CN115331512A - 一种手动挡汽车驾驶操作实训考核系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驾驶训练技术领域，具体地说，涉及一种手动挡汽车驾驶操作实训考核系统。其包括练习系统，所述练习系统包括单片机ECU、传感器、控制器、显示屏和USB输出接口。本发明中，考核人员通过控制器、显示屏发出操作指令，驾驶人员根据操作指令进行操作，驾驶人员的动作及动作的先后顺序通过数据线输送至单片机ECU，单片机ECU根据内存程序判断操作的正确性，并将成绩在显示屏显示出来，并且通过设置有三种模式，即初级模式、高级模式和考核模式，对学员的操作熟练程度进行考核，并以此作为驾驶员进阶训练的依据。

Description

一种手动挡汽车驾驶操作实训考核系统

技术领域

本发明涉及驾驶训练技术领域，具体地说，涉及一种手动挡汽车驾驶操作实训考核系统。

背景技术

手动挡汽车驾驶操作动作复杂，是手动挡汽车驾驶操作的难点，而手动挡汽车驾驶操作的主要难点是在起步、停车、升挡、降挡过程中，离合器踏板、加速踏板、换挡杆之间的正确配合，克服这一难点的主要解决方法是反复训练，提高熟练程度。

学员在驾驶操作训练时，需要通过第三方人员如教练，对学员的驾驶操作进行考核，指出其错误动作并引导纠正，培养学员的驾驶习惯，从而达到事半功倍的效果，然而由于教练一般负责多个学员，使得教练分配到每一位学员的时间较短，并且训练时教练无法实时的对学员的操作进行反馈，因此提出一种手动挡汽车驾驶操作实训考核系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明目的在于，提供了一种手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，包括练习系统，所述练习系统包括单片机ECU、传感器、控制器、显示屏和USB输出接口，其中所述单片机ECU通过数据线与所述传感器连接，用于接收驾驶操作动作信号，所述单片机ECU通过数据线与所述控制器连接，所述单片机ECU通过数据线与所述显示屏连接，用于向显示屏输送操作指令、考核成绩等内容，所述单片机ECU通过数据线与所述USB输出接口双向连接，通过USB输出接口实现单片机ECU与外部设备之间的双向数据传递。

作为本技术方案的进一步改进，所述传感器为安装在离合器、制动器、加速踏板和换挡操作系统上的触点式传感器，其中换挡操作系统包括R挡、1挡、2挡、3挡、4挡以及5挡。

作为本技术方案的进一步改进，所述传感器设置有死区，所述死区的阈值为传感器输入变化量的0-15％。

作为本技术方案的进一步改进，所述传感器包括传感电路，所述传感电路包括压力传感器，比较器A1、A2、A3、A4，电阻R1、R2、R5、R31、R32、R41、R42，电位器VR1、VR2，二极管D1、D2，其中，

所述比较器A1接所述压力传感器，所述比较器A1的正极接所述电阻R1、所述二极管D2，所述二极管D2接电源负极并接地，所述电阻R1接所述二极管D1并接所述比较器A1，所述二极管D1接电源正极，所述比较器A1的负极接所述电阻R2并接所述压力传感器，所述电阻R2接所述电位器VR1；

所述比较器A2接所述电阻R31并接所述比较器A2的正极，所述电阻R31接所述电阻R41，所述比较器A2的负极接所述电位器VR1，所述电位器VR1接地；

所述比较器A3接所述电阻R42并接所述电阻R41另一端，所述比较器A3的正极接所述压力传感器，所述比较器A3的负极接所述电位器VR2，所述电位器VR2接所述电阻R5；

所述比较器A4接所述电阻R32并接至单片机ECU，所述比较器A4的正极接所述压力传感器，所述比较器A4的负极接所述电阻R32另一端、所述电阻R42另一端并接所述电阻R5另一端。

作为本技术方案的进一步改进，所述显示屏内设有交流抗干扰电路和整流滤波电路，所述交流抗干扰电路包括电阻R11、R12、R13，线圈L1、L2、L3，电容C11、C12、C13、C14、C15，其中，

所述线圈L1一端接所述电阻R11、所述电容C11并接L、N相，所述线圈L1另一端接所述电阻R12、所述电容C12并接所述线圈L2主绕组，所述线圈L2接所述电容C13、C15并接所述线圈L3主绕组，所述线圈L3主绕组接副绕组并接所述电容C14，接所述电容C15另一端并接所述线圈L2副绕组，所述线圈L2接所述电容C12另一端、所述电阻R12另一端并接L相。

作为本技术方案的进一步改进，所述电容C12、C15为耐压值为AC275V的聚丙烯薄膜介质无感电容，所述电容C13、C14为耐压值为AC275V的陶瓷电容。

作为本技术方案的进一步改进，所述整流滤波电路包括二极管VD1、VD2、VD3、VD4，电容C21，电阻RL，二极管VD1、VD2、VD3、VD4组成桥式整流电路，桥式整流电路接220V交流电源，二极管VD2、VD4接所述电容C21、所述电阻RL，所述电阻RL接所述电容C21并接二极管VD1、VD3。

作为本技术方案的进一步改进，所述单片机ECU内设有信号放大电路，所述信号放大电路包括电阻R51、R52、R53、R54，比较器Q，电容C30、C31、C32、C33，其中，

所述比较器Q正极接所述电阻R52、R54，所述电阻R54接地；

所述比较器Q负极接所述电阻R51、R53，所述电阻R53接所述比较器Q另一端；

所述比较器Q接所述电容C32、C33，所述电容C33接所述电容C32另一端并接所述电阻R31，所述电阻R31接地；

所述比较器Q一侧接所述电容C30并接VDD端，所述电容C30接地，所述比较器Q另一侧接VSS端。

作为本技术方案的进一步改进，所述练习系统包括以下三种模式：

初级模式：随机发出踩离合器踏板、踩制动踏板、踩加速踏板、挂挡的指令，操作者应在规定时间内完成；

高级模式：随机发出升档、降档、制动指令，操作者应在规定时间内完成；

考核模式：按照驾驶员考试要求和评分设置考试内容，考试通过者可以参加道路驾驶技能考试。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该手动挡汽车驾驶操作实训考核系统中，能够用于手动挡汽车驾驶操作的训练、考核，并借助于本系统可以反复训练手动挡汽车学员在起步、停车、升挡、降挡过程中，离合器踏板、油门踏板、换挡杆的操作及其之间的正确配合，提高熟练程度，另外驾驶员培训机构可借助本装置进行手动挡汽车驾驶操作技能训练，还可以对操作熟练程度进行考核，并以此作为驾驶员进阶训练的依据。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的传感电路图；

图3为本发明的交流抗干扰电路图；

图4为本发明的整流滤波电路图；

图5为本发明的信号放大电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-图5所示，本实施例目的在于，提供了一种手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，包括练习系统，练习系统包括单片机ECU、传感器、控制器、显示屏和USB输出接口，其中单片机ECU通过数据线与传感器连接，用于接收驾驶操作动作信号，单片机ECU通过数据线与控制器连接，用于考核人员通过控制器、单片机ECU、显示屏向驾驶操作人员发出操作指令，单片机ECU通过数据线与显示屏连接，用于向显示屏输送操作指令、考核成绩等内容，单片机ECU通过数据线与USB输出接口双向连接，通过USB输出接口实现单片机ECU与外部设备之间的双向数据传递，如输出考核成绩等。

本实施例中，为了采集驾驶操作动作信号，传感器为安装在离合器、制动器、加速踏板和换挡操作系统上的触点式传感器，其中换挡操作系统包括R挡、1挡、2挡、3挡、4挡以及5挡，当驾驶人员操作离合器、制动器、加速踏板、换挡操作系统时，每次操作及各个操作之间的先后顺序会通过数据线输送到单片机ECU。

为了避免接收误触的驾驶动作信号，传感器设置有死区，死区的阈值为传感器输入变化量的0-15％，其中阈值为指能使传感器的输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，当输入值为传感器输入变化量的0-15％时，即传感器没有被完全触发时，传感器不向单片机ECU输出信号，从而能够避免接收到误触的驾驶动作信号。

传感器包括传感电路，传感电路包括压力传感器，比较器A1、A2、A3、A4，电阻R1、R2、R5、R31、R32、R41、R42，电位器VR1、VR2，二极管D1、D2，其中，

比较器A1接压力传感器，比较器A1的正极接电阻R1、二极管D2，二极管D2接电源负极并接地，电阻R1接二极管D1并接比较器A1，二极管D1接电源正极，比较器A1的负极接电阻R2并接压力传感器，电阻R2接电位器VR1；

比较器A2接电阻R31并接比较器A2的正极，电阻R31接电阻R41，比较器A2的负极接电位器VR1，电位器VR1接地；

比较器A3接电阻R42并接电阻R41另一端，比较器A3的正极接压力传感器，比较器A3的负极接电位器VR2，电位器VR2接电阻R5；

比较器A4接电阻R32并接至单片机ECU，比较器A4的正极接压力传感器，比较器A4的负极接电阻R32另一端、电阻R42另一端并接电阻R5另一端。

传感电路由电源驱动电路和信号输出电路组成，电源驱动电路中电流大小为二极管D2的电压与电阻R2和电位器VR1相加总电阻值的比值，并且在由电阻R31、R32、R41、R42、R5和电位器VR2组成的差分放大增益电路中，通过调节电位器VR2的阻值能够调节电路输出的电压范围，当电路输出较低电压时，因未达到传感器的工作电压，传感器不工作，即通过调节电位器VR2能够调节传感器死区阈值的范围。

考虑到显示屏在运行时会受到电网波动以及周边电磁干扰影响，会无法清晰显示操作指令，从而影响学员的考核训练，为了滤除电磁干扰确保显示屏的正常运行，显示屏内设有交流抗干扰电路和整流滤波电路，交流抗干扰电路包括电阻R11、R12、R13，线圈L1、L2、L3，电容C11、C12、C13、C14、C15，其中，

线圈L1一端接电阻R11、电容C11并接L、N相，线圈L1另一端接电阻R12、电容C12并接线圈L2主绕组，线圈L2接电容C13、C15并接线圈L3主绕组，线圈L3主绕组接副绕组并接电容C14，接电容C15另一端并接线圈L2副绕组，线圈L2接电容C12另一端、电阻R12另一端并接L相。

线圈L2、L3是共模扼流圈，在一个闭合高导磁率铁心上，绕制两个绕向相同的线圈，共模电流以相同方向同时流过两个线圈时，两线圈产生的磁通是相同方向的，有相互加强的作用，使每一线圈的共模阻抗提高，共模电流大大减弱，对共模干扰有强的抑制作用，线圈L2、L3与电容C13、C14构成共模干扰抑制网络，线圈L1是差模扼流圈，在高导磁率铁心上独立绕线构成，对高频率差模电流和浪涌电流有极高的阻抗，电容C12、C15滤去差模电流，与线圈L1构成差模干扰抑制网络，电阻R12是C12、C15的放电电阻，其中为了避免电容被击穿，电容C12、C15为耐压值为AC275V的聚丙烯薄膜介质无感电容，电容C13、C14为耐压值为AC275V的陶瓷电容，电容C12、C15为安全电容，在交流抗干扰电路中需要避免电容被击穿，因此选用耐压值较大的电容。

为了滤除波纹，整流滤波电路包括二极管VD1、VD2、VD3、VD4，电容C21，电阻RL，二极管VD1、VD2、VD3、VD4组成桥式整流电路，桥式整流电路接220V交流电源，二极管VD2、VD4接电容C21、电阻RL，电阻RL接电容C21并接二极管VD1、VD3。

电路中二极管VD1～VD4是整流二极管，电容C21是滤波电容，通过桥式整流电路，可以将交流电压转换成单向脉动的直流电压，通过电容滤波，可将单向脉动的直流电压转换为平滑的直流电压。

为了放大传感器传输的信号，单片机ECU内设有信号放大电路，信号放大电路包括电阻R51、R52、R53、R54，比较器Q，电容C30、C31、C32、C33，其中，

比较器Q正极接电阻R52、R54，电阻R54接地；

比较器Q负极接电阻R51、R53，电阻R53接比较器Q另一端；

比较器Q接电容C32、C33，电容C33接电容C32另一端并接电阻R31，电阻R31接地；

比较器Q一侧接电容C30并接VDD端，电容C30接地，比较器Q另一侧接VSS端。

信号放大电路在放大差分信号的同时抑制共模信号，其中同相输入端与反相输入端阻抗低而且不相等，电路中同相输入端的阻抗为电阻R52、R54，反相输入端的阻抗为R51。

为了便于学员在不同阶段的训练，练习系统包括以下三种模式：

初级模式：随机发出踩离合器踏板、踩制动踏板、踩加速踏板、挂挡的指令，操作者应在规定时间内完成，对新手学员使用初级模式阶段，在此阶段，系统将驾驶操作进行细分，以便于引导新手学员完成驾驶操作，降低新手学员的学习难度；

高级模式：随机发出升档、降档、制动指令，操作者应在规定时间内完成，学员入门后采用高级模式，系统发布操作指令，具体动作由学员自主完成，不再对学员进行引导，而是提高学员对驾驶操作的熟练度，提高学员的驾驶水平；

考核模式：按照驾驶员考试要求和评分设置考试内容，考试通过者可以参加道路驾驶技能考试，学员驾驶技能达到一定水平后，采用考核模式，系统按照驾驶员考试内容对学员进行模拟考试，帮助学员提前熟悉驾驶员考试的内容，以便于学员通过驾驶员考试。

本实施例的一种手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，在具体使用时，考核人员通过控制器，将操作指令通过单片机ECU后在显示屏进行显示，驾驶员根据操作指令进行相应操作，即踩离合器踏板、踩制动踏板、踩加速踏板、挂挡，通过设置于离合器踏板、制动踏板、加速踏板和换挡操作系统上的传感器对驾驶员的操作进行采集，驾驶员的操作动作及动作的先后顺序通过与USB输出接口相连接的数据线输送至单片机ECU，单片机ECU根据内存程序判断操作的正确性，并将成绩在显示屏显示出来。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，其特征在于：包括练习系统，所述练习系统包括单片机ECU、传感器、控制器、显示屏和USB输出接口，其中所述单片机ECU通过数据线与所述传感器连接，用于接收驾驶操作动作信号，所述单片机ECU通过数据线与所述控制器连接，所述单片机ECU通过数据线与所述显示屏连接，用于向显示屏输送操作指令、考核成绩等内容，所述单片机ECU通过数据线与所述USB输出接口双向连接，通过USB输出接口实现单片机ECU与外部设备之间的双向数据传递。

2.根据权利要求1所述的手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，其特征在于：所述传感器为安装在离合器、制动器、加速踏板和换挡操作系统上的触点式传感器，其中换挡操作系统包括R挡、1挡、2挡、3挡、4挡以及5挡。

3.根据权利要求2所述的手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，其特征在于：所述传感器设置有死区，所述死区的阈值为传感器输入变化量的0-15％。

4.根据权利要求3所述的手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，其特征在于：所述传感器包括传感电路，所述传感电路包括压力传感器，比较器A1、A2、A3、A4，电阻R1、R2、R5、R31、R32、R41、R42，电位器VR1、VR2，二极管D1、D2，其中，

所述比较器A1接所述压力传感器，所述比较器A1的正极接所述电阻R1、所述二极管D2，所述二极管D2接电源负极并接地，所述电阻R1接所述二极管D1并接所述比较器A1，所述二极管D1接电源正极，所述比较器A1的负极接所述电阻R2并接所述压力传感器，所述电阻R2接所述电位器VR1；

所述比较器A2接所述电阻R31并接所述比较器A2的正极，所述电阻R31接所述电阻R41，所述比较器A2的负极接所述电位器VR1，所述电位器VR1接地；

所述比较器A3接所述电阻R42并接所述电阻R41另一端，所述比较器A3的正极接所述压力传感器，所述比较器A3的负极接所述电位器VR2，所述电位器VR2接所述电阻R5；

所述比较器A4接所述电阻R32并接至单片机ECU，所述比较器A4的正极接所述压力传感器，所述比较器A4的负极接所述电阻R32另一端、所述电阻R42另一端并接所述电阻R5另一端。

5.根据权利要求1所述的手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，其特征在于：所述显示屏内设有交流抗干扰电路和整流滤波电路，所述交流抗干扰电路包括电阻R11、R12、R13，线圈L1、L2、L3，电容C11、C12、C13、C14、C15，其中，

所述线圈L1一端接所述电阻R11、所述电容C11并接L、N相，所述线圈L1另一端接所述电阻R12、所述电容C12并接所述线圈L2主绕组，所述线圈L2接所述电容C13、C15并接所述线圈L3主绕组，所述线圈L3主绕组接副绕组并接所述电容C14，接所述电容C15另一端并接所述线圈L2副绕组，所述线圈L2接所述电容C12另一端、所述电阻R12另一端并接L相。

6.根据权利要求5所述的手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，其特征在于：所述电容C12、C15为耐压值为AC275V的聚丙烯薄膜介质无感电容，所述电容C13、C14为耐压值为AC275V的陶瓷电容。

7.根据权利要求5所述的手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，其特征在于：所述整流滤波电路包括二极管VD1、VD2、VD3、VD4，电容C21，电阻RL，二极管VD1、VD2、VD3、VD4组成桥式整流电路，桥式整流电路接220V交流电源，二极管VD2、VD4接所述电容C21、所述电阻RL，所述电阻RL接所述电容C21并接二极管VD1、VD3。

8.根据权利要求1所述的手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，其特征在于：所述单片机ECU内设有信号放大电路，所述信号放大电路包括电阻R51、R52、R53、R54，比较器Q，电容C30、C31、C32、C33，其中，

所述比较器Q正极接所述电阻R52、R54，所述电阻R54接地；

所述比较器Q负极接所述电阻R51、R53，所述电阻R53接所述比较器Q另一端；

所述比较器Q接所述电容C32、C33，所述电容C33接所述电容C32另一端并接所述电阻R31，所述电阻R31接地；

所述比较器Q一侧接所述电容C30并接VDD端，所述电容C30接地，所述比较器Q另一侧接VSS端。

9.根据权利要求1所述的手动挡汽车驾驶操作实训考核系统，其特征在于：所述练习系统包括以下三种模式：

初级模式：随机发出踩离合器踏板、踩制动踏板、踩加速踏板、挂挡的指令，操作者应在规定时间内完成；

高级模式：随机发出升档、降档、制动指令，操作者应在规定时间内完成；

考核模式：按照驾驶员考试要求和评分设置考试内容，考试通过者可以参加道路驾驶技能考试。

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