第七，当程序运行满10分钟后的第1秒时，对一分钟区来说，将瞬时速度与从瞬时速度区中逐个取出的60个数据进行大小比较后将大者存入一分钟区中最先记录数据的字节上而刷新原有数据，其余相同。第八，当程序运行到等待下一整数秒之前的判断瞬时速度是否为零的程序段时，若瞬时速度为零，中央处理器U1随即从时钟电路U5中取出当时的时间作为停车时间记入数据存储器U4中，程序又进入判断是否有车速的判断程序段，为记录下一次行车状况进行准备。若汽车行驶则按上述过程记录下又一次行车的状态情况，如此反复，本记录仪中的U4可记录数据的情况如下①停车前一分钟的各种状态数据和瞬时速度，每秒取样一次，共有60组。
②停车前一分钟的最高速度。
③停车前十钟的最高速度。
④10次行车记录，包括起始年月日时分秒，该段行车路程、最高车速、停车时间。
⑤十次超速记录，包括起始超速时间，开始超速时的速度和停止超速的时间。
本记录仪中的抗干扰电路U7又称“看门狗”，其3脚RTCC端与中央处理器U1的3脚P1.2端相连，其6脚RB0端分别与U1的9脚RESET端及译码器U6的2脚I1端相连，U7的3脚采样到U1执行指令时在U1的3脚所产生的标志状态信号，一旦U1运行不正常，则在3脚无标志信号产生，从内部与U7的3脚相连的计数器则无数据记入，当经过由内部定时器计时1秒多钟后，U7内部固化程序检测到计数器此状态则在U7的6脚产生有效电平，使U1及译码器U6复位重新初始化。又因为U7实质上是一个CPU，故其本身适合于高干扰源的场合工作，从而保证了在汽车这种高干扰辐射源环境中本仪器的正常可靠工作。
当停车后需取出本记录仪中行车状态数据时，可拔下行驶状态接线插头，由于U4为E2ROM，故可保证U4中的数据不丢失，一般可保存十年。然后接上带有12V电源的与微机相连的插头，该插头与接口插座J1的3脚相连的芯线接地，该接地信号送至U7的17脚RAO端，通过执行U7内部的有关固化程序，在7脚RB1端输出有效信号至U1的1脚P1.0端，该信号使U1进入运行串行通讯程序的状态。再操作微机键盘，使有关指令通过接口插座J1的8脚经通讯控制电路(6)由U1的10脚RXD端进入U1，使U1按照输入信号的要求使U4中的数据进入U1，再由U1的11脚TXD端输出经通讯控制电路(6)通过接口插座J1的7脚到达微机中，经微机处理，在显示器或打印机输出有关行车状态的数据。
权利要求1.一种机动车行驶状态记录仪，具有外壳和电路板，电路板固定的外壳中，电路板上具有中央处理器cpu(3)、锁存器(41)、程序存储器(42)和数据存储器(43)，数据总线(55)分别与中央处理器(3)的兼做低位地址端的数据端、锁存器(41)的输入端、程序存储器(42)的数据端以及数据存储器(43)的数据端相连，地址总线(55)的低位分别与锁存器(41)的输出端、程序存储器(42)的低位地址端、数据存储器(43)的低位地址端相连，中央处理器(3)的高位地址端的部分地址线通过地址总线的高位分别与程序存储器(42)的高位地址端以及数据存储器(43)的高位地址端相连，其特征在于，a、本记录仪还具有固定在外壳上的接口插座(1)，电路板上还具有状态数据采集电路(21)、速度数据采集电路(22)、时钟电路(51)、译码器(52)、通讯控制电路(6)；b、接口插座(1)是通用多芯插座；状态数据采集电路(21)由9个以下的多个相同的状态数据采集支路并联构成；接口插座(1)的根数与状态数据采集支路的个数相同的芯线作为各状态数据采集支路的输入端口，各状态数据采集支路的输出端与数据总线(55)对应数据线相连；c、接口插座(1)具有作为速度数据采集电路(22)输入端口的芯线，该芯线与速度数据采集电路(22)相连，速度数据采集电路(22)的输出与中央处理器(3)的cpu控制端相连；d、接口插座(1)具有串行通讯芯线，串行通讯芯线与通讯控制电路(6)相连，通讯控制电路(6)与中央处理器(3)的串行通讯端相连；e、中央处理器(3)的系统控制端经控制总线(56)与锁存器(41)、程序存储器(42)、数据存储器(43)、时钟电路(51)的控制端相连；中央处理器(3)的系统控制端以及地址高位端的另外部分的地址线与译码器(52)的输入端相连，译码器(52)的输出端分别与状态数据采集电路(21)的控制端、数据存储器(43)的控制端以及时钟电路(51)的控制端相连；f、接口插座(1)具有电源输入芯线，该芯线通过稳压器或直接与中央处理器(3)、锁存器(41)、程序存储器(42)、数据存储器(43)、时钟电路(51)，译码器(52)的电源输入端相连。
2.根据权利要求1所述的机动车行驶状态记录仪，其特征在于，接口插座(1)为可与微机接口直接相连的通用多芯插座；状态数据采集电路(21)的各状态数据采集支路及速度数据采集电路(22)的主要器件是高速光电耦合器，串联的降压电阻和去负压二极管与光电耦合器的输入端相连，在光电耦合器的输入端和地之间并接有滤波电容，从而构成各状态数据采集支路及速度数据采集电路(2)；中央处理器(3)是MCS-51系列的微处理机，其芯片由外接的石英振荡器提供时钟脉冲信号；程序存储器(42)是紫外光擦写式EPROM，存有程序；数据存储器(43)是电擦写式E2ROM；时钟电路(51)的数字钟电路芯片设有外接的石英振荡器；通讯控制电路(6)为RS-232串行接口；数据总线为8位，控制总线为4位，地址总线为12位，其中低位地址线为8位；中央处理器(3)的控制端的RD端分别与译码器(52)的输入端以及数据存储器(43)的控制端相连，中央处理器(3)的控制端的WR端分别与译码器(52)的输入端、数据存储器(43)的控制端以及时钟电路(51)的控制端相连，中央处理器(3)的控制端的PSEN端分别与译码器(52)的输入端及程序存储器(42)的控制端相连，中央处理器(3)的控制端的ALE/P端分别与锁存器(41)的控制端及时钟电路(51)的控制端相连；速度数据采集电路(22)的输出与中央处理器(3)的控制端的外部中断O输入端相连。
3.根据权利要求1或2所述的机动车行驶状态记录仪，其特征在于，本记录仪还具有固定在电路板上的抗干扰电路(8)，抗干扰电路(8)实质上是一个具有固化程序的中央处理器，抗干扰电路(8)的时钟信号端与石英振荡器或时钟电路(51)提供时钟信号的输出端相连，同时设有判断记录仪是处于行驶记录状态还是处于读取数据状态的信号接收端，该接收端与接口插座(1)的在接口插座(1)与不同的插头相连时可产生不同的电平信号的一根芯线相连；其复位信号输出端与中央处理器(3)的RESET端及译码器(52)的复位端相连，其计数信号输入端与中央处理器(3)的具有标志指令正常执行状态功能的输出端相连，其串并行控制信号输出端与中央处理器(3)的具有接收串并行控制信号功能的输入端相连；接口插座(1)的电源输入芯线通过稳压器或直接与抗干扰电路(8)的电源输入端相连。
4.根据权利要求1或2所述的机动车行驶状态记录仪，其特征在于，电路板上还具有可充电池组件(53)，可冲电池的正极与并联的电阻和二极管相连，电阻的另一端和二极管的负极与时钟电路(51)的电源输入端相连，且同时有一串联的电阻电容支路接地，在该支路的电阻与电容中间引出一导线与时钟电路(51)的控制端相连。
5.根据权利要求1或2所述的机动车行驶状态记录仪，其特征在于，本记录仪还具有固定在外壳上的调试插座(7)，调试插座(7)的根数与数据总线条线相同的芯线与数据总线(55)相连，并有3～5根芯线与译码器的输出端相连，一根芯线与中央处理器(3)的cpu控制端的RESET端相连，一根芯线与中央处理器(3)的cpu控制端的外部中断1输入端相连；接口插座(1)的电源输入芯线通过稳压器或直接与调试插座(7)的电源输入芯线相连。
专利摘要本实用新型属于记录反映车辆行驶状态的参数的装置。本记录仪的接口插座具有可与车速传感器以及车灯、刹车、鸣号、倒车、气压等传感器相连的芯线，反映车速的脉冲信号和其他行驶状态的电平信号由接口插座送至速度数据采集电路和状态数据采集电路，按程序存储器中的程序指令，状态数据在cpu控制下以及速度数据在cpu处理和控制下存入数据存储器，在接口插座上换上微机通讯插头即可用串行技术从本记录仪中取出有关的行车数据。
文档编号G08G1/097GK2249934SQ9524086
公开日1997年3月19日 申请日期1995年11月14日 优先权日1995年11月14日
发明者朱渭祥, 沈金良, 王乃和 申请人:常州市翠竹低压电器厂