专利名称：一种多功能汽车速度监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多功能汽车速度监测装置。适用于机动车辆及与交通警察配备。
背景技术：
交通法出台以后，对于驾车人希望自己自觉遵守交通法，安全行车，同时对于交通管理部门，希望加强管理力度，杜绝超速现象，保障行人驾车人的安全，维护正常的交通秩序，同时，希望在重大交通事故中存在与速度相关的原始数据为事故鉴定提供依据。
现有的车速测量设备大部分为机械式，不仅精度不能保证，而且不具有存储功能，速度显示和超速提示功能。还有一些电子式的设备，可以进行存储，但是不能提供丰富友好的超速提示功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种既能帮助驾车人安全行驶，又能为交通部门提供一个新的交通管理工具，可以现场查询车辆行驶信息，也可以为交通事故提供鉴定数据的多功能汽车速度监测装置。
本发明所采用的技术方案是多功能汽车速度监测装置，其特征在于它由座机部分和手持机部分组成，其中，座机部分包括座机嵌入式微处理器，用于进行车速计算、数据存储、车速显示、超速判断、超速提醒及通信；车速传感器，用于将变速箱的输出转速转化为电信号；座机信号接口电路，用于将车速传感器输出的电信号进行滤波、整形后送入微处理器进行计算和存储；座机存储器电路，采用非易失的存储器；座机实时时钟电路，为系统速度值提供时间参考，提供秒、分、时、日、星期、月、年等数据数据信息；座机IC卡接口电路，用于提供驾驶员与记录信息的对应关系；座机通信接口电路，即能以有线或无线的方式与所述手持机部分通信，又能将查询或备份的信息供电脑进一步的分析、整理和保存；手持机部分包括手持机嵌入式微处理器，用于控制数据存储、控制显示、接收键盘控制命令；
手持机通信接口电路，利用有线或无线通信接口从座机获取记录信息，或将手持机记录信息上载至电脑作进一步分析和整理；手持机锂电池控制电路，为全部电路提供3.3V工作电压；手持机存储器电路，采用非易失的存储器。
所述座机信号接口电路包括速度信号接口和刹车信号接口，速度信号接口具有上拉电阻R1，其信号线Speed连接座机嵌入式微处理器之集成块U6的P1.0脚；刹车信号接口具有上拉电阻R2、R17，其信号线Signal 1、Signal 2连接座机嵌入式微处理器之集成块U6的P1.1、P1.2脚。
所述座机嵌入式微处理器之集成块U6的P3.5脚与蜂鸣器相连接。
所述座机嵌入式微处理器之集成块U6的P1.4脚与按钮相连接。
所述座机嵌入式微处理器之集成块U6的P2.0～2.4脚及P4.0～4.7脚分别与座机液晶控制电路之集成块U10的液晶控制线LcdCS1/LcdCS2/LcdDI/LcdRW/LcdE及液晶数据线LcdD0～LcdD7相连接。
所述座机嵌入式微处理器之集成块U6的P3.0～3.2脚与座机IC卡接口电路之集成块U11的SCL/SDA/SW相连接。
所述座机嵌入式微处理器之集成块U6的P5.0～5.7脚及P6.0～6.4脚及P6.5/6.6分别与座机实时时钟电路之集成块U14的数据总线D0～D7及地址总线A0～A4及控制总线we/oe相连接。
座机通信接口电路和手持机通信接口电路均采用usb接口和uart接口两种模式。
所述手持机嵌入式微处理器之集成块U6′的P4.0～P4.7及P2.0～P2.4与手持机液晶显示电路之集成块U10′的数据线LcdD0～LcdD7及控制信号线LcdCS1/LcdCS2/LcdDI/LcdRW/LcdE相连接。
所述手持机嵌入式微处理器之集成块U6′的P1.4与手持机键盘控制电路集成块U11′的键盘部分KeyInt相连接，手持机嵌入式微处理器之集成块U6′的P3.0/P3.1与手持机键盘控制电路之集成块U11′的KeySDA/KeySCL信号线相连接。
本发明的有益效果是使用多种方式进行超速警告，声音、图形、灯光闪烁，使用方便，保证驾车人不会非故意超速；可以通过键盘设定各种速度限制，可根据具体的路况进行调整；并且使用实时时钟将每个速度值与其对应的时间相对应进行保存，数据内容全面。系统预留自标定接口，可以根据汽车磨损情况，进行系统参数标定，保证系统测速的精确性；系统存储器选用非易失存储器，掉电可保存数据，无需备用电源；实时时钟自带电源，只需要设定一次，就可以保证时间的准确性；驾驶员信息IC卡接口，提供驾驶员与记录信息的对应关系，便于交警部门规范化管理驾驶员；通信接口提供交警进行现场查询处罚的能力，同时也能让交警备份记录数据，以供今后鉴定使用。
图1是发明的系统框图。
图2(包括2-1、2-2)是本发明中座机的电原理图。
图3(包括3-1、3-2)是本发明中手持机的电原理图。
图4-1是座机信号接口电路中速度信号接口的原理图。
图4-2是座机信号接口电路中刹车信号接口的原理图。
图5是本发明座机嵌入式微处理器的原理图。
图6是本发明座机液晶控制电路的原理图。
图7是本发明座机USB通信接口的原理图。
图8是本发明座机无线/有线(UART)通信接口原理图。
图9是本发明座机实时时钟电路的原理图。
图10是本发明座机IC卡接口电路的原理图。
图11是本发明座机存储器电路的原理图。
图12是本发明手持机锂电池控制电路的原理图。
图13是本发明手持机液晶显示电路的原理图，图14是本发明手持机嵌入式微处理器的原理图。
图15是本发明手持机USB通信接口的原理图。
图16是本发明手持机无线/有线(UART)通信接口原理图。
图17是本发明手持机键盘控制电路的原理图。
图18是本发明手持机存储器电路的原理图。
具体实施例方式
如图1所示，本实施例由座机部分A和手持机部分B组成，其中，座机部分A包括座机嵌入式微处理器1、车速传感器2、座机信号接口电路3、座机存储器电路4、座机实时时钟电路5、按钮6、座机液晶控制电路7、座机IC卡接口电路8、蜂鸣器9、座机通信接口电路10。
手持机部分B包括手持机嵌入式微处理器11、手持机液晶显示电路12、手持机键盘控制电路13、手持机通信接口电路14、手持机锂电池控制电路15、手持机存储器电路16。
下面对本发明实施例的技术方案作进一步的阐述座机部分A
如图5所示，座机嵌入式微处理器1之集成块U6负责进行车速计算，数据存储，车速显示，超速判断，超速提醒以及通信等功能，为系统的核心部件。采用TI的MSP430F169，与外围器件采用IO总线方式进行连接。
如图5所示，座机嵌入式微处理器1之集成块U6的P1.0连接车速传感器2信号接口。P1.4连接按钮6。P1.6/P1.7/P2.5/P2.6/P2.7/P3.6/P3.7/P5.0～P5.7连接座机通信接口电路10。P2.0～P2.4/P4.0～P4.7连接座机液晶控制电路7。P6.0～P6.6连接座机实时时钟电路5。P3.0～P3.2连接座机IC卡接口电路8。P3.3～P3.4连接座机存储器电路4。P3.5连接蜂鸣器9。
车速传感器2采用霍尔传感器Z6 325 957 857.1，与变速箱软轴接头连接，将变速箱的输出转速转化为电信号。
如图4所示，座机信号接口电路3包括速度信号接口和刹车信号接口，速度信号接口具有上拉电阻R1，其信号线Speed连接座机嵌入式微处理器1之集成块U6的P1.0脚；刹车信号接口具有上拉电阻R2、R17，其信号线Signal 1、Signal 2连接座机嵌入式微处理器1之集成块U6的P1.1、P1.2脚。
如图11所示，座机存储器电路4采用非易失的EEPROM，ATMEL公司的AT24C512(U12、U13、U15、U16)。该芯片容量可以提供达500个小时的速度数据记录以及其他相关数据记录。同时，电路提供容量扩展预留，最高可以扩展8倍现有存储容量。调电以后还可以保存数据，无需备用电源。与微处理器采用I2C总线相连。I2C总线分为SCL，SDA两条信号线，连接微处理器P3.3和P3.4，该总线上可以挂接4个同样的存储设备。
如图9所示，座机实时时钟电路5中的时钟集成块U14(MAX1511w)采用MAXIM公司的RTC模块，可以为系统速度值提供时间参考，提供秒、分、时、日、星期、月、年等数据信息。时钟自带备用电池，可以在掉电情况下，保持10年的时间数据有效性。所述座机嵌入式微处理器1之集成块U6的P5.0～5.7脚及P6.0～6.4脚及P6.5/6.6分别与座机实时时钟电路5之集成块U14的数据总线D0～D7及地址总线A0～A4及控制总线we/oe相连接。
如图6所示，液晶采用清达HG128642-LY-LV。此器件的数据存储速度较慢，因此采用扩展IO的方式进行控制。微处理器通过数据总线将控制信号与数据信号，锁存到液晶的相应接口。即所述座机嵌入式微处理器1之集成块U6的P2.0～2.4脚及P4.0～4.7脚分别与座机液晶控制电路7之集成块U10的液晶控制线LcdCS1/LcdCS2/LcdDI/LcdRW/LcdE及液晶数据线LcdD0～LcdD7相连接。
如图10所示，驾驶员信息IC卡采用符合ISO7816的接触式IC卡，为方便记录驾驶员信息，采用的IC卡芯片是EEPROM芯片，ATMEL公司的AT24C01A。通过I2C总线与核心处理器相连，其SCL/SDA/SW连接微处理器U6的P3.0～P3.2。
座机通信接口电路10有两种形式，分别为usb接口和uart接口，图7所示的是座机usb通信接口，usb接口采用philips公司的PDIUSBD12芯片，该芯片通过8bit数据总线UsbD0～UsbD7连接微处理器P5.0～P5.7和5bit控制总线UsbInt/Usb CS连接微处理器P1.6/P1.7，UsbRd/UsbWr/UsbA连接微处理器P2.5～P2.7与核心处理器相连。usb接口支持usb1.1规范，提供数据查询与备份功能。图8所示的是座机无线/有线(UART)通信接口，uart接口能够提供无线/有线通信，供交警进行现场查询，uart接口通过Txd/Rxd两条信号线连接微处理器U6P3.6和P3.7。
手持机部分B如图14所示，手持机嵌入式微处理器11负责进行控制通信，控制数据存储，控制显示，接收键盘控制命令等功能，为系统的核心部件。本例集成块U6′采用TI的MSP430F169，与外围器件采用IO总线方式进行连接。其中，集成块U6′与各模块连接关系主要有，P1.4/P3.0/P3.1连接手持机键盘控制电路13。P1.6/P1.7/P2.5～P2.7/P3.6/P3.7/P5.0～P5.7连接手持机通信接口电路14。P2.0～P2.4/P4.0～P4.7连接手持机液晶显示电路12。P3.3/P3.4连接手持机存储器电路16。
如图13所示，微处理器11之集成块U6′的P4.0～P4.7及P2.0～P2.4与手持机液晶显示电路12之集成块U10′的数据线LcdD0～LcdD7及控制信号线LcdCS1/LcdCS2/LcdDI/LcdRW/LcdE相连接。
如图17所示，所述手持机嵌入式微处理器11之集成块U6′的P1.4与手持机键盘控制电路13之集成块U11′的键盘部分KeyInt相连接，手持机嵌入式微处理器11集成块U6′的P3.0/P3.1与手持机键盘控制电路13之集成块U11′的KeySDA/KeySCL信号线相连接。该电路提供“0～9”，以及“确定”，“取消”共12个按钮，其接口冗余可以提供16个按钮扩展。键盘芯片采用周立功公司的芯片zlg7290。
手持机通信接口电路14中的usb接口采用philips公司的PDIUSBD12芯片，支持usb1.1规范，提供数据查询与备份功能，usb接口电路如图15所示，8bit数据总线UsbD0～UsbD7连接微处理器P5.0～P5.7，5bit控制总线UsbInt/Usb CS连接微处理器P1.6/P1.7，UsbRd/UsbWr/UsbA连接微处理器P2.5～P2.7。uart接口能够提供无线/有线通信接口，供交警对座机进行现场查询，uart接口电路如图16所示。uart接口通过Txd/Rxd两条信号线连接微处理器P3.6和P3.7。
如图18所示，手持机存储器电路16采用非易失的EEPROM，ATMEL公司的AT24C512，同时，电路提供容量扩展预留，最高可以扩展16倍现有存储容量。调电以后还可以保存数据，无需备用电源。与微处理器采用I2C总线相连，I2C总线分为SCL，SDA两条信号线，连接微处理器P3.3和P3.4，该总线上可以挂接4个同样的存储设备。
图12所示的是手持机锂电池控制电路，手持机采用锂电池供电，同时提供电量检测和内置锂电池充电功能。锂电池控制电路采用MAXIM的锂电池管理芯片MAX1555ezk-t，该电路为全部电路提供3.3v工作电压，同时连接/CHG到微处理器11之集成块U6′的P1.4提供充电检测。
本发明的工作原理是车速传感器2将车速转换成与之相应的脉冲信号，该电信号进入座机信号接口电路3经过滤波、整形后，送入到座机嵌入式微处理器1进行计算、存储，该信号的正跳变都会触发微处理器产生一个中断信号，中断服务程序中对脉冲进行计数，或者信号的正跳变使计数器递增。
速度计算采用脉冲记数法。单位时间T内的脉冲数M乘上系数K(每个脉冲对应的距离数值，与系统自身参数有关)，就得到此采样周期内的平均速度值V＝M*K/T，其中M就是上述微处理器的计数值。同时，与系统实时时钟U14提供的时间数据，构成速度-时间数据，压缩以后存入系统非易失存储器AT24C512，进行保存。存储采用先入先出的形式，新存入的数据覆盖最早的数据。
速度获得以后，系统采用多种形式输出给驾车人。首先，采用蜂鸣器，液晶速度显示和背光闪烁的形式向驾车人进行超速提醒。当车速超过预设速度限制时，液晶屏上显示超速行驶，同时，蜂鸣器发出数声“滴”音。若速度降回速度限制线以下，液晶回到速度曲线显示功能。图5包含了蜂鸣器驱动电路。微处理器U6通过IO口操作输出PWM，通过限流电阻R8，使蜂鸣器鸣响；相反，输出固定电平则抑制蜂鸣器。
其次，液晶屏上可以显示最近一段时间(至少30分钟内)的车速曲线，以柱状图形式显示。
此外，系统还可以通过按钮进行参数标定。在速度计算中，系数K表示传感器单个脉冲对应的行驶距离，这个参数对不同的车型，不同的轮胎，不同的传感器，而变化很大，所以系统允许根据不同的车况来标定参数K。首先，利用手持机控制座机进入标定界面；然后行驶，系统自动记录传感器信号数量，行驶完1公里，停车；然后利用键盘进行确认，系统自动计算出K，标定完成。
权利要求
1.一种多功能汽车速度监测装置，其特征在于它由座机部分(A)和手持机部分(B)组成，其中，座机部分(A)包括座机嵌入式微处理器(1)，用于进行车速计算、数据存储、车速显示、超速判断、超速提醒及通信；车速传感器(2)，用于将变速箱的输出转速转化为电信号；座机信号接口电路(3)，用于将车速传感器输出的电信号进行滤波、整形后送入微处理器进行计算和存储；座机存储器电路(4)，采用非易失的存储器；座机实时时钟电路(5)，为系统速度值提供时间参考，提供秒、分、时、日、星期、月、年等数据数据信息；座机IC卡接口电路(8)，用于提供驾驶员与记录信息的对应关系；座机通信接口电路(10)，即能以有线或无线的方式与所述手持机部分(B)通信，又能将查询或备份的信息供电脑进一步的分析、整理和保存；手持机部分(B)包括手持机嵌入式微处理器(11)，用于控制数据存储、控制显示、接收键盘控制命令；手持机通信接口电路(14)，利用有线或无线通信接口从座机获取记录信息，或将手持机记录信息上载至电脑作进一步分析和整理；手持机锂电池控制电路(15)，为全部电路提供3.3V工作电压；手持机存储器电路(16)，采用非易失的存储器。
2.根据权利要求1所述的多功能汽车速度监测装置，其特征在于所述座机信号接口电路(3)包括速度信号接口和刹车信号接口，速度信号接口具有上拉电阻R1，其信号线Speed连接座机嵌入式微处理器(1)之集成块U6的P1.0脚；刹车信号接口具有上拉电阻R2、R17，其信号线Signal1、Signal2连接座机嵌入式微处理器(1)之集成块U6的P1.1、P1.2脚。
3.根据权利要求1所述的多功能汽车速度监测装置，其特征在于所述座机嵌入式微处理器(1)之集成块U6的P3.5脚与蜂鸣器(9)相连接。
4.根据权利要求1所述的多功能汽车速度监测装置，其特征在于所述座机嵌入式微处理器(1)之集成块U6的P1.4脚与按钮(6)相连接。
5.根据权利要求1所述的多功能汽车速度监测装置，其特征在于所述座机嵌入式微处理器(1)之集成块U6的P2.0～2.4脚及P4.0～4.7脚分别与座机液晶控制电路(7)之集成块U10的液晶控制线LcdCS1/LcdCS2/LcdDI/LcdRW/LcdE及液晶数据线LcdD0～LcdD7相连接。
6.根据权利要求1所述的多功能汽车速度监测装置，其特征在于所述座机嵌入式微处理器(1)之集成块U6的P3.0～3.2脚与座机IC卡接口电路(8)之集成块U11的SCL/SDA/SW相连接。
7.根据权利要求1所述的多功能汽车速度监测装置，其特征在于所述座机嵌入式微处理器(1)之集成块U6的P5.0～5.7脚及P6.0～6.4脚及P6.5/6.6分别与座机实时时钟电路(5)之集成块U14的数据总线D0～D7及地址总线A0～A4及控制总线we/oe相连接。
8.根据权利要求1所述的多功能汽车速度监测装置，其特征在于座机通信接口电路(10)和手持机通信接口电路(14)均采用usb接口和uart接口两种模式。
9.根据权利要求1所述的多功能汽车速度监测装置，其特征在于所述手持机嵌入式微处理器(11)之集成块U6′的P4.0～P4.7及P2.0～P2.4与手持机液晶显示电路(12)之集成块U10′的数据线LcdD0～LcdD7及控制信号线LcdCS1/LcdCS2/LcdDI/LcdRW/LcdE相连接。
10.根据权利要求1所述的多功能汽车速度监测装置，其特征在于所述手持机嵌入式微处理器(11)之集成块U6′的P1.4与手持机键盘控制电路(13)之集成块U11′的键盘部分KeyInt相连接，手持机嵌入式微处理器(11)之集成块U6′的P3.0/P3.1与手持机键盘控制电路(13)之集成块U11′的KeySDA/KeySCL信号线相连接。
全文摘要
本发明涉及一种多功能汽车速度监测装置。本发明所要解决的技术问题是提供一种既能帮助驾车人安全行驶，又能为交通部门提供一个新的交通管理工具，可以现场查询车辆行驶信息，也可以为交通事故提供鉴定数据的多功能汽车速度监测装置。解决该问题的技术方案是监测装置由座机部分和手持机部分组成，座机部分包括座机嵌入式微处理器；座机信号接口电路；座机存储器电路；座机实时时钟电路；座机IC卡接口电路；座机通信接口电路。手持机部分包括手持机嵌入式微处理器；手持机通信接口电路；手持机锂电池控制电路；手持机存储器电路。本发明可用于机动车辆及与交通警察配备。
文档编号G07C5/00GK1727903SQ20051004989
公开日2006年2月1日 申请日期2005年5月30日 优先权日2005年5月30日
发明者王伟成 申请人:王伟成