CN101122609A - 汽车限速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车限速器，包括：从所述测速传感器接收所述脉冲信号并将其转换成规则矩形脉冲信号的车速采样器；在预定时间对所述车速采样装置输出的矩形脉冲信号计数的计数器；把所述计数器的计数值换算成汽车实际速度值的计算装置；数据存储器，用于至少存储预先设置的限速值；将所述计算装置输出的实际速度值与预先设置的限速值进行比对的比较器，当实际速度大于预先设置的限速值时，该比较器输出报警信号；接收所述比较器输出的报警信号，发出报警信号的超速报警器。本发明的上述结构可以保证，当车辆实际速度超过预先设置的限速值时，由超速报警器发出声/光报警信号，以提示用户减速。

Description

汽车限速器

技术领域

本发明涉及一种限速装置，特别涉及一种限制汽车、柴油车等车辆速度的汽车限速器。

背景技术

近几年，随着人们生活条件的改变，汽车制造商的激烈竞争，车价不断地下降，私家车发展的势头尤为猛烈，全国乘用车联席会议公布的最新统计数据显示，12月全国乘用车销量再创历史新高，达到45.5万辆，环比增长18％。由于乘用车市场在年底前连续两个月创下销量新高，2006年，全国乘用车市场的总销量达到500万辆，同比增长26％，增速超过过去两年。据不完全统计，全国每年新增驾驶员已超过一千万以上，并逐年递增。高速公路上，由于超速而引发的交通事故，越来越频繁，事故率有居高不下的势头。特别是一些刚学会开车的新手，引发的事故率特别高，十次车祸九次快，这已是一个不争的事实。我们国家目前每年大概有数十万起交通事故发生，根据交管部门的数据表明，有相当一部分的事故都是发生在高速公路因为超速而引起的。全国各地的交通部门，都不断在制定各种各样的法律法规、采用各种先进的设备仪器来限制车速，将由超速而引发的事故率降到最低的程度。

自交通部门有监控设备的那一天开始，不法分子就开始绞尽脑汁来对付这些监控设备，套假牌、盖光盘、贴胶纸、甚至还有自动变换车牌，以达到逃避处罚的目的，各种各样的手段层出不穷。市面上近几年私下流行的电子狗，就是逃避处罚的其中一个典例。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够主动规避因超速行驶造成交通事故的汽车限速器。

本发明的目的是这样实现的，一种汽车限速器，包括：

车速测量单元，具有：

测量汽车行驶速度并输出与汽车速度成正比的脉冲信号的测速传感器；

从所述测速传感器接收所述脉冲信号并将其转换成规则矩形脉冲信号的车速采样器；

计算单元，具有：

在预定时间对所述车速采样装置输出的矩形脉冲信号计数的计数器；

把所述计数器的计数值换算成汽车实际速度值的计算装置；

限速提醒单元，具有：

数据存储器，用于至少存储预先设置的限速值；

将所述计算装置输出的实际速度值与预先设置的限速值进行比对的比较器，当实际速度大于预先设置的限速值时，该比较器输出报警信号；

接收所述比较器输出的报警信号，发出报警信号的超速报警器。

本发明的上述结构可以保证，当车辆实际速度超过预先设置的限速值时，由超速报警器发出声/光报警信号，以提示用户减速。

本发明的汽车限速器还包括：至少设置所述限速值的用户设置单元；接收并显示所述计算装置输出的汽车实际速度值的显示器。

其中，所述测速传感器是开关型霍尔传感器；所述车速采样装置是连接开关型霍尔传感器输出端的输入比较整形器。

其中，所述超速报警器是显示器和/或蜂鸣器。

其中，所述显示器是液晶显示器。

在一个实施例中，本发明的计数器、计算装置、比较器以及数据存储器的一部分可以由一个单片机构成。在此情况下，本发明的汽车限速器还可以包括：实时监控车内温度的温度传感器，该温度传感器连接所述单片机的一个I/O端；连接单片机电源端的电源模块；以及连接单片机时钟端的时钟模块。

在该实施例中，所述用户设置单元具有多个按键，其每个按键的一端接地、其另一端分别连接电位上拉电阻和所述单片机的相应输入端。

在该实施例中，所述超速报警器是彩色背光显示器，包括分别连接所述单片机三个I/O端的三个晶体管和分别连接所述三个晶体管集电极的彩色显示器。

在该实施例中，所述数据存储器由两部分组成，一个是单片机的EEPROM，另一个是时钟模块的静态RAM。这样，可以把限速标定数据存储在所述单片机内部的EEPROM中，把用户设置的限速数据存储在时钟模块的静态RAM中，从而不需要单独设立一个专用数据存储器，节省了制造成本。

在本发明中，所述单片机可以采用型号为STC12C5412AD的单片机。

另外，由于这种型号的单片机含有看门狗电路，因此可以很好地解决了处理器在收到干扰或发生异常后处理的实时性问题，大大增加了产品的稳定性。

技术效果：较之近期在国内市场地下热销的在接近超速的测试探头时才提醒车主减速的电子狗产品，本发明的汽车限速器更具有主动规避事故的优势；并且具有优良的稳定性。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的汽车限速器的方框图；

图2是本发明的一个实施例的方框图；

图3是图2所示方框图的具体电路图；

图4是显示图3所示的车速采样器的输入电压波形和经过采样的输出电压波形的波形图；

图5是显示图3所示的用户设置单元外观的示意图。

具体实施方式

图1显示了本发明的汽车限速器的原理图，从图1可以看出，汽车限速器包括：

车速测量单元1，具有：

测量汽车行驶速度并输出与汽车速度成正比的脉冲信号的测速传感器11，在实践中，可以把汽车中已有的速度传感器直接用作该测速传感器11；

从所述测速传感器11接收所述脉冲信号并将其转换成规则矩形脉冲信号的车速采样器12；

计算单元2，具有：

在预定时间对所述车速采样装置输出的矩形脉冲信号计数的计数器21；

把所述计数器21的计数值换算成汽车实际速度值的计算装置22，实际上，该计算装置22还具有读/写存储器数据的能力；

限速提醒单元3，具有：

至少存储预先设置的限速值的数据存储器32；

将所述计算装置22输出的实际速度值与预先设置的限速值进行比对的比较器31，当实际速度大于预先设置的限速值时，该比较器31输出报警信号；在图1所示的实例中，预先设置的限速值被存储在数据存储器32中，并且由计算装置22读出，提供给比较器31。

接收所述比较器输出的报警信号，发出报警信号的超速报警器33。

由于本发明可以实时比较实际检测的车速数值与预先设置的限速值，因此当车辆实际速度超过预先设置的限速值时，能够由超速报警器发出声/光报警信号，以提示用户减速。

本发明的汽车限速器还包括：至少设置所述限速值的用户设置单元4和接收并显示所述计算装置22输出的汽车实际速度值的显示器5。

用户设置单元4连接计算装置22的一个输入端口。在操作时，通过用户的手工操作(例如，按压按键)，经由计算装置22设置或修改限速值，然后再由计算装置22将其写入数据存储器32中。

本发明的测速传感器11可以是安装车辆中的用于测速在开关型霍尔传感器；所述车速采样装置12可以是连接开关型霍尔传感器输出端的输入比较整形器(下面将参照图3进行详细说明)。

图1所示的超速报警器33可以是彩色显示器和/或蜂鸣器或语音提示装置(未显示)。所示的显示器5可以液晶显示器。

在本发明的图2所示的一个实施例中，图1所示的计数器、计算装置、比较器以及数据存储器的一部分可以由一个单片机9构成。在此情况下，本发明的汽车限速器还可以包括：实时监控车内温度的温度传感器6，该温度传感器6连接所述单片机的一个I/O端；连接单片机9电源端的电源模块8；以及连接单片机9时钟端的时钟模块7。

在此实施例中，所述用户设置单元4具有多个按键，其每个按键的一端接地、其另一端分别连接电位上拉电阻和所述单片机的相应输入端(下面将参照图3进行说明)。

在此实施例中，所述超速报警器33是彩色背光显示器，包括分别连接所述单片机三个I/O端的三个晶体管和分别连接所述三个晶体管集电极的彩色显示器(下面将参照图3进行说明)。

在此实施例中，所述数据存储器32由两部分组成，一个是单片机的EEPROM，另一个是时钟模块的静态RAM(下面将参照图3进行说明)。这样，可以把限速标定数据存储在所述单片机内部的EEPROM中，把用户设置的限速数据存储在时钟模块的静态RAM中，从而不需要单独设立一个专用数据存储器，节省了制造成本。

在本发明中，所述单片机可以采用型号为STC12C5412AD的单片机。

另外，由于这种型号的单片机含有看门狗电路，因此可以很好地解决了处理器在收到干扰或发生异常后处理的实时性问题，大大增加了产品的稳定性。

在本发明如图2所示的实施例中，汽车限速器以高速单片微型计算机为核心，附加速度测量单元，速度计算单元，数据储存单元，LCD显示单元，超速报警单元，它可完全与不同车型的测速传感器匹配。因此本发明设备体积小、直观性强、使用简便，不影响开车安全；安装简单，不影响汽车原有的测速电路和其它电路。

下面结合图3、图4和图5说明本发明的具体电路结构和工作原理。

单片机STC12C5412AD是限速器设计的核心部件，在电路图中为U4，它负责对车速采样器12转换后的脉冲信号进行处理，负责显示的控制、对键盘信号的处理，对数据的运算，负责数据的储存和管理，其中U3为8MHz晶体(是时钟模块7)，为单片机9提供时钟源。STC12C5412AD具有运算速度快，功耗低，抗干扰能力强的特点。它具有4路PWM输出，8路高速AD转换。内部集成MAX810复位芯片，集成EEPROM和看门狗电路，适合在汽车电子、工业控制等高可靠场合使用。

汽车用检速传感器11采用开关型霍尔传感器，工作电源为12V，汽车在行驶中，输出与速度成正比例的脉冲信号，高电平约为12V，在图3中，车速采样器12负责对传感器输入的信号进行转换，U6(LM393)和R3、R4、R7、R9构成输入比较整形器。由于速度传感器输入的脉冲信号在实际应用中可能存在干扰，在经过比较整形器后输出规则的矩形波(如图4所示)。由于单片机9控制单元要求速度脉冲的高电平为5V，所以R9上拉至5V，使之符合单片机9计数器的要求。在图3中SPEED_IN为速度采样单元对速度信号处理后至单片机P3.4口。

图5显示了用户设置单元4的5个按键的外观，这些按键分别为：静音按键、日期按键、设置按键、颜色按键、亮度按键。

在图4中，用户设置单元4包括：将电压上拉至5V的上拉电阻R10、R11、R12、R13、R14，用于增加在键盘按下时的键盘工作电流，提高键盘的抗干扰能力；和5个按键K1至K5，其每个按键的一端接地(GND)、其另一端分别连接电位上拉电阻和所述单片机的相应输入端，键盘与单片机的连接在图中被显示为标号K1(P1.5)、K2(P1.4)、K3(P1.3)、K4(P1.2)、K5(P1.1)被分别连接。

限速器的显示器5采用LCD显示，LCD显示器可显示当前的车内温度、声音状态、超速状态、当前日期、时间、当前的行车速度和当前设定的限速报警值。在图3中，HT1621为32X4LCD驱动器，HT1621内建256KRC振荡器，内建LCD驱动频率源，有可选的1/2，1/3偏置，与单片机9通过简单的三线串口连接，并可通过VLCD脚调节LCD显示电压。CS(P2.1)，WR(P1.7)，DAT(P1.6)为单片机与HT1621的连接标号。

温度传感器6采用DALLAS公司一线技术的数字温度传感器DS18B20，它具有测量精度高，接口简单，体积小，成本低的特点。测量温度范围为-55℃～+125℃，测量精度为±0.5℃，通过一线WEND(P1.0)与单片机连接。按照芯片工作的要求，图中电阻R9应上拉至5V。温度数据通过单片机9控制读出后，直接显示在LCD上。

超速报警器33包括一个彩色背光显示器，包括控制R、G、B三色的显示的三极管Q1，Q2，Q3，通过单片机内部PWM控制器控制三色显示不同的亮度来组成不同的显示颜色。通过PWM同时控制三色的高电平导通时间来控制彩色背光的亮度。单片机9的light1(P2.6)、light2(P3.6)、light3(P2.7)端口分别连接三极管Q1、Q2和Q3。

作为选择，超速报警器还可以包括一个语音提示装置，比如一个内存“现在已经超速”的语音数据的语音电路，在单片机9检测到超速时，触发该语音电路播放相应的语音信号。

时钟模块7为型号为DS1302的U2，DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节的静态RAM。通过简单的串型接口与单片机9通信。图中U1为32.768K晶体，为DS1302提供时钟源。通过标号DS_SK、DS_IO、DS_RST的端子(三条连接线)将DS1302与单片机9相连接，DS1302通过这三根串型总线与单片机交换数据，完成数据的储存，对时间的读取和修改，BT1为纽扣电池，在电源断电后为DS1302提供备用电源，使DS1302在断电后RAM数据不丢失，振荡器继续工作。

电源模块8为限速器提供12V工作电源，直接从汽车12V电瓶取电，工作电流小于200mA，12V电源通过200mA自恢复保险丝F1和保护二极管D3后为限速器供电。利用自恢复保险丝的特性和二极管的单向导电原理使电源在反接和短路后得到保护。HT7550为三端稳压芯片。将电源12V转换为5V，使之满足后面电路的需要。

数据储存器32由单片机9内部的内部有EEPROM和时钟模块7(DS1302)的静态RAM构成。

限速数据，标定数据和颜色选择数据需要在设定后长期保存，并不受断电影响，由于STC12C5412AD内部有EEPROM，可以擦写10万次，可靠性很高，因此可以将标定数据保存在其中。限速数据和颜色选择数据由于经常需要修改，这些数据被保存在DS1302的静态RAM中。

下面进一步说明本发明的速度测量和限速提醒的基本过程。

在汽车行驶中，测速传感器11输出与速度成正比例的脉冲信号，经过车速采集单元12的处理后至单片机9计数器21端口，计数器21对脉冲信号进行2S(2秒)定时计数，然后将计数结果送至单片机速度采样结果寄存器后乘以系数。例如2S的计数值为430，实际速度为100km/h，则利用一元函数f(x)＝ax+b，(其中a为系数，x为计数值，b为零点，)，将速度测量单元输入的速度脉冲信号转换为实际速度数据，并与设定的限速值进行比较，当行驶速度大于设定速度后，通过声音和彩色背光提醒司机减速，并通过控制LCD显示模块进行显示提醒。

由于采用了以单片机为核心的控制单元，以高阻比较器为主的速度信号接收单元，使之本限速器与以往很多速度测量仪器比较具有很大的工作灵活性，可以安装在各种型号的车辆上，通过标定后完全满足不同脉冲的速度传感器，另外彩色背光的设计，使得限速器美观，大方，更加人性化。

本发明的限速器具有实用性强、体积小、不影响驾驶者安全、直观感好、操作简便、不影响汽车的原有电路等的特点，还配备了车内温度计(目前大部分汽车显示的均是车外温度)。在汽车上使用的电子产品，从安全角度考虑，各种操作越简便越好，设备的体积越小越好，最关键的是不能影响驾驶者视觉上的安全。以下是本发明设定的一些关键实用的部分功能：

1：标定时速

限速器本身已按照大部分汽车生产商的速度传感器设置了原始标定，安装好之后就可以直接使用；如果是非标或者其它类型的速度传感器，安装的技术人员可以按照该传感器不同的脉冲，通过密码进入系统之后而进行时速的重新标定。

2：设定限速值

长按设置键(SET)一秒，根据驾驶者的目标限速值，通过“∧”“∨”“＜”“＞”四个键，可设置0-999km/h之间任意的限速值，最后再按一次设置键(SET)即可完成时速报警值设置。

3：日期显示

按“∨”可显示当前日期，设置键(SET)除外按任意键可返回到速度显示状态，不按任意键则三秒之后自动返回到速度显示状态。

4：设定时间和日期

设备配备了高能量的纽扣锂电池，一般可以维持五年以上的时间，如果设备因为某些原因或需要，可以进行时间和日期的重新设置。

5：改变限速值以内的背光颜色

根据每个人的不同喜好，连续按“＞”键八次，可分别显示七种不同的背光颜色和关闭背光颜色。晚上在高速公路行驶时，建议关闭限速值内的背光颜色，以免影响驾驶者的视线安全，但不建议关闭超出限速值以外的背光颜色。

6：改变超过限速值以外的闪烁背光颜色

连续按“＞”键，分别会显示七种不同的颜色，当选定颜色之后，长按“＞”键三秒，然后放开，限速框出来“---”的符号时，即完成了超速提醒的闪烁背光颜色设置。

7：调节灯光亮度

连续按“＜”键八次，分别可以改变八个级别的背光亮度。

8：静音控制

按“∧”可关闭超速提醒的声音，同时LCD会显示一个喇叭的静音符号，再按一次，即可回到正常的声音提示状态，同时喇叭的静音符号也会消失。正常情况下，不建议关闭声音。

本发明设备的安装过程非常简单，一般小型汽车快修店以上的规模就可以，安装人员只要从汽车的变速箱位置找到速度传感器，再把传感器上面的3根线接出来，分别为电源正、电源负、车速信号，在汽车钥匙开启的状态下，用万能表先找出电源的正、负极，剩下的那根就是车速信号线，接上限速器就可以正常工作了。如果限速器显示的速度和汽车本身仪表的速度不符的话，可以按照说明，对限速器的时速显示进行重新标定。

安装的时候，最重要的就是接线的方法和设备摆放的位置。从变速箱接线出来的时候，屏蔽线要加高温隔热套管并且要尽量远离发动机，一般的隔热套管正常情况下都能承受200度左右的高温，可以确保屏蔽线的安全。发动机在工作的时候温度比较高，屏蔽线要是碰到缸体的话，会增加屏蔽线的老化程度。

限速器可以放在汽车仪表台上面左侧的位置，类似倒车雷达的安装方法，主要是为了不影响驾驶者的视线。

Claims (10)

1.一种汽车限速器，包括：测量车辆速度的车速测量单元(1)；计算车辆实际速度的计算单元(2)；以及提醒驾驶员正在超速行驶的限速提醒单元(3)。

2.一种汽车限速器，包括：

车速测量单元(1)，具有：

测量汽车行驶速度并输出与汽车速度成正比的脉冲信号的测速传感器(11)；

从所述测速传感器接收所述脉冲信号并将其转换成规则矩形脉冲信号的车速采样器(12)；

计算单元(2)，具有：

在预定时间对所述车速采样装置输出的矩形脉冲信号计数的计数器(21)；

把所述计数器的计数值换算成汽车实际速度值的计算装置(22)；

限速提醒单元(3)，具有：

数据存储器(32)，用于至少存储预先设置的限速值；

将所述计算装置输出的实际速度值与预先设置的限速值进行比对的比较器(31)，当实际速度大于预先设置的限速值时，该比较器(31)输出报警信号；

接收所述比较器输出的报警信号并由此发出报警信号的超速报警器(33)。

3.根据权利要求1、2所述的汽车限速器，还包括：

至少设置所述限速值的用户设置单元(4)；

接收并显示所述计算装置(22)输出的汽车实际速度值的显示器(5)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的汽车限速器，其中，所述车速采样装置(12)是连接开关型霍尔传感器(11)输出端的输入比较整形器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的汽车限速器，其中，所述超速报警器(33)是显示器和/或蜂鸣器。

6.根据权利要求1至5任一项所述的汽车限速器，其中，所述计数器(21)、计算装置(22)、比较器(31)以及数据存储器(32)的一部分由一个单片机(9)构成。

7.根据权利要求6所述的汽车限速器，其中，所述用户设置单元(4)具有多个按键，每个按键的一端接地，另一端分别连接电位上拉电阻和所述单片机(9)的相应输入端。

8.根据权利要求6所述的汽车限速器，其中，所述超速报警器(33)是彩色背光显示器，包括其基极分别连接所述单片机(9)三个I/O端的三个晶体管(Q1，Q2，Q3)和分别连接所述三个晶体管(Q1，Q2，Q3)集电极的彩色显示器。

9.根据权利要求6所述的汽车限速器，还包括：

实时监控车内温度的温度传感器(6)，该温度传感器(6)连接所述单片机(9)的一个I/O端；

连接单片机(9)电源端的电源模块(8)；以及

连接单片机(9)时钟端的时钟模块(7)。

10.根据权利要求6所述的汽车限速器，其中，所述数据存储器(32)包括单片机(9)中的EEPROM和时钟模块(7)中的静态RAM。

Images