專利名稱：數(shù)字式汽車行車參數(shù)顯示記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種用于顯示和記錄汽車的行車參數(shù)的裝置，它為駕駛員和管理人員提供服務(wù)。
目前，數(shù)字式儀表顯示系統(tǒng)和參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)已被認(rèn)為是汽車電子產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。國內(nèi)雖已有人作了一些工作，但往往只考慮一個(gè)方面或個(gè)別數(shù)據(jù)，表現(xiàn)出系統(tǒng)上的不完整性和數(shù)據(jù)上的不完整性，功能單一、未能充分發(fā)揮微電腦的作用，數(shù)據(jù)不完整，不能提供重要的時(shí)間參數(shù)及其它有關(guān)參數(shù)。
本實(shí)用新型的目的在于充分發(fā)揮微電腦的功能，提供了一套數(shù)字式儀表系統(tǒng)來增加數(shù)據(jù)指示的準(zhǔn)確性和判讀的方便性。同時(shí)，這套系統(tǒng)還將記錄下一些重要行車參數(shù)，為交通管理、運(yùn)輸管理的科學(xué)化提供幫助。本實(shí)用新型作為儀表使用時(shí)，其指示內(nèi)容主要有標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間(北京時(shí)間)瞬時(shí)車速，行車?yán)锍?，行車時(shí)間等。同時(shí)，該儀器留有與其它汽車儀表或傳感器的接口，可以指示其它數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型在顯示行車參數(shù)的同時(shí)，自動(dòng)記錄下有關(guān)參數(shù)，包括本次行車?yán)锍?，本次行車所用時(shí)間(不含停車時(shí)間)，本次行車中的最大車速及發(fā)生時(shí)間(北京時(shí)間)，停車前15秒內(nèi)車速變化情況及停車時(shí)間(北京時(shí)間)，累計(jì)行車?yán)锍?，累?jì)行車時(shí)間(不含停車時(shí)間)。上述參數(shù)中與車速有關(guān)的參數(shù)是為交通管理部門提供的，其它參數(shù)則可用于運(yùn)輸管理。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的

圖1為其原理方塊圖，其中1為車速傳感器，2為其它參數(shù)傳感器，3為脈沖整型和匹配電路，4為計(jì)數(shù)器，5為多路模擬開關(guān)，6為A／D轉(zhuǎn)換器，7為單片計(jì)算機(jī)及外圍電路，8為小數(shù)點(diǎn)譯碼電路，9為數(shù)碼位選信號譯碼器，10為數(shù)碼段選信號譯碼器，11為數(shù)碼管，12為微型打印機(jī)，13為汽車電瓶，14為取樣電路，15為穩(wěn)壓電路，16為充電控制電路，17為備份電瓶，18為可控硅切換電路，19為二極管網(wǎng)絡(luò)，20為除單片機(jī)及少量外圍電路以外的電路，21為車型開關(guān)，22為操作鍵盤，從系統(tǒng)功能講，它是集數(shù)字式儀表和參數(shù)記錄儀于一體的綜合儀表。
時(shí)間的測量是通過單片計(jì)算機(jī)7內(nèi)部分頻電路對晶振信號分頻并經(jīng)內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)而獲得以″秒″為單位的時(shí)間量。記錄儀利用″秒″基準(zhǔn)信號，一方面形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)二十四小時(shí)制時(shí)鐘，向司機(jī)指示北京時(shí)間，另一方面為定時(shí)采樣提供以一秒為間隔的時(shí)間控制信號。
圖3是車速傳感器電路圖；車速的測量是車速傳感器1采用集成化霍爾傳感器來測量車速，它是一個(gè)中心轉(zhuǎn)軸式組件，磁鋼固定在轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)?；魻杺鞲衅鞴潭ㄔ谕鈿ど?，整個(gè)組件串接在連接原有車速／里程表的軟軸的一端上，無須改裝汽車的任何結(jié)構(gòu)，并不影響原有儀表的功能。車速傳感器輸出信號通過脈沖整形和匹配電路3及由74LS390組成的計(jì)數(shù)器4送入單片計(jì)算機(jī)7，車速傳感器外形為螺栓狀，易于安裝。當(dāng)汽車行駛時(shí)，軟軸帶動(dòng)車速傳感器1上的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾傳感器將車速信號轉(zhuǎn)換成頻率與之成比例的脈沖信號，輸經(jīng)單片計(jì)算機(jī)7。
設(shè)車速為v、軟軸轉(zhuǎn)速為n，則v＝knk為比例系數(shù)。若磁鋼數(shù)為N，則霍爾傳感器的輸出信號頻率為f＝Nn因此，車速
v＝kf／N由于對車速信號的采樣間隔為一秒，并且采用對脈沖信號計(jì)數(shù)的方式測頻。因此，一秒內(nèi)所計(jì)數(shù)即為脈沖頻率f。
由于最小計(jì)數(shù)值為1，因此，最小可分辨速度(即分辨率)為v＝k／N此式表明，車速分辨率與磁鋼數(shù)成反比。為避免車速傳感器1體積過大，取N＝4。
本實(shí)用新型以單片計(jì)算機(jī)7為核心實(shí)現(xiàn)對信號的處理。當(dāng)獲得時(shí)間、車速信號后經(jīng)過適當(dāng)處理即可得到所需數(shù)據(jù)。
已知v＝kf／N令k＝k／N則有v＝kf對于某一類型汽車，k為常數(shù)。
單片計(jì)算機(jī)7啟動(dòng)計(jì)數(shù)器4后，通過內(nèi)部定時(shí)控制時(shí)間，當(dāng)計(jì)數(shù)時(shí)間達(dá)一秒后，讀取計(jì)數(shù)值f，根據(jù)上式即可計(jì)算出車速v。
當(dāng)車速已知時(shí)，里程按下述方法計(jì)算已知1公里／小時(shí)等于0.2778米／秒，這表明，當(dāng)車速為1公里／小時(shí)時(shí)，汽車在1秒內(nèi)行駛0.2778米。因此若車速為v(公里／小時(shí))，則1秒內(nèi)行駛里程為0.2778(米)。
將次數(shù)據(jù)在單片計(jì)算機(jī)7逐秒累加，即可得到汽車的行駛里程。
為了適應(yīng)于不同的車型，做到一機(jī)多用，設(shè)置了車型開關(guān)21，圖2為車型開關(guān)電路圖；單片計(jì)算機(jī)在計(jì)算v時(shí)要讀入開關(guān)狀態(tài)，判斷本裝置儀表在那一種車型上，從而選擇合理的比例系數(shù)k。
為了記錄剎車前15秒的車速變化情況，本實(shí)用新型采用循環(huán)記錄的方式，始終保持車速為零前15秒內(nèi)每秒一點(diǎn)的車速數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄下車速為零的時(shí)刻。
對于其它參數(shù)(如耗油量、噸公里等)通過其它參數(shù)傳感器2將相應(yīng)的模擬信號經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器6轉(zhuǎn)換成并行數(shù)字信號后讀入單片計(jì)算機(jī)7內(nèi)，經(jīng)單片計(jì)算機(jī)7計(jì)算即可獲得相應(yīng)參數(shù)。車速被實(shí)時(shí)地送經(jīng)數(shù)碼管11顯示外，其它參數(shù)被存入單片計(jì)算機(jī)7內(nèi)部RAM，由操作鍵盤22選擇需要的參數(shù)顯示和打印。圖4是小數(shù)點(diǎn)譯碼電路圖由74LS04組成的小數(shù)點(diǎn)譯碼電路8，由74LS138構(gòu)成的數(shù)碼位選信號譯碼器9，由CD4511組成的數(shù)碼段選信號譯碼器10，六個(gè)發(fā)光二極管數(shù)碼管組成數(shù)碼管11，從單片計(jì)算機(jī)7輸出的信號經(jīng)小數(shù)點(diǎn)譯碼器8、數(shù)碼位選信號譯碼器9、數(shù)碼段選信號譯碼器10，送到數(shù)碼管11顯示出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，同時(shí)亦可由微型打印機(jī)12打印出相應(yīng)數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型記錄累計(jì)里程等數(shù)據(jù)，為了避免因受更換電瓶等原因造成數(shù)據(jù)丟失，采用雙電源供電。當(dāng)某種原因使汽車電瓶13無法供電時(shí)，裝于裝置內(nèi)部的備份電瓶17在充電控制電路16作用下自動(dòng)供電，以便維持?jǐn)?shù)據(jù)。在意外事故中這種方式可以使記錄的數(shù)據(jù)保留下來。為了延長備份電瓶17的供電時(shí)間應(yīng)盡量減少耗電量，采取的辦法是通過二極管網(wǎng)絡(luò)19使汽車電瓶斷電時(shí)備份電源僅向含有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的單片計(jì)算機(jī)7供電。
考慮到汽車電瓶要為汽車啟動(dòng)提供能量，在汽車較長時(shí)間停開時(shí)應(yīng)盡量少消耗電瓶所儲(chǔ)電能，以免影響起動(dòng)，本裝置儲(chǔ)存有累計(jì)數(shù)據(jù)，汽車停車時(shí)不能斷電，所以在這種情況下必須減少供電電流。
圖5為電源電路，有12v的汽車電瓶(圖1中的13)和6v的備份電瓶(圖1中的17)R4C為取樣電路(圖1中的14)，DG2、DG3組成充電控制電路(圖1中的16)，DG4、TIC106組成可控硅切換電路(圖1中的18)，7805構(gòu)成穩(wěn)壓電路(圖1中的15)，D、D、D組成二極管網(wǎng)絡(luò)(圖1中的19)，為了減少供電電流，采取如下方法當(dāng)車速為零，單片機(jī)向BCD七段譯碼器輸出非BCD碼，關(guān)閉顯示器。這使得電源電路中取樣電路14、R4C上的壓降減少，DG3晶體管基極電位上升，而導(dǎo)致DG2晶體管基極電位下降，DG2處于截止?fàn)顟B(tài)，停止經(jīng)備份電瓶充電。關(guān)閉顯示器和充電電路后、供電電流從0.6A降到0.31A。這對停車時(shí)間較長的情況來講是很有用的。
由于顯示器是通過軟件操作來關(guān)閉的，因此，按操作鍵盤22時(shí)，顯示器仍可工作，但它按預(yù)定的程序?qū)?shù)據(jù)顯示完后又自動(dòng)關(guān)閉。汽車開動(dòng)后，顯示器自動(dòng)恢復(fù)正常工作，同時(shí)，備份電源的充電電路也工作。此時(shí)，由于汽車發(fā)電機(jī)在給其電瓶充電，因此紀(jì)錄儀消耗的電能實(shí)際上來自發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式汽車行車參數(shù)顯示記錄儀，是由車速傳感器、單片計(jì)算機(jī)、顯示器、供電電源等部分組成，其特征在于車速傳感器是采用集成化霍爾傳感器，單片計(jì)算機(jī)輸出信號的種類由操鍵盤控制，顯示器是由六個(gè)二極管數(shù)碼管組成，供電電源由雙電源組成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種用于顯示和記錄汽車行車參數(shù)的裝置。它是一種集數(shù)字儀表和行車參數(shù)監(jiān)測儀于一體的儀器，可為交通管理、運(yùn)輸管理部門提供管理所需的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、瞬時(shí)車速、行車?yán)锍獭⑿熊嚂r(shí)間、停車前15秒內(nèi)車速變化等參數(shù)。它以單片計(jì)算機(jī)為核心，將通過傳感器測得的行車參數(shù)直接通過數(shù)字顯示器提供給司機(jī)，使司機(jī)能了解車輛運(yùn)行情況。儀器同時(shí)記錄下有關(guān)參數(shù)，必要時(shí)可以從顯示器上讀出，儀器采用帶備份電源的低耗電方式供電。
文檔編號G01C23/00GK2119640SQ9122511
公開日1992年10月21日 申請日期1991年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月13日
發(fā)明者商建學(xué), 張仲模, 朱堅(jiān)義, 吳杰芝 申請人:中國人民解放軍空軍第一航空技術(shù)?？茖W(xué)?？蒲兄行?br>