专利名称：行车状态监测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种行车状态监测器，特别涉及汽车行车状态监测器。
目前对于汽车交通事故的分析，一方面靠人工经验从事故现场分析得出，另一方面是依靠安装在机动车上的速度监测装置分析得知，如中国实用新型专利92234579.1所提供的智能行车安全监测器，该监测器只能采集速度和少数几个开关量数据，这些数据只对以高速行驶、超速违章为中心的这类交通事故作用较大，而不能提供加速度、偏转角度及滑行拖带距离等数据，故不能全面判断撞车事故的详细原因。同时，这些数据只是存贮在安装在机动车上的单个监测器中，或由微型打印机、显示器将数据排列打印或显示，不能随时为交通管理者采集使用，更不能进行事故的摸拟，分析事故原因。
本发明的目的是提供一种能全面记录车速、加速度、偏转角度、刹车灯、倒车灯、左、右灯、前灯、嗽叭、刹车气压等开关量；提供机动车启、停时刻、运行距离、滑行拖带距离及车辆自身参数等数据，并随时能为交通管理者采集这些数据的行车状态监测器。
本发明是这样实现的行车状态监测器包括行车数据记录器和行车数据采集器。行车数据记录器在原有技术基础上，增加了加速度传感器和偏转率传感器，并增加了与行车数据记录器I/O接口匹配连接的数据采集器。
行车数据记录器包括单片微处理器(IC10)，蜂鸣器电路(IC1)，闪速存储器电路(IC2)，时钟电路(IC3)，I/O接口插座(IC4)，开关量输入接口(IC5)，掉电保护电路(IC6)，车速传感器电路(IC7)，加速度传感器(IC8)和偏转率传感器(IC9)，电源电路(IC11)；蜂鸣器电路(IC1)连接上述单片微处理器(IC10)的数字量输出接口，闪速存储器电路(IC2)连接上述单片微处理器(IC10)的数字双向I/O口，时钟电路(IC3)连接上述单片微处理器(IC10)的I2C总线接口，I/O接口插座(IC4)的输入口连接上述单片微处理器(IC10)的数字双向I/O口，开关量输入接口(IC5)连接上述单片微处理器(IC10)的数字量输入接口，电源电路(IC11)和掉电保护电路(IC6)连接上述单片微处理器(IC10)的电源和复位接口，车速传感器电路(IC7)连接上述单片微处理器(IC10)的脉中输入口，加速度传感器(IC8)偏转率传感器(IC9)，它们分别连接上述单片微处理器(IC10)的模拟量输入口；数据采集器包括单片微处理器(P1)，液晶汉字数据显示器(P2)，显示控制键盘(P3)，闪速存贮阵列(P4n)，n＝1-50，数据提取I/O接口(P5)和标准通讯口(P6)；液晶汉字数据显示器(P2)连接单片微处理器(P1)数字量输出口，显示控制键盘(P3)连接单片微处理器(P1)的数字量输入口，闪速存贮阵列(P4n)和数据提取I/O接口(P5)连接单片微处理器(P1)的数字双向I/O口，标准通讯口(P6)连接单片微处理器(P1)通讯口；开关量输入接口(IC5)分别连接刹车灯开关，前大灯开关，左、右灯开关，喇叭开关，倒车开关，刹车气压开关。车速传感器电路(IC7)采用SH1型，SH2型，SH3型车速传感器。I/O接口插座(IC4)连接打印机、显示器、参数写入器。加速度传感器(IC8)由X向加速度传感器和Y向加速度传感器组成。
行车数据记录器以含ROM，RAM的单片微处理器IC10为核心部件，蜂鸣器电路IC1与上述单片微处理器IC10的数字量输出接口连接，闪速存储器电路IC2与上述单片微处理器IC10的数字双向I/O口连接，时钟电路IC3与上述单片微处理器的I2C总线接口连接，I/O接口插座IC4的输入口与上述单片微处理器的数字双向I/O口连接，开关量输入接口IC5与上述单片微处理器的数字量输入接口连接，电源电路IC11和掉电保护电路IC6与上述单片微处理器的电源和复位接口连接，车速传感器电路IC7与上述单片微处理器的脉冲输入口连接，加速度传感器IC8偏转率传感器IC9，它们分别与上述单片微处理器的模拟量输入口连接，其中加速度传感器分为X向加速度传感器和Y向加速度传感器，X向加速度传感器用于记录前进方向受冲击的程度，以及刹车时记录计算滑行拖带距离，Y向加速度传感器记录横向受冲击程度。上述开关量输入接口IC5不仅可以输入刹车灯，左、右灯，喇叭等开关量，还可以输入倒车灯、前大灯、刹车气压等开关量；所述I/O接口插座IC4的输出口不仅能连接打印机和显示器，还可以连接参数写入器和与数据记录器配套使用的数据采集器，通过数据采集器接口向数据采集器输送数据，供交通管理者使用。
数据记录过程是这样完成的通电后，程序初始化，汽车启动，微处理器IC10从时钟电路IC3中读取启动时刻存入闪速存贮器IC2，微处理器IC10从开关量输入接口IC5、车速传感器电路IC7、加速度传感器电路IC8、偏转率传感器电路IC9中读取车辆运行状态的数据，存入微处理器IC10；若为超速状态，微处理器IC10从时钟电路IC3提取超速时刻，并连同行驶速度一同存入闪速存贮器IC2，同时微处理器通知能发出警告信号的蜂鸣器IC1；在车速超过60KM/H，80KM/H，100KM/H时发出一声、二声、三声报警； 若为撞车状态，微处理器将数据从微处理器转存到闪速存贮器IC2；若为停车状态，微处理器从时钟电路IC3提取停车时刻，并连同微处理器中的数据转存到闪速存贮器IC2；若为掉电情况， 处理器将其存贮器的数据转存到闪速存贮器IC2。
数据采集器的核心部件为单片微处理器P1，数据提取I/O接口P5与行车数据记录器的I/O接口插座IC4对接，微处理器P1将行车记录器中闪速存贮器IC2中的数据转移到数据采集器的闪速存贮阵列P4n中，每一个P4存储一辆车的信息，n为1到50。液晶汉字数据显示器P2与微处理器P1的数字量输出口相连，显示控制键盘P3与微处理器P1的数字量输入口相连，并通过显示控制键盘P3在液晶汉字数据显示器P2上对闪速存贮阵列P4n中的数据进行选择性显示。闪速存储阵列P4n和数据提取I/O接口P5连接单片微处理器P1的数字双向I/O口。标准通讯口P6和微处理器P1的通讯口相连，用于连接微机，进行事故分析和现场模拟。
本行车状态监测器能全面记录各种开关量及车速、加速度、偏转角度、行车距离、滑行拖带距离等数据，能据此判断超速违章、撞车事故原因和对事故进行反模拟，为交通管理者提供证据和帮助。交通管理人员，也可以通过手中的数据采集器，随时抽查路上行驶的车辆，检查是否有违章行驶。行车记录器也能独立显示车辆的各种数据。
以下结合附图对本发明做进一步说明。
图1为行车状态监测器框图图2为行车状态监测器中的记录器电路图图3为行车状态监测器主流程图图4为行车状态监测器中记录器的时间中断流程图图5为行车状态监测器数据采集器框图
图1为本实施例中行车状态监测器框图。IC1为蜂鸣器，IC2为闪速存贮器，IC3为时钟电路，IC4是I/O接口插座，此插座可连接打印机、显示器、参数写入器、数据采集器，数据采集器可连接微机，IC5是开关量输入接口，IC6是掉电保护电路，IC7是车速传感器电路，IC8是加速度传感器电路，IC9是偏转率传感电路，IC10是单片微处理器，IC11是电源电路。
图2是本实施例中行车状态监测器中的记录器的电路图。其中IC10采用美国国家半导体公司COP8系列，蜂鸣器电路IC1受微处理器IC10的D0口控制；闪速存贮器IC2采用美国国家半导体公司29A040，与微处理器IC10的G3、G4口连接，此型号闪速存贮器存贮量大，能存贮4兆位数据，时钟电路IC3(包括电子时钟集成芯片日本EPSON公司8583)与微处理器IC10的CK0和CK1口连接，I/O接口插座IC4采用16线扁缆座，包括从微处理器IC10C0-C3，L0-L3口引出的八位I/O数据线；从G6，G2，D4，L5口引出的指令控制线；中断口INT引出的中断请求输入线，电源，地线。并通过I/O接口插座IC4可与外部显示器、打印机、参数写入器、数据采集器连接。微处理器IC10的I7口通过开关量输入接口IC5接收刹车数据；I5，I4口通过开关量输入接口IC5接收左、右灯数据；I6口接收倒车数据；I3口接收前灯数据；I2口接收喇叭鸣号数据；I1口接收刹车气压数据。当电源IC11掉电时，掉电保护电路IC6即通过微处理器IC10的VCC、VSS、WD、RST口完成对微处理器IC10的掉电保护操作。车速传感器电路IC7采用三环公司生产的SH系列车速传感器和采用美国摩托罗拉公司CD4093施密特整形电路，车速信号从微处理器T2，T3口输入。加速度传感器采用美国EG&G公司3255，X向加速度信号由CH1模拟通道采集，Y向加速度信号由CH2模拟通道采集。采用英国赛特恩公司的CP17偏转率传感器由CH3模拟通道输入信号。
图3为本实施例中行车状态监测器主流程图。此主流程图和数学模型掩膜在微处理器IC10的ROM中通电后程序进行初始化，车辆启动后，记录启动时刻，存入闪速存贮器IC2中，微处理器采集开关量输入接口IC5提供了开关量和车速，加速度，偏转率数据，存入微处理器IC10的RAM中。
根据刹车前初速度V刹，并根据从加速度传感器采集的加速度计算拖带距离Vi-1＝Vi-AXi-1×Δt(Vi＝V刹)ΔSi-1＝Δt×Vi-1-AXi-1×Δt2
其中i是以Δt为时间间隔的采样序数(i为正整数)；Vi-1代表i-1时刻速度；AXi-1代表i-1时刻X向加速度；Si-1代表i-1时刻Δt时间段内行驶距离；Δt代表采样间隔。若为超速状态，则将速度和超速时刻转存到闪速存贮器IC2的超速记录区，并触发蜂鸣器，发出警报；在车速超过60KM/H，80KM/H，100KM/H时发出一声、二声、三声报警信号，若为撞车事故，则将撞车前后微处理器中12秒的数据和计算出的拖带距离存入闪速存贮器事故区中；若为停车状态，记录停车时刻，将停车前12秒和150秒微处理器IC10RAM中的数据转存到闪速存贮器IC2中；若为掉电情况，则将掉电前微处理器IC10RAM中的数据转存到闪速存贮器IC2中。
根据外部写入参数请求、显示请求、打印请求等外部中断请求，可以通过与上述I/O接口插座IC4连接的参数写入器、显示器、打印机写入车辆自身参数，显示或打印上述闪速存贮器IC2中的数据。根据外部数据采集请求，通过I/O接口插座IC4与数据采集器连接，将车型参数、一周以上的闪速存贮器IC2中的数据转入数据采集器中。
图4为本实施例中行车状态监测器行车数据记录器的时间中断流程图。本实施例的微处理器RAM中可以记录150秒的数据，数据信号分为粗采集和细采集，粗采集以每5秒采集一组，共采集30组；细采集以每Δt秒采集一组，共采集12秒，数据块更新以先进先出为原则，停车时，数据更新停止，RAM数据不变并转存闪速存贮器IC2中。微处理器RAM内不仅保存发生事故时间12秒的细采集数据，还保存了发生事故前后共150秒的数据。
当采用三环公司生产的SH1车速传感器时，细采集间隔为Δt＝0.2秒，共采集60组，用SH2车速传感器时，细采集间隔为0.1秒，共采集120组，用SH3车速传感器时，细采集间隔为0.05秒，共采集240组。
图5为本实施例中行车状态监测器中行车数据采集器框图。
数据采集器由交通管理者使用。数据采集器的中心部件为单片微处理器P1，采用美国国家半导体公司COP8系列。数据提取I/O接口P5与行车数据记录器的I/O接口插座IC4相连，将行车记录器中闪速存贮器IC2中的数据转移到数据采集器的闪速存贮阵列P4n中，本实施例中，闪速存贮阵列为10个29A040，E2PROM，可以采集10辆车的数据。
用市售的液晶汉字数据显示器P2和显示控制键盘P3与微处理器P1相连，并通过显示控制键盘P3在液晶汉字数据显示器P2上对闪速存贮阵列P4n中的数据进行选择性显示。标准通讯口P6和微处理器P1相连，用于连接486微机，进行事故分析和现场模拟。
权利要求1.一种行车状态监测器，包括行车数据记录器和行车数据采集器，其特征在于1)所述行车数据记录器包括单片微处理器(IC10)，蜂鸣器电路(IC1)，闪速存储器电路(IC2)，时钟电路(IC3)，I/O接口插座(IC4)，开关量输入接口(IC5)，掉电保护电路(IC6)，车速传感器电路(IC7)，加速度传感器(IC8)和偏转率传感器(IC9)，电源电路(IC11)；其中，蜂鸣器电路(IC1)连接上述单片微处理器(IC10)的数字量输出接口，闪速存储器电路(IC2)连接上述单片微处理器(IC10)的数字双向I/O口，时钟电路(IC3)连接上述单片微处理器(IC10)的I2C总线接口，I/O接口插座(IC4)的输入口连接上述单片微处理器(IC10)的数字双向I/O口，开关量输入接口(IC5)连接上述单片微处理器(IC10)的数字量输入接口，电源电路(IC11)和掉电保护电路(IC6)连接上述单片微处理器(IC10)的电源和复位接口，车速传感器电路(IC7)连接上述单片微处理器(IC10)的脉冲输入口，加速度传感器(IC8)偏转率传感器(IC9)，它们分别连接上述单片微处理器(IC10)的模拟量输入口；2)所述数据采集器包括单片微处理器(P1)，液晶汉字数据显示器(P2)，显示控制键盘(P3)，闪速存贮阵列(P4n)，n＝1-50，数据提取I/O接口(P5)和标准通讯口(P6)；其中，液晶汉字数据显示器(P2)连接单片微处理器(P1)数字量输出口，显示控制键盘(P3)连接单片微处理器(P1)的数字量输入口，闪速存贮阵列(P4n)和数据提取I/O接口(P5)连接单片微处理器(P1)的数字双向I/O口，标准通讯口(P6)连接单片微处理器(P1)通讯口。
2.如权利要求1所述的行车状态监测器，其特征在于所述开关量输入接口(IC5)分别连接刹车灯开关，前大灯开关，左、右灯开关，喇叭开关，倒车开关，刹车气压开关。
3.如权利要求1所述的行车状态监测器，其特征在于所述车速传感器电路(IC7)采用SH1型，SH2型，SH3型车速传感器。
4.如权利要求1所述的行车状态监测器，其特征在于所述I/O接口插座(IC4)连接打印机、显示器、参数写入器。
5.如权利要求1所述的行车状态监测器，其特征在于所述的加速度传感器(IC8)由X向加速度传感器和Y向加速度传感器组成。
专利摘要一种涉及汽车行车状态的行车状态监测器在原有技术基础上增加了加速度传感器、偏转率传感器、三个开关量和参数写入器。该监测器能记录车速,加速度,偏转角度,车辆启、停时刻,行车距离,滑行拖带距离等数据,并能独立显示车辆的各种数据,也可以将行车状态监测器中的数据传输到交通管理人员手中的数据采集器中,随时向交通管理人员提供各种数据。
文档编号G08G1/01GK2277104SQ9624163
公开日1998年3月25日 申请日期1996年11月6日 优先权日1996年11月6日
发明者李崇山, 殷蔚杰, 修平, 任建国, 潘卫, 徐淑青, 赵寅鹏 申请人:北京三环电子技术公司