CN100474345C - 机动车记录仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机动车记录仪，其特征在于：由输入接口电路(1)、中央处理电路(2)、电源电路(3)、信号处理电路(4)和磁卡存储电路(5)组成，所述输入接口电路(1)输出数字信号给所述中央处理电路(2)，中央处理电路(2)对数字信号处理后，分输出数据信息给信号处理电路(4)，信号处理电路(4)再发送给所述磁卡存储电路(5)，同时，所述磁卡存储电路(5)输出信号给所述信号处理电路(4)，再发送给所述中央处理电路(2)的二个输入端(PB0)和(RC4)。本发明的显著效果是：本发明结构简单，成本低廉，占用空间小，可以在恶劣的环境中正常使用，能方便获取动态数据，降低检测费用，工作时间长，增强了检测效果。

Description

机动车记录仪

技术领域

本发明属于数据信息采集领域，具体地说，是一种专门用于机动车行车数据信息采集和存储的机动车记录仪。

背景技术

目前，在机动车行车数据信息采集领域中，大量有效的实验是保证新开发产品质量的前提，实验中采集到的数据是开发人员能够直接面对的最有效最真实的实验反馈。由于没有行车数据信息采集的专用仪器，如果要动态监测数据信息，只能在车辆行使状态下，由试车人员背上一个笔记本电脑与车辆的电子控制单元ECU插接，进行数据采集，或在实验室里将车原地发动采集车辆的部分数据，进行静态数据采集，这都使得行车时的数据采集费用昂贵且不方便，静态数据采集更无法采集真实行车时数据。而且根据目前笔记本电脑的工作时间，一般最多能采集3、4个小时，环境如果比较恶劣或电脑本身有故障，笔记本电脑可能就无法使用。

其缺点是：没有行车数据信息采集的专用仪器，无法全天候检测机动车行车数据，要获取动态数据，必须要试车人员背上一个笔记本电脑随车检测，检测费用昂贵且不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种机动车记录仪，能够全天候检测机动车行车数据，不需要试车人员随车检测，就能方便获取动态数据，并能降低检测费用。

为达到上述目的，本发明的具体方案，涉及一种机动车记录仪，其关键在于：由输入接口电路、中央处理电路、电源电路、信号处理电路和磁卡存储电路组成，其中电源电路为各单元电路提供电源，所述输入接口电路的输入口是插针J2，该插针J2的一个引脚连接有电阻R11的一端，电阻R11的另一端输出数字信号给所述中央处理电路的输入端TX，插针J2的另一个引脚连接有电阻R10的一端，电阻R10的另一端输出数字信号给所述中央处理电路的输入端RC，中央处理电路为单片机电路，该中央处理电路对数字信号处理后，分别由输出端PB1端、SCK端和SDO端用SPI方式输出数据信息给信号处理电路，信号处理电路实现三路信号的保护隔离，再发送给所述磁卡存储电路的输入端CS端、CLK端和SDOUT端，磁卡存储电路实现对数据信息的处理及存储，同时，所述磁卡存储电路的输出端WP端和SDI端输出二路传输信号给所述信号处理电路，信号处理电路实现二路传输信号的保护隔离，再发送给所述中央处理电路的二个输入端PB0和RC4。

输入接口电路的输入口插针J2接收机动车电子控制单元ECU的数据信号，并发送给中央处理电路。

整个装置结构简单，成本低廉，占用空间小，可以在恶劣的环境中正常使用，在试车时放在后备箱里或粘在车身上，不需要试车人员随车检测，就能方便获取动态数据，降低检测费用。其中磁卡存储电路采用SD卡技术，由目前4G的SD卡容量来算，其电源由车载电瓶提供，功耗很低基本不影响电瓶的工作时间。一张卡最大可以连续使用372个小时，按8小时工作制就是46天，延长了检测时间，增强了检测效果。

电源电路接收电瓶电源输入的9～14V，输出5V和3.3V的工作电源；输入接口电路实现中央处理电路与外部的电子控制单元ECU的联系，接收外部数字信号送入中央处理电路；中央处理电路对信号处理过后用SPI方式和SD卡实现通信，并将数据存入SD卡中。

所述信号处理电路由五路电平转换电路组成；

其中第一路电平转换电路由逻辑与门U2B、电阻R16、接地电阻R17、上拉电阻R18和电容C17组成，所述电阻R16一端为电平转换电路的输入端，该输入端连接中央处理电路的PB1端，另一端连接逻辑与门U2B的二个输入端，二输入端与地之间串接有所述接地电阻R17，逻辑与门U2B的输出端作为电平转换电路的输出端CS输出片选信号CS给所述磁卡存储电路的CS端，该输出端CS串所述上拉电阻R18后，再与电源Vcc连接，输出端CS还串接所述电容C17后，再与地连接进行波形调整；

第二、三路电平转换电路与所述第一路电平转换电路结构一致，其区别在于：

第二路电平转换电路的输入端连接中央处理电路的SCK端，输出端CLK输出时钟信号给所述磁卡存储电路的CLK端；

第三路电平转换电路的输入端连接中央处理电路(2)的SDO端，输出端SDOUT输出数字信号给所述磁卡存储电路的SDOUT端；

其中第四路电平转换电路由逻辑与门U5C、电阻R6、上拉电阻R7和电容C8组成，所述磁卡存储电路的SDI端连接电平转换电路的输入端，即逻辑与门U5C的二个输入端，二个输入端与5V电源之间串接所述电阻R6，逻辑与门U5C的输出端RC4，即电平转换电路的输出端输出数字信号给所述中央处理电路的输入端RC4，该输入端RC4串上拉电阻R7与电源Vcc连接，输出端RC4还串接电容C8与地连接进行波形调整；

第五路电平转换电路与所述第四路电平转换电路结构一致，其区别在于：

其中第五路电平转换电路的输入端接收磁卡存储电路的WP端的信号，第五路电平转换电路的输出端发送信号给中央处理电路的输入端PB0。

由于中央处理电路和磁卡存储电路的工作电压不同，由五路电平转换电路来实现信号的正常通信。

所述磁卡存储电路为SD卡电路，其电源端接3.3V电源，该电源端与地之间串有电容C9。

所述中央处理电路为MCU单片机电路，中央处理电路内设置有：

用于初始化SD卡的装置；由MCU按照SD卡的规范协议激活SD卡，使之进入可操作模式；

用于读保护区信息的装置；读取SD卡内原有的数据信息并将其作为起始参数；

用于延时的装置；延时等待外部的ECU正常工作；

用于与ECU建立通信单元的装置；在获得ECU正常工作的信号后，开始采集ECU的工作数据；

用于在SD卡中写文件名称和文件大小等基本信息的装置；在SD卡中建立文本，便于数据信息归类存入SD卡；

用于等待数据接收完成的装置；按基本单位一块512字节，将数据放入缓冲区；

用于验证并将数据写入SD卡有效区域的装置；当数据存满512字节，就由缓冲区写入SD卡的有效区域；

用于写保护的装置；将运行地址等重要信息保护到固定地址；

用于判断SD卡是否已经充满的装置；

当SD卡未被充满，则返回所述用于在SD卡中写文件名称和文件大小等基本信息的装置；

当SD卡已经充满，则执行用于退出并提示换卡的装置。

对数据的接收是由中断完成，数据一旦充满了缓冲区就将标志位置一。在对SD卡进行读、写等操作时是按基本单位一块512个字节操作的，当数据存满512字节后，就由缓冲区写入SD卡，每写满16K就重新写一次文件的名称，备份一次重要的数据，并将文件的容量扩充一次。当SD卡写满后指示灯会提示换卡。

本发明的显著效果是：本发明结构简单，成本低廉，占用空间小，可以在恶劣的环境中正常使用，在试车时放在后备箱里或粘在车身上，不需要试车人员随车检测，就能方便获取动态数据，降低检测费用，其电源由车载电瓶提供，功耗很低基本不影响电瓶的工作时间，SD卡容量大，工作时间长，增强了检测效果。它可以随时随地的采集数据，使用方便可靠。

附图说明

图1是输入接口电路的原理图；

图2是中央处理电路的原理图；

图3是电源电路的原理图；

图4是信号处理电路的原理图；

图5是磁卡存储电路的原理图；

图6是本发明的电路原理框图

图7是中央处理电路的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、2、3、4、5、6所示：一种机动车记录仪，由输入接口电路1、中央处理电路2、电源电路3、信号处理电路4和磁卡存储电路5组成，其中电源电路3为各单元电路提供电源，所述输入接口电路1的输入口是插针J2，该插针J2的一个引脚连接有电阻R11的一端，电阻R11的另一端输出数字信号给所述中央处理电路2的输入端TX，插针J2的另一个引脚连接有电阻R10的一端，电阻R10的另一端输出数字信号给所述中央处理电路2的输入端RC，中央处理电路2为单片机电路，该中央处理电路2对数字信号处理后，分别由PB1端、SCK端和SD0端用SPI方式输出数据信息给信号处理电路4，信号处理电路4实现三路信号的保护隔离，再发送给所述磁卡存储电路5的CS端、CLK端和SDOUT端，磁卡存储电路5实现对数据信息的处理及存储，同时，所述磁卡存储电路5的WP端和SDI端输出二路传输信号给所述信号处理电路5，信号处理电路4实现二路传输信号的保护隔离，再发送给所述中央处理电路2的二个输入端PB0和RC4。

中央处理电路2的型号为PIC16F87。

整个装置结构简单，成本低廉，占用空间小，可以在恶劣的环境中正常使用，在试车时放在后备箱里或粘在车身上，不需要试车人员随车检测，就能方便获取动态数据，降低检测费用。其中磁卡存储电路5采用SD卡技术，由目前4G的SD卡容量来算，其电源由车载电瓶提供，功耗很低基本不影响电瓶的工作时间。一张卡最大可以连续使用372个小时，按8小时工作制就是46天，延长了检测时间，增强了检测效果。

如图3所示：电源电路3包括一个5V三端和一个3.3V三端，其中5V三端为7805，其输入端连接机动车的电瓶电源，输出端为其他单元提供5V电源的同时，也与3.3V三端的输入端连接为其提供电源，3.3V三端为1117-3.3，其输出端为其他单元提供3.3V电源。

电源电路3接收电瓶电源输入的9～14V，输出5V和3.3V的工作电源；输入接口电路1实现中央处理电路2与外部的电子控制单元ECU的联系，接收外部数字信号送入中央处理电路2；中央处理电路2对信号处理过后用SPI方式和SD卡实现通信，并将数据存入SD卡中。

如图4所示：所述信号处理电路4由五路电平转换电路组成；其型号为74F08。

其中第一路电平转换电路由逻辑与门U2B、电阻R16、接地电阻R17、上拉电阻R18和电容C17组成，所述电阻R16一端连接中央处理电路2的PB1端，另一端连接逻辑与门U2B的二个输入端，二输入端与地之间跨有所述接地电阻R17，逻辑与门U2B的输出端CS输出片选信号给所述磁卡存储电路5的CS端，该输出端CS串所述上拉电阻R18后，再与电源Vcc连接，输出端CS还串接所述电容C17后，再与地连接进行波形调整；

其中第二路电平转换电路由逻辑与门U2D、电阻R2、接地电阻R3、上拉电阻R9和电容C5组成，所述电阻R2一端连接中央处理电路2的SCK端，另一端连接逻辑与门U2D的二个输入端，二输入端与地之间跨有所述接地电阻R3，逻辑与门U2D的输出端CLK输出时钟信号给所述磁卡存储电路5的CLK端，该输出端CLK串上拉电阻R9与电源Vcc连接，输出端CLK还串接电容C5与地连接进行波形调整；

其中第三路电平转换电路由逻辑与门U2C、电阻R4、接地电阻R5、上拉电阻R8和电容C6组成，所述电阻R4一端连接中央处理电路2的SDO端，另一端连接逻辑与门U2C的二个输入端，二输入端与地之间跨有所述接地电阻R5，逻辑与门U2C的输出端SDOUT输出数字信号给所述磁卡存储电路5的SDOUT端，该输出端SDOUT串上拉电阻R8与电源Vcc连接，输出端SDOUT还串接电容C6与地连接进行波形调整；

其中第四路电平转换电路由逻辑与门U5C、电阻R6、上拉电阻R7和电容C8组成，所述磁卡存储电路5的SDI端连接逻辑与门U5C的二个输入端，二个输入端与5V电源之间串接所述电阻R6，逻辑与门U5C的输出端RC4输出数字信号给所述中央处理电路2的输入端RC4，该输入端RC4串上拉电阻R7与电源Vcc连接，输出端RC4还串接电容C8与地连接进行波形调整；

其中第五路电平转换电路由逻辑与门U5A、电阻R20、上拉电阻R19和电容C7组成，所述磁卡存储电路5的WP端连接逻辑与门U5A的二个输入端，二个输入端与5V电源之间串接所述电阻R20，逻辑与门U5A的输出端PB0输出数字信号给所述中央处理电路2的输入端PB0，该输入端PB0串上拉电阻R19与电源Vcc连接，输出端PB0还串接电容C7与地连接进行波形调整。

由于中央处理电路2和磁卡存储电路5的工作电压不同，由五路电平转换电路来实现信号的正常通信。

如图5所示：所述磁卡存储电路5为SD卡电路，其电源端接3.3V电源，该电源端与地之间串有电容C9。

磁卡存储电路5还可以采用MMC卡或FC卡，为以后的扩展性和兼容性提供支持。

本装置预留有数据采集的扩展接口：在所述输入接口电路1设置插针J1与所述中央处理电路2的MCLR端、PB6、PB7端连接。

如图7所示：所述中央处理电路2为MCU单片机电路，中央处理电路2内设置有：

用于初始化SD卡的装置；由MCU按照SD卡的规范协议激活SD卡，使之进入可操作模式；

用于读保护区信息的装置；读取SD卡内原有的数据信息并将其作为起始参数；

用于延时的装置；延时等待外部的ECU正常工作；

用于与ECU建立通信单元的装置；在获得ECU正常工作的信号后，开始采集ECU的工作数据；

用于在SD卡中写文件名称和文件大小等基本信息的装置；在SD卡中建立文本，便于数据信息归类存入SD卡；

用于等待数据接收完成的装置；按基本单位一块512字节，将数据放入缓冲区；

用于验证并将数据写入SD卡有效区域的装置；当数据存满512字节，就由缓冲区写入SD卡的有效区域；

用于写保护的装置；将运行地址等重要信息保护到固定地址；

用于判断SD卡是否已经充满的装置；

当SD卡未被充满，则返回所述用于在SD卡中写文件名称和文件大小等基本信息的装置；

当SD卡已经充满，则执行用于退出并提示换卡的装置。

对数据的接收是由中断完成，数据一旦充满了缓冲区就将标志位置1。在对SD卡进行读、写等操作时是按基本单位一块512个字节操作的，当数据存满512字节后，就由缓冲区写入SD卡，每写满16K就重新写一次文件的名称，备份一次重要的数据，并将文件的容量扩充一次。当SD卡写满后指示灯会提示换卡。

其工作情况如下：将本发明安装在摩托等机动车后备箱里或粘在车身上，输入接口电路1与车上的ECU连接，电源电路3与摩托车电瓶电源连接，通过中央处理电路2接收需要采集的参数，经过预先制定的协议进行处理和保护后，直接写入SD卡保存起来。它可以随时随地的采集数据。

Claims (4)

1、一种机动车记录仪，其特征在于：由输入接口电路(1)、中央处理电路(2)、电源电路(3)、信号处理电路(4)和磁卡存储电路(5)组成，其中电源电路(3)为各单元电路提供电源，所述输入接口电路(1)的输入口是插针J2，该插针J2的一个引脚连接有电阻R11的一端，电阻R11的另一端输出数字信号给所述中央处理电路(2)的输入端TX，插针J2的另一个引脚连接有电阻R10的一端，电阻R10的另一端输出数字信号给所述中央处理电路(2)的输入端RC，中央处理电路(2)为单片机电路，该中央处理电路(2)对数字信号处理后，分别由输出端PB1端、SCK端和SDO端用SPI方式输出数据信息给信号处理电路(4)，信号处理电路(4)实现三路信号的保护隔离，再发送给所述磁卡存储电路(5)的输入端CS端、CLK端和SDOUT端，磁卡存储电路(5)实现对数据信息的处理及存储，同时，所述磁卡存储电路(5)的输出端WP端和SDI端输出二路传输信号给所述信号处理电路(4)，信号处理电路(4)实现二路传输信号的保护隔离，再发送给所述中央处理电路(2)的二个输入端PBO和RC4。

2、根据权利要求1所述的机动车记录仪，其特征在于：所述信号处理电路(4)由五路电平转换电路组成；

其中第一路电平转换电路由逻辑与门U2B、电阻R16、接地电阻R17、上拉电阻R18和电容C17组成，所述电阻R16一端为电平转换电路的输入端，该输入端连接中央处理电路(2)的PB1端，另一端连接逻辑与门U2B的二个输入端，二输入端与地之间串接有所述接地电阻R17，逻辑与门U2B的输出端作为电平转换电路的输出端CS输出片选信号CS给所述磁卡存储电路(5)的CS端，该输出端CS串所述上拉电阻R18后，再与电源Vcc连接，输出端CS还串接所述电容C17后，再与地连接进行波形调整；

第二、三路电平转换电路与所述第一路电平转换电路结构一致，其区别在于：

第二路电平转换电路的输入端连接中央处理电路(2)的SCK端，输出端CLK输出时钟信号给所述磁卡存储电路(5)的CLK端；

第三路电平转换电路的输入端连接中央处理电路(2)的SDO端，输出端SDOUT输出数字信号给所述磁卡存储电路(5)的SDOUT端；

其中第四路电平转换电路由逻辑与门U5C、电阻R6、上拉电阻R7和电容C8组成，所述磁卡存储电路(5)的SDI端连接电平转换电路的输入端，即逻辑与门U5C的二个输入端，二个输入端与5V电源之间串接所述电阻R6，逻辑与门U5C的输出端RC4，即电平转换电路的输出端输出数字信号给所述中央处理电路(2)的输入端RC4，该输入端RC4串上拉电阻R7与电源Vcc连接，输出端RC4还串接电容C8与地连接进行波形调整；

第五路电平转换电路与所述第四路电平转换电路结构一致，其区别在于：

其中第五路电平转换电路的输入端接收磁卡存储电路(5)的WP端的信号，第五路电平转换电路的输出端发送信号给中央处理电路(2)的输入端PBO。

3、根据权利要求1所述的机动车记录仪，其特征在于：所述磁卡存储电路(5)为SD卡电路，其电源端接3.3V电源，该电源端与地之间串有电容C9。

4、根据权利要求1或3所述的机动车记录仪，其特征在于：所述中央处理电路(2)内设置有：

用于初始化SD卡的装置；

用于读保护区信息的装置；

用于延时的装置；

用于与ECU建立通信单元的装置；

用于在SD卡中写文件名称和文件大小等基本信息的装置；

用于等待数据接收完成的装置；

用于验证并将数据写入SD卡有效区域的装置；

用于写保护的装置；

用于判断SD卡是否已经充满的装置；

当SD卡未被充满，则返回所述用于在SD卡中写文件名称和文件大小等基本信息的装置；

当SD卡已经充满，则执行用于退出并提示换卡的装置。

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