CN108205071A - 基于gps高精度定位的车载速度校准仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，包括位于壳体内的GPS接收模块和天线、控制系统、正面和反面LED显示板，以及位于壳体底部的磁铁固定模块，所述GPS接收模块和天线通过卫星接收GPS定位信息，并根据具体经纬度坐标计算出运动载体的瞬时速度信息，把RMC格式的速度、时间信息重新封装后通过RS232串口信号发送给控制系统，控制系统处理数据信息并将速度值和时间发送至正面和反面LED显示板，LED显示板以数字图案的形式显示速度值或时间。本发明的车载速度校准仪具有实时速度显示、功能切换、高清显示无闪烁、便携轻巧、一机多用等功能。
Description
【技术领域】
本发明属于运动物体速度检测显示装置技术领域，具体涉及一种基于GPS高精度定位的车载速度校准仪。
【背景技术】
GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称，利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，其测量方式比其他测量方式在精度上更为精确，速度校准仪是一种精准的速度校准装置，主要用于对测速仪所测量的结果进行校准。速度校准仪经GPS模块采集定位信息，并通过内置处理器处理所采集的信息，以得到准确的速度信息。
目前市场上出现的大部分车载式速度测量设备为由GPS模块组成的“电子狗”，其也具备速度测量功能，但其面向的对象为普通家庭用车，GPS信号的采样频率过低，导致测量速度不准确；而大部分“电子狗”未经省级以上法定计量行政部门考核检定，不具备计量检测资格；并且显示的人机界面过小，不利于现场图片的数据显示及数字辨别。
近几年交通管理部门对于测速设备的投入还在持续增加，但驾车司机对测速设备的测量数据是否准确也存在质疑。一般测速设备是一年进行一次检定，但可能由于相关客观原因，测速设备在此期间出现测量数据不准确，以至产生相关的纠纷，速度校准仪为随时检测测速设备的数据准确性提供了条件。
【发明内容】
本发明提供了一种基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，以解决现有车载速度测量设备采样频率低、测量速度不准确、测量速度显示不清晰等问题。本发明的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，GPS模块采样频率高达10次/s，通过内置单片机微控制器，将GPS采集的数据送到定制的LED大屏显示，精度可达±0.1km/h，可实现实时速度显示、多功能切换、高清显示无闪烁、便携轻巧、一机多用等功能。本发明造价低，体积小，功能强大，可作为质量监督机构速度检定标准仪器，以及交通管理部门检查机动车测速设备的专用仪器。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，包括位于壳体内的GPS接收模块和天线、控制系统、正面和反面LED显示板，以及位于壳体底部的磁铁固定模块，所述GPS接收模块和天线通过卫星接收GPS定位信息，并根据具体经纬度坐标计算出运动载体的瞬时速度信息，把RMC格式的速度、时间信息重新封装后通过RS232串口信号发送给控制系统，控制系统处理数据信息并将速度值和时间发送至正面和反面LED显示板，LED显示板以数字图案的形式显示速度值或时间，磁铁固定模块通过螺丝固定在壳体底部，并将壳体牢牢固定在汽车钣金上；
所述控制系统包括51单片机处理器、74HC250D八进制总线收发器芯片、16位LED恒流驱动芯片DM13C、切换按钮控制器；
所述51单片机处理器对所述的RMC格式的速度、时间信息进行处理并从中解析出速度值和时间，再依次通过74HC250D八进制总线收发器芯片和16位LED恒流驱动芯片DM13C把所述的速度值和时间输送至正面和反面LED显示板；切换按钮控制器通过控制经引脚上拉电阻后接到单片机的P2.1引脚，由单片机通过判断引脚电位的高低来控制正面和反面LED显示板同时显示速度值或时间。
在其中一个实施例中，还包括一个可调电阻，所述可调电阻与16位LED恒流驱动芯片DM13C的REXT引脚串联，通过调节电阻值的大小调节16位LED恒流驱动芯片DM13C输出口的电流大小，从而控制LED的亮度。
优选地，所述的速度值范围为000.0-250.0km/h；时间范围为0000-5959，即为00分00秒-59分59秒。
优选地，所述GPS接收模块集定位信息，包括经度、纬度、度、分、秒、速度、航向、水平面高度、海拔高度、南北纬、东西经，采集的频率为10次/s。
优选地，所述正面和反面LED显示板由单片机分别通过74HC250D八进制总线收发器芯片、2块16位LED恒流驱动芯片DM13C控制同时显示速度值或时间，至于显示速度值还是显示时间，由切换按钮控制器控制。
优选地，所述2块16位LED恒流驱动芯片DM13C之间通过串联连接。
优选地，所述正面和反面LED显示板的LED灯采用共阴数码管，并排列组合图案显示4个数字和1个小数点；所述每个数字由七段码显示组成，每一段码由6个LED灯分两组各3个并联而成；所述小数点由3段码显示组成，每段码由3个LED灯串联而成。
优选地，所述每一段码由一个16位LED恒流驱动芯片DM13C输出口控制输出。
优选地，所述壳体包括面板和外壳模具，所述面板为亚克力透光面板，所述外壳模具为长方体的PVC注塑模具。
优选地，所述磁铁固定模块由5个强力磁铁组成，通过螺丝固定在外壳模具底部，并通过磁力将壳体牢牢固定在汽车钣金上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，GPS接收模块采样频率高，能准确地测量运动物体的运动速度，精度可达±0.1km/h；
(2)本发明的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪采用LED大屏显示，高清显示无闪烁，可实现实时速度显示、多功能切换，一机多用等功能；
(3)本发明的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，造价低，体积小，便携轻巧，功能强大，可作为质量监督机构速度检定标准仪器，以及交通管理部门检查机动车测速设备的专用仪器。
【附图说明】
图1为本发明的数据信息处理流图；
图2为本发明的壳体内部结构原理图；
图3为51单片机处理器电路图；
图4为74HC250D八进制总线收发器芯片电路图；
图5为16位LED恒流驱动芯片DM13C电路图；
图6为LED电路连接原理图；
图7为切换按钮控制器电路图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明内容进行详细说明。
参见图1、图2所示，一种基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，包括位于壳体内的GPS接收模块和天线、控制系统、正面和反面LED显示板，以及位于壳体底部的磁铁固定模块，所述GPS接收模块和天线通过卫星接收GPS定位信息，并根据具体经纬度坐标计算出运动载体的瞬时速度信息，把RMC格式的速度、时间信息重新封装后通过RS232串口信号发送给控制系统，控制系统处理数据信息并将速度值和时间发送至正面和反面LED显示板，LED显示板以数字图案的形式显示速度值或时间；所述壳体包括面板和外壳模具，所述面板为亚克力透光面板；所述外壳模具为长方体的PVC注塑模具；所述磁铁固定模块由5个强力磁铁组成，通过螺丝固定在外壳模具底部，并通过磁铁固定模块的磁力将壳体牢牢固定在汽车钣金上；
所述控制系统包括51单片机处理器、74HC250D八进制总线收发器芯片、16位LED恒流驱动芯片DM13C、切换按钮控制器；
所述51单片机处理器对所述的RMC格式的速度、时间信息进行处理并从中解析出速度值和时间，再依次通过74HC250D八进制总线收发器芯片和16位LED恒流驱动芯片DM13C把所述的速度值和时间输送至正面和反面LED显示板；切换按钮控制器通过控制经引脚上拉电阻后接到单片机的P2.1引脚，由单片机通过判断引脚电位的高低来控制正面和反面LED显示板同时显示速度值或时间，开路时显示速度，短路时显示时间。
在使用时，其通过设置一种基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，通过壳体底部的磁铁固定模块的磁力将校准仪牢牢地固定在车辆顶部的钣金上，采用直流12V工作电压，也就是使用车辆DC12V点烟器插口；校准仪使用专用电缆航空插头，一端插入校准仪的侧面航空插座，另一端插入汽车点烟器插口，此时校准仪通电并自动进入自检状态，在5秒钟内完成自检状态。5分钟内校准仪显示板上小数点变亮，表示校准仪工作状态正常，GPS信号也正常，校准仪进入工作模式。
具体的，GPS接收模块和天线通过卫星接收GPS定位信息，包括经度、纬度、度、分、秒、速度、航向、水平面高度、海拔高度、南北纬、东西经，并根据具体经纬度坐标计算出运动载体的瞬时速度；GPS接收模块的采集频率为10次/s，由于采集频率高，保证了速度的准确可靠，精度可达±0.1km/h，和国家法定计量机构速度校准装置的误差只有±0.2％。采集完毕后，把RMC格式的速度和时间信息重新封装后通过RS232串口信号发送给控制系统。
参见图3、图4和图5，控制系统中的单片机处理器将处理好的速度和时间信息发送至正面和反面显示板，由于单片机的输出驱动口总线负载超过其最大负载能力，无法直接驱动LED显示，因此必须接入74HC250D八进制总线收发器芯片。单片机的P0.0～P0.3分别对应接到正面显示板的74HC250D八进制总线收发器芯片的A1～A4，单片机的P0.4～P0.7分别对应接到反面显示板的74HC250D八进制总线收发器芯片的A1～A4。74HC250D八进制总线收发器芯片的A1～A4对应于16位恒流驱动芯片DM13C的DAI、DCK、EN、LAT引脚。
需要说明的是，单片机通过74HC250D八进制总线收发器芯片和16位恒流驱动芯片DM13C控制正反两面LED显示板同时显示速度值或时间，至于显示速度值还是显示时间，由切换按钮控制器控制。
正面和反面LED显示板可以实现同时显示速度值或时间的分和秒，至于显示速度值还是显示时间，由切换按钮控制器通过控制引脚经上拉电阻后接到单片机的P2.1引脚，由单片机通过判断引脚电位的高低来选择显示模式，参见图7。
此处需要说明的是，切换按钮控制器的切换显示模式有两种，开路时显示速度，短路时显示时间。
参见图6，正面和反面显示板的LED灯分别采用共阴数码管，并排列组合图案显示4个数字和1个小数点。
其中，LED单个数字由七段码显示组成，每一段码由6个LED灯分两组各3个并联而成，单个数字有42个LED灯。小数点由3段码显示组成，每段码由3个LED灯串联而成。因此，正面和反面LED显示板的LED灯各为177个、代码各为31段。
由于正面和反面显示板分别由31段代码组成，每一段码由一个16位LED恒流驱动芯片DM13C的输出口控制，因此，正面和反面显示板分别需要31个16位LED恒流驱动芯片DM13C的输出口。
此处需要说明的是，每一个16位LED恒流驱动芯片DM13C只有16个输出口，因此，正面和反面显示板分别需要两个16位LED恒流驱动芯片DM13C串联实现驱动，第一块16位LED恒流驱动芯片DM13C的DAO口接到第二块的DAI口，两块16位LED恒流驱动芯片DM13C的DCK、EN、LAT引脚分别并联。由此，16位LED恒流驱动芯片DM13C的输出口就扩展成为32个。
参见图5，由于16位LED恒流驱动芯片DM13C的输出口为恒流输出，要调节16位LED恒流驱动芯片DM13C的输出电流则需要在REXT引脚串联一个10K的可调电阻，通过调节电阻值的大小调节16位LED恒流驱动芯片DM13C输出口的电流大小，从而控制LED的亮度。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，其特征在于，包括位于壳体内的GPS接收模块和天线、控制系统、正面和反面LED显示板，以及位于壳体底部的磁铁固定模块，所述GPS接收模块和天线通过卫星接收GPS定位信息，并根据具体经纬度坐标计算出运动载体的瞬时速度信息，把RMC格式的速度、时间信息重新封装后通过RS232串口信号发送给控制系统，控制系统处理数据信息并将速度值和时间发送至正面和反面LED显示板，LED显示板以数字图案的形式显示速度值或时间；
所述控制系统包括51单片机处理器、74HC250D八进制总线收发器芯片、16位LED恒流驱动芯片DM13C、切换按钮控制器；
所述51单片机处理器对所述的RMC格式的速度、时间信息进行处理并从中解析出速度值和时间，再依次通过74HC250D八进制总线收发器芯片和16位LED恒流驱动芯片DM13C把所述的速度值和时间输送至正面和反面LED显示板；切换按钮控制器通过控制经引脚上拉电阻后接到单片机的P2.1引脚，由单片机通过判断引脚电位的高低来控制正面和反面LED显示板同时显示速度值或时间。
2.根据权利要求1所述的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，其特征在于，还包括一个可调电阻，所述可调电阻与16位LED恒流驱动芯片DM13C的REXT引脚串联。
3.根据权利要求1所述的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，其特征在于，所述的速度值范围为000.0-250.0km/h；时间范围为0000-5959，即为00分00秒-59分59秒。
4.根据权利要求1所述的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，其特征在于，所述GPS接收模块采集定位信息的频率为10次/s。
5.根据权利要求1所述的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，其特征在于，所述正面和反面LED显示板由单片机分别通过74HC250D八进制总线收发器芯片、2块16位LED恒流驱动芯片DM13C控制同时显示。
6.根据权利要求5所述的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，其特征在于，所述2块16位LED恒流驱动芯片DM13C之间通过串联连接。
7.根据权利要求1所述的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，其特征在于，所述正面和反面LED显示板的LED灯采用共阴数码管，并排列组合图案显示4个数字和1个小数点；
所述每个数字由七段码显示组成，每一段码由6个LED灯分两组各3个并联而成；
所述小数点由3段码显示组成，每段码由3个LED灯串联而成。
8.根据权利要求7所述的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，其特征在于，所述每一段码由一个16位LED恒流驱动芯片DM13C输出口控制输出。
9.根据权利要求1所述的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，其特征在于，所述壳体包括面板和外壳模具，所述面板为亚克力透光面板，所述外壳模具为长方体的PVC注塑模具。
10.根据权利要求1或9所述的基于GPS高精度定位的车载速度校准仪，其特征在于，所述磁铁固定模块由5个强力磁铁组成，其通过螺丝固定在外壳模具底部，并通过磁力将壳体牢牢固定在汽车钣金上。
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