一种限制车速的控制系统的制作方法

本发明涉及汽车安全驾驶领域，特别是一种限制车速的控制系统。

背景技术：

随着社会的发展，汽车的使用变得越来越普遍。与此同时，交通事故频发也引起人们的关注。调查发现，容易发生交通事故的车辆多是由驾校学员驾驶的教练车和新手驾驶的私家车。因为，这些驾驶者在驾驶过程中容易产生紧张情绪，特别是遇到紧急情况下，往往变得不知所措，极容易把油门当做刹车踩，从而造成车辆失控的严重后果。

针对这一社会性问题，现在急需一种车辆限速系统，能够在保证限速范围内油门踏板自由动作的情况下，限制汽车的最高车速，从而使驾驶者在驾车过程中，即使遇到紧急情况而误操作踩下油门，也不会因为车速瞬间提升过高而造成悲剧的发生。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种限制车速的控制系统，提前设定汽车的最高行驶速度，通过缩短油门踏板的行程，避免因驾驶者猛踩油门而引起汽车失控的状况。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种限制车速的控制系统，包括单片机、A/D转换单元、检测单元、显示单元、按键单元、驱动单元和限位装置；单片机分别与A/D转换单元、检测单元、显示单元、按键单元和驱动单元连接，A/D转换单元还连接检测单元，驱动单元还连接限位装置的直流电机；

所述的检测单元包括档位传感器、电位计和信号处理单元；档位传感器用于实时采集汽车所在档位的模拟档位信号，电位计用于实时采集限位装置的电动推杆所处行程的模拟行程信号，信号处理单元用于对档位传感器采集到的模拟档位信号和电位计采集到的模拟行程信号进行滤波和放大处理；

所述的A/D转换单元用于将信号处理单元输出的模拟档位信号和模拟行程转换成数字信号；

所述的按键单元用于操作者输入系统可选模式和限速模式下最高车速限制值；系统可选模式包括自由模式和限速模式；最高车速限制值为10―80公里的任意整数值；

所述的单片机包括信号接收单元、输出单元和信息处理单元；信号接收单元输入端与按键单元连接，输出端与信息处理单元连接；信息处理单元还分别与A/D转换单元的输出端和驱动单元的输入端连接；输出单元的输入端与信号接收单元连接，输出端与显示单元连接；驱动单元为单向可控硅组成的控制电路；显示单元为LCD显示器；

所述的限位装置为带有电位计的直流电机驱动的电动推杆，固定在油门踏板下方的汽车底板上，通过缩短油门踏板的行程，限制汽车的最高车速；

所述的信号接收单元用于识别和设定操作者通过按键单元输入的工作模式以及存储限速模式下最高车速限制值；输出单元用于把信号接收单元传输过来的最高车速限制值信号转换成可读取数值；检测单元用于实现档位传感器和电位计与单片机的通讯；信息处理单元用于对档位信号和行程信号通过A/D转换单元转换成的数字信号进行数据运算和处理，同时发出控制信号；显示单元用于显示输出单元传递过来的最高车速限制值；驱动单元为单向可控硅控制电路；驱动单元根据信息处理单元发出的控制信号驱动限位装置的电机正反转，完成限位动作。

所述的单片机型号为Texas Instruments公司的MSP430F247芯片，档位传感器型号为北京赛斯维测控技术公司的FN7080，电动推杆型号为为无锡市宏霸机电设备有限公司的HB-DJ806，LCD显示器型号为深圳市希科电子有限公司的LCD1602。

一种限制车速的控制方法，包括以下步骤：

A、模式选择：系统启动后，操作者通过点击按键单元的模式选择键，对系统的工作模式进行选择，如果选择为“自由模式”，则转入步骤B；如果选择为“限速模式”，则转入步骤C；

B、自由模式：检测单元的档位传感器和电位计均处于工作状态，并与单片机进行通讯；具体工作流程如下：

b1、档位传感器检测到模拟档位信号，将此信号经过信号处理单元放大、滤波处理后，通过A/D转换单元将模拟档位信号转变成数字行程信号，以串行通信方式传递给单片机的信息处理单元；

b2、电位计检测到电动推杆的模拟行程信号，将此信号经过信号处理单元放大、滤波处理后，通过A/D转换单元将行程模拟信号转变成数字行程信号，以串行通信方式传递给单片机的信息处理单元；

b3、单片机的信息处理单元通过内置的控制算法对接收数据进行运算和处理，完成四项工作：判断汽车档位所在位置、判断电动推杆行程位置、计算直流电机正转或者反转的圈数和发送控制信号；

b4、单片机的信息处理单元输出的控制信号驱动驱动单元，通过控制单向可控硅的导通，驱动直流电机正转或者反转数圈，使电动推杆回归并保持0行程状态；

b5、单片机的信号接收单元将按键单元输入的“自由模式”选择信号传输到输出单元，输出单元将所述选择信号转换成可读取数据，送显示单元显示出“Free”字样；

C、限速模式：操作者选择限速模式后输入最高车速限制值，检测单元的档位传感器和电位计均处于工作状态，并与单片机进行通讯；具体工作流程如下：

c1、档位传感器检测到模拟档位信号，将此信号经过信号处理单元放大、滤波处理后，通过A/D转换单元将模拟档位信号转变成数字档位信号，以串行通信方式传递给单片机的信息处理单元；

c2、电位计检测到电动推杆的模拟行程信号，将此信号经过信号处理单元放大、滤波处理后，通过A/D转换单元将模拟行程信号转变成数字行程信号，以串行通信方式传递给单片机的信息处理单元；

c3、单片机的信息处理单元通过内置的控制算法对接收数据进行运算和处理，完成四项工作：判断汽车档位所在位置、判断电动推杆行程位置、计算直流电机正转或者反转的圈数和发送控制信号；

c4、单片机的信息处理单元输出的控制信号驱动驱动单元，通过控制单向可控硅的导通，驱动直流电机正转或者反转数圈，使电动推杆往复运动并保持在某一行程状态；所述某一行程状态是指限位装置能够缩短油门踏板的行程，使得汽车的最高车速限制在操作者选择的最高车速限制值之内；

c5、单片机的信号接收单元将按键单元输入的最高车速限制值信号传输到输出单元，输出单元将所述信号转换成可读取数据，送显示单元显示出“Limit+具体数值”字样；

c6、档位传感器实时检测模拟档位信号，以此判断档位是否发生变化，若档位不变化则程序转入步骤c5，若档位发生变化则程序转入步骤c1；

当操作者在限速模式下通过按键单元选择自由模式，则程序转入步骤B，当操作者在自由模式下通过按键单元选择限速模式并输入最高车速限制值，则程序转入步骤C，当操作者在限速模式下通过按键单元改变最高车速限制值，则程序转入步骤C。

通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

1、本发明能够提前设定汽车的最高行驶速度，通过缩短油门踏板的行程，避免因驾驶者猛踩油门而引起汽车失控的状况，特别适合驾校学员和新手驾驶员使用。

2、本发明设定自由模式和限速模式两种模式，适用于同一车辆不同程度的驾驶者的驾驶体验。

3、本发明所使用的装置完全独立于现有的汽车系统之外，不用改变现有的汽车设计方案，适用于大多数手动档和自动挡的汽车，安装方便，工作稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图。

图2是本发明的流程图。

图3是本发明的单向可控硅控制电路。

图4是本发明的限位装置的局部安装图。

图中：1-检测单元，2-档位传感器，3-信号处理单元，4-A/D转换单元，5-单片机，6-信息处理单元，7-驱动单元，8-直流电机，9-电位计，10-按键单元，11-信号接收单元，12-输出单元，13-显示单元，14-油门踏板，15-限位装置。

图3中：VT1和VT4导通，则电机正转，VT2和VT3导通，则电机反转。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施例1

如附图所示，本专利的一种限制车速的控制系统，包括单片机5、A/D转换单元4、检测单元1、显示单元13、按键单元10、驱动单元7和限位装置15；单片机5分别与A/D转换单元4、检测单元1、显示单元13、按键单元10和驱动单元7连接，A/D转换单元4还连接检测单元1，驱动单元7还连接限位装置15的直流电机8；

所述的检测单元1包括档位传感器2、电位计9和信号处理单元3；档位传感器2用于实时采集汽车所在档位的模拟档位信号，电位计9用于实时采集限位装置15的电动推杆所处行程的模拟行程信号，信号处理单元3用于对档位传感器2采集到的模拟档位信号和电位计9采集到的模拟行程信号进行滤波和放大处理；

所述的A/D转换单元4用于将信号处理单元3输出的模拟档位信号和模拟行程转换成数字信号；

所述的按键单元10用于操作者输入系统可选模式和限速模式下最高车速限制值；系统可选模式包括自由模式和限速模式；最高车速限制值为10―80公里的任意整数值；

所述的单片机5包括信号接收单元11、输出单元12和信息处理单元6；信号接收单元11输入端与按键单元10连接，输出端与信息处理单元6连接；信息处理单元6还分别与A/D转换单元4的输出端和驱动单元7的输入端连接；输出单元12的输入端与信号接收单元11连接，输出端与显示单元13连接；驱动单元7为单向可控硅组成的控制电路；显示单元13为LCD显示器；

所述的限位装置15为直流电机8驱动的电动推杆，固定在油门踏板14下方的汽车底板上，通过缩短油门踏板14的行程，限制汽车的最高车速；

所述的信号接收单元11用于识别和设定操作者通过按键单元10输入的工作模式以及存储限速模式下最高车速限制值；输出单元12用于把信号接收单元11传输过来的最高车速限制值信号转换成可读取数值；检测单元1用于实现档位传感器2和电位计9与单片机5的通讯；信息处理单元6用于对档位信号和行程信号通过A/D转换单元4转换成的数字信号进行数据运算和处理，同时发出控制信号；显示单元13用于显示输出单元12传递过来的最高车速限制值；驱动单元7为单向可控硅控制电路；驱动单元7根据信息处理单元6发出的控制信号驱动限位装置15的直流电机8正反转，完成限位动作。

所述的单片机5型号为Texas Instruments公司的MSP430F247芯片，档位传感器2型号为北京赛斯维测控技术公司的FN7080，电动推杆型号为为无锡市宏霸机电设备有限公司的HB-DJ806，LCD显示器型号为深圳市希科电子有限公司的LCD1602。

如附图所示，本专利的一种限制车速的控制方法，包括以下步骤：

A、模式选择：系统启动后，操作者通过点击按键单元10的模式选择键，对系统的工作模式进行选择，如果选择为“自由模式”，则转入步骤B；如果选择为“限速模式”，则转入步骤C；

B、自由模式：检测单元1的档位传感器2和电位计9均处于工作状态，并与单片机5进行通讯；具体工作流程如下：

b1、档位传感器2检测到模拟档位信号，将此信号经过信号处理单元3放大、滤波处理后，通过A/D转换单元4将模拟档位信号转变成数字行程信号，以串行通信方式传递给单片机5的信息处理单元6；

b2、电位计9检测到电动推杆的模拟行程信号，将此信号经过信号处理单元3放大、滤波处理后，通过A/D转换单元4将行程模拟信号转变成数字行程信号，以串行通信方式传递给单片机5的信息处理单元6；

b3、单片机5的信息处理单元6通过内置的控制算法对接收数据进行运算和处理，完成四项工作：判断汽车档位所在位置、判断电动推杆行程位置、计算直流电机8正转或者反转的圈数和发送控制信号；

b4、单片机5的信息处理单元6输出的控制信号驱动驱动单元7，通过控制单向可控硅的导通，驱动直流电机8正转或者反转数圈，使电动推杆回归并保持0行程状态；

b5、单片机5的信号接收单元11将按键单元10输入的“自由模式”选择信号传输到输出单元12，输出单元12将所述选择信号转换成可读取数据，送显示单元13显示出“Free”字样；

C、限速模式：操作者选择限速模式后输入最高车速限制值，检测单元1的档位传感器2和电位计9均处于工作状态，并与单片机5进行通讯；具体工作流程如下：

c1、档位传感器2检测到模拟档位信号，将此信号经过信号处理单元3放大、滤波处理后，通过A/D转换单元4将模拟档位信号转变成数字档位信号，以串行通信方式传递给单片机5的信息处理单元6；

c2、电位计9检测到电动推杆的模拟行程信号，将此信号经过信号处理单元3放大、滤波处理后，通过A/D转换单元4将模拟行程信号转变成数字行程信号，以串行通信方式传递给单片机5的信息处理单元6；

c3、单片机5的信息处理单元6通过内置的控制算法对接收数据进行运算和处理，完成四项工作：判断汽车档位所在位置、判断电动推杆行程位置、计算直流电机8正转或者反转的圈数和发送控制信号；

c4、单片机5的信息处理单元6输出的控制信号驱动驱动单元7，通过控制单向可控硅的导通，驱动直流电机8正转或者反转数圈，使电动推杆往复运动并保持在某一行程状态；所述某一行程状态是指限位装置15能够缩短油门踏板14的行程，使得汽车的最高车速限制在操作者选择的最高车速限制值之内；

c5、单片机5的信号接收单元11将按键单元10输入的最高车速限制值信号传输到输出单元12，输出单元12将所述信号转换成可读取数据，送显示单元13显示出“Limit+具体数值”字样；

c6、档位传感器2实时检测模拟档位信号，以此判断档位是否发生变化，若档位不变化则程序转入步骤c5，若档位发生变化则程序转入步骤c1；

当操作者在限速模式下通过按键单元10选择自由模式，则程序转入步骤B，当操作者在自由模式下通过按键单元10选择限速模式并输入最高车速限制值，则程序转入步骤C，当操作者在限速模式下通过按键单元10改变最高车速限制值，则程序转入步骤C。