CN1818984A - 一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法，旨在提供一种能接受不同国家、地区高速公路限速管理要求，以及有更大自由度适应复杂路段、路面上有特别车速限制的汽车超速报警装置。该装置及其方法对车速限速值的设置、更新由组合按键操作，中央处理器CPU实施车速随机跟踪管理，并在车辆违规超速情况下发出声光报警警示信号，提醒司机超速驾车会受交通管理部门处罚，也容易引发交通事故的发生。该发明解决目前机动车上同类装置车速限速值设置固定单一的极限，对于安全行车，提升现代交通管理水平，乃至用于新车磨合，或者初学驾车者车速报警的自主设定，都有积极的作用和意义，更充分体现人性化驾车乐趣。

Description

一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法

                          技术领域

本发明属于机动车安全行驶辅助装置，更确切地说，属于汽车超速报警装置。

为确保行车安全，配合高速公路车辆行驶车速管理，国外早于上世纪六、七十年代首先在机械软轴传动车速表上以速度指针偏转至某一车速刻度与一个游丝搭铁触点接触发出声报警信号，提醒驾车者注意车速控制，避免违章超速行驶，确保行车安全。及后，一种采用诸如对比电路等技术在表盘车速刻度数码100km/h或120km/h处选点设置的间歇性超速声光报警装置，也在部分货车、旅行车，甚至宝马、奔驰等高档轿车上配置使用。上述装置不足之处在于因各个国家、地区高速公路车速限制标准有差别，如目前在我国，由于高速公路等级不同，就有100km/h、110km/h、120km/h三个限速标准，继续沿用限速值设置固定单一的超速报警方法或技术已难以适应；特别是游丝搭铁触点一类超速报警装置，一俟速度指针进入限速设置区域，报警器就鸣叫不停，给驾车者带来烦恼和不便。在这种情况下，车主常常私下将报警装置拆除，令超速报警装置不起作用。

本发明一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法，就是为解决上述存在问题而提出的。

                           发明内容

本发明的目的在于创造一种能接受不同国家、地区高速公路限速管理要求，以及有更大自由度适应复杂路段、路面上有特别车速限制的汽车超速报警装置。该装置的技术方案是：CPU中有一个预先设置的超速报警启动标志及一个110km/h车速数值为初始设置的车速限速值，存储于CPU片内存储单元中；或者，以初始设置的车速限速值为基准值，通过组合按键每一按±10km/h增量或减量了的车速数值为更新设定的车速限速数值，也存储于CPU的存储单元中；汽车行驶中，CPU根据事先写入的按键信号软件流程及按键电路信号输入指令，采用扫描或中断方式实时地与从其数据输入口传送来的车辆行驶速度相比较，判断执行车速超过或没超过所设置初始车速限速值或更新设定了的车速限速数值，并相应地通过该装置之声光报警器及电路，向超速行驶中的车辆发出声光报警警示信号；技术方案中的结构及电路包括：一车速信号接口线；一CPU处理电路；一组合按键及电路；一声光报警器及电路；所述CPU的输入/输出端口分别与车速信号接口线、组合按键及电路、声光报警器及电路接口；其中，所述车速信号接口线与CPU之P0口接口；输入车速信号为一种智能型电子车速表车速信号或一种数字/模拟兼备的电子车速表车速信号(也可以为通用电子车速表车速信号)；所述组合按键及电路中，由按键As₁、电阻R₁、电容C₁，以及由按键Bs₂、电阻R₂、电容C₂组成的两个相同按键电路所产生的AJ₁及BJ₂负脉冲信号分别输入CPU输入/输出端口P₃口上；所述声光报警器及电路中，由电阻R₃、三极管V₁、蜂鸣器组成的声报警电路，以及由电阻R₄、R₅、三极管V₂、发光二极管L₁组成的光报警电路，分别与CPU输入/输出端口P₂口接口；声光报警器及电路产生的声光报警警示信号，受CPU输入/输出端口P₂口输出的Sc₁及Sc₂控制信号所控制。

以上所述技术方案实现的本发明--一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法，除可作为汽车创新超速报警技术融入整车设计，提高传统汽车电子产品高技术含量外，更重要的是可利用电子车速表现有资源，在大量普通机动车中配置使用，对现代交通安全及管理新理念起促进作用。

                         附图说明

图1是本发明一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法组成框图             其中：车速信号接口线1     CPU处理电路2

                     组合按键及电路3     声光报警器及电路4

图2是组合按键及电路3按键电路电路图；

图3是声光报警器及电路4声光报警电路电路图；

图4是按键信号扫描方式软件流程图；

图5是按键信号中断方式软件流程图。

                  具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式，对本发明作进一步描述。

图1中，本发明为一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法组成框图，由车速信号接口线1、CPU处理电路2、组合按键及电路3、声光报警器及电路4，还包括系统控制软件等构成。图1中，车速信号接口线1传递的车速信号与CPU处理电路2接口。(本发明装置及方法图1车速信号接口线1选择与一种智能型电子车速表或一种数字/模拟兼备的电子车速表车速信号输出总线接口，该部分说明详见中国专利号ZL00124688.7号及97113346.8号，原理略。)组合按键及电路3按键由驾车者以手按键方式将按键电路信号输入CPU输入端口；CPU根据按键电路输入信号判断执行驾车者按键动作及要求，从CPU输出端口输出控制不同车速限速值设定报警的控制信号，该控制信号通过声光报警器及电路4对超速行驶车辆实施声光报警警示信号。

以上对图1的简介描述，在于展示一种与现行超速报警装置车速限速值固定设置有别，可以由驾车者以按键方式自主操作实施有不同车速限速值设置的超速报警装置。

下面，为更具体地介绍本发明装置及其方法，首先，详细描述本发明图2图3电路以及与CPU接口细节。

图2为按键电路电路图。图中，按键As₁一端接地，另一端接电阻R₁和电容C₁组成的消抖电路；电阻R₁的一端连接在电源VCC上，另一端与电容C₁和按键的一个连接点相接，电容C₁的另外一端接地。按键As₁每按一次，该电路会产生一个“负脉冲”信号AJ₁输入CPU的一个口线P3.2上(CPU型号D1：89C52具体图面未画出)。在本发明装置中，按键As₁在按键信号软件作用下，其按键电路输入信号被定义为启动车辆超速报警及递加更新车速限速值设置功能；按键Bs₂及其与电阻R₂、电容C₂组成的消抖电路连接与按键As₁电路完全相同，按键Bs₂每按一次，该电路也会产生一个“负脉冲”信号BJ₂，输入到CPU的另一个口线P3.3上，按键点按被定义为递减更新车速限速值设置功能，长按被定义为取消车辆超速报警功能。本发明装置中，图2按键电路信号输入CPU的这两个口线，同时也是它的两个中断请求“INT0”和“INT1”输入端，因而在CPU软件初始化分配时，这两个口线既可以分配为供查询方式使用的信号输入口，也可以分配成中断请求输入口，而“负脉冲”信号AJ₁和BJ₂完全满足CPU对这两种信号方式的要求(CPU中，P1、P2、P3三个通用控制口各有8个控制输入/输出端口，这些端口功能基本相同，故按键电路及声光报警电路与CPU接口，都可以任意在这些端口互换选择)。在本发明图2中，电容和电阻组成的消抖电路的作用是：可以有效地消除按键在按下和释放时产生的对CPU有害的抖动电脉冲，从而避免产生误动作。

图3为声光报警电路电路图。图中，声光报警电路利用CPU从P2口中的P2.0和P2.1两个口线分别输出的Sc₁和Sc₂二个控制信号控制该装置的超速报警功能：Sc₁信号控制一只蜂鸣器产生声报警信号；Sc₂信号控制一只发光二极管产生光报警信号。电路连接关系为：图中，匹配电阻R₃一端接CPU的P2.0口线，另一端连接到三极管V₁的基极；三极管V₁发射极接地，形成以蜂鸣器BEEP为负载的开关电路；三极管V₁的集电极接蜂鸣器“负端”，蜂鸣器“正端”接到电源VCC上；匹配电阻R₃的作用是调节三极管V₁的控制电流，以使其有效对蜂鸣器起开关作用，此一路为声光报警电路中的声报警信号；另一路是声光报警电路中的光报警信号，该光报警电路匹配电阻R₄一端接CPU的P2.1口线，另一端接到三极管V₂的基极；三极管V₂的发射极接地，形成以发光二极管L₁及其匹配电阻R₅为负载的开关电路；三极管V₂的集电极接到发光二极管L₁“负”端，发光二极管L₁的“正”端接到匹配电阻R₅一端，R₅另一端接到电源VCC上。匹配电阻R₄的作用是调节三极管V₂的控制电流，以使其有效地对发光二极管L₁起开关作用；匹配电阻R₅的作用是调节发光二极管L₁的控制电流，从而使发光二极管L₁发出亮度适合的光。

综上所述，本发明图2、图3充分描述的电路功能及按键设计实现的一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法，在下述的图4或者图5按键信号软件流程作用下，都将进一步得到具体的实施。

先以图4按键信号扫描方式软件流程附图，结合图2按键电路输入信号，对本发明及其方法实施例进行描述。

当驾车者接通汽车点火电源时，即系统加电，CPU软件开始执行。软件流程进入开始位置后，CPU对系统进行初始化工作，将内部存储器清零，包括输入/输出口配置等；汽车启动行驶后，CPU以循环扫描方式等待按键输入信号，判断执行驾车者驾车途中根据不同路段限速值设置对车辆实施超速报警要求；当驾车者按下图2As₁按键后，软件程序转到有A按键处理流程，CPU判断软件中是否有超速报警标志设置；如果没有或者标志已在初始化阶段清除，程序将标志存储在CPU内部的一个存储单元；同时，将初始化预定的车速限速值110km/h车速数值存储在CPU内部的另一个存储单元；这样，本发明装置的超速报警功能随之处于可启动状态，并在驾车者释放按键后，软件流程返回到循环扫描按键输入检测位置。这是驾车者行车途中按下As₁按键，启动本发明装置超速报警功能时，图4CPU软件程序的工作流程。具体软件流程是：从开始1→初始化  2→循环扫描按键输入  3→有A按键  4→有启动标志吗？  5→没有标志，设置  6→设定限速值110km/h  7→设置或更新限速值  8→等待释放按键  9→循环扫描按键输入3软件流程。

在超速报警功能启动以后，CPU软件程序可能会进入图4按键信号软件流程任何一个流程分支中；至此，如果驾车者没再按键动作，程序转到无任何按键处理流程中；由于此时系统已经存储了超速报警记忆，所以，软件程序将执行判断从CPU的P0口上输入的现行车速是否超过预定设置的车速数值，即图1车速信号接口线1输入的车速数值与存储的超速报警限速值比较，若行驶中车辆车速大于设置的车速限速值，CPU软件程序从图4无任何按键10→有标志吗？11→有标志12→当前车速与限速值比较13→判断超速？14→超过限速值15→启动声光报警16，经图3声光报警电路发出声光报警信号；如果现行车速不大于设置的车速限速值，则关闭声光报警电路报警信号(详见图4软件流程10→11→13→14→17→18)。

正如本发明之所述，本发明一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法，旨在提供一种能接受不同国家地区实施高速公路对车辆限速管理；或者，有更大自由度适应复杂路面路段上有特别车速要求的车上超速报警装置，本发明装置在预先设置的110km/h限速值基础上，采用按键递加递减修改车速限速值方式，解决现技术中限速值固定设置之极限和不便。按键修改限速值具体操作实施方式如下：

图2As₁按键限速值递加功能及操作方法：当驾车者在启动本发明装置预先设定限速值110km/h车速数值之后，再次按下As₁按键时，由于系统软件已存储了超速报警标志，所以，CPU将存储的110km/h限速数值读取出来作加10运算，将车速限速数值更新为120km/h限速值再存储回原存储单元，并等待执行相应程序的到来(详见图₄4→5→19→20→8软件流程)；根据按键信号扫描方式软件程序，此时无论声光报警电路处于开启或关闭状态，驾车者对As₁按键的每一按，都可以使车速限速值在原递加修改的限速值基础上增加10km/h限速数值，满足我国现行高速公路管理要求。例如：我国高速公路路面车速管理一般有120km/h、110km/h、100km/h三个限速管理标准，故除穿越四野空旷、人烟稀少路道无严格车速限制外，一进入环境复杂或周边繁华的高速路段，都有明显的限速标志牌告示或雷达测速记录。配置有本发明装置之车辆，只需驾车者抬手按键，即可满足上述车速管理要求，避免不小心超速受处罚或争议，对自身的安全驾车，也有很大的好处。特别是车辆进入限速标准低于或高于我国规定的国家或地区，或者，进入有特别车速管理要求的复杂路段、路面，如大都市入口处，因节季交替气象条件变幻不定常出现险情的特殊区域等，采用手按键修改限速值设定的本发明装置，都可以给长途驾车者带来方便和乐趣。

图2Bs₂按键限速值递减功能及操作方法：当驾车者按下Bs₂按键，CPU软件程序会转到有Bs₂按键处理流程中，此时系统如果没有超速报警标志，Bs₂按键无功能可执行(见图₄21→22→9→3→10→11→29软件流程)；若此时系统有超速报警标志，则CPU软件程序打开内部的一个计时器，设置计时时间一秒；当Bs₂按键按下后，程序一直等待Bs₂按键释放以停止计时器，判断计时器中的时间是否超过一秒钟的定时时间；如果驾车者按键时间未超过一秒，CPU将存储的超速报警限速数值读取出来进行减10运算，使原存储的超速报警限速值降低10km/h限速数值，再存储回原存储单元；凡按键每按一次时间不超过一秒的，超速报警限速值依次降低10km/h限速数值；当Bs₂按键按下时间超过一秒时，则CPU将存储的超速报警标志清除，取消系统超速报警功能(分别见图₄ 21→22→23→24→25→26→27软件流程及21→22→23→24→25→28软件流程)，从而实现本发明——一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法所述目的。

接下，以图5按键信号中断方式软件流程附图，继续对本发明装置及其方法实施例作描述。

图5CPU软件程序与按键扫描方式所实现的方法基本相同，不同点在于：程序上电后，初始化成中断方式，然后打开As₁和Bs₂组合按键控制输入的INT0、INT1中断口线信号。当程序在没有按键电路信号时，CPU软件一直在系统中反复执行车速比较等功能(见图5

主程序部分)；当组合按键中有任何一个按键按下时，程序中断正在执行的正常动作，保护现场后，转到相应的中断信号处理程序中(As₁按键按下：见图5

程序部分；Bs₂按键按下：见图5

程序部分)，中断信号处理程序执行完毕应该完成处理的程序后，程序会自动返回到原来被打断的主程序位置，恢复现场，然后继续执行主程序。上述图5按键信号中断方式软件流程程序结合图2按键电路及图3声光报警电路(略)，同样能实现一种与机动车车速信号接口的超速报警装置及其方法在车辆超速行驶时发出声光报警信号。

说明1：本发明超速报警的初始设置限速数值以及As₁、Bs₂按键限速数值加、减修正量，都可以随所在国家地区道路条件或交通管理部门的管理要求进行改变和设定；比如，初始设置车速限速值也可任意设置为100km/h或120km/h车速数值；组合按键车速加减修正量也可以每一按±5km/h车速数值。另：本说明书中所述标志，可以任意选择#或*等符号为标志。

说明2：本发明装置CPU件选型时，凡符合与D1：89C52相同功能，以及适合本装置接口线线口的CPU件，均可选用。

说明3：本发明装置车速信号接口线也可与以脉冲恒流源为指针驱动信号的通用电子车速表接口，接口时，将脉冲恒流源信号经隔离、匹配、取样处理后，取出的电压信号，利用A/D转换器转换成相应的车速数字信号即可。

Claims (10)

1、一种与机动车车速信号接口的超速报警装置，其特征包括：

有用于传递车速信号的车速信号接口线，与CPU数据输入口P0口接口；

有1CPU处理电路，CPU中有写入的按键信号软件程序，该写入按键信号软件可以是扫描方式控制软件，也可以是中断方式控制软件；

有1组合按键及电路，与CPU中的输入/输出端口P3口的口线相连接；

有1声光报警器及电路，声光报警器报警信号受CPU输入/输出端口P2口输出信号所控制。

2、根据权利要求1所述装置，其特征在于所述车速信号接口线另一端可以选择与一种智能型电子车速表数据输出总线接口；或者，也可以选择与一种数字/模拟兼备的电子式车速表数据输出总线接口；车速信号接口线的接口，也可选择以脉冲恒流源为指针驱动信号的通用电子车速表接口。

3、根据权利要求1所述装置，其特征在于所述CPU处理电路中，有一个预先设置的超速报警启动标志及一个预先选择写入的110KM/n车速数值为初始设置车速限速值，或者以该初始设置的车速限速值为基准值，通过组合按键及电路中A_S1、B_S2两按键分别每一按作加10或减10运算而增量或减量了的车速数值为更新设定车速限速数值存储于CPU片内存储单元中；当CPU数据输入口P0口输入车速数值大于所述CPU片内初始设置限速值或更新设定的车速限速数值时，CPU处理电路从其输入/输出端口P₂口输出控制声光报警器及电路报警的控制信号。

4、根据权利要求3所述装置，其特征在于所述按键B_S2按下释放时间超过一秒以后，CPU将存储的超速报警标志清除，取消系统超速报警功能。

5、根据权利要求1所述装置，其特征在于所述组合按键及电路中，按键A_S1与电阻R₁、电容C₁组成电路，与按键B_S2及电阻R₂、电容C₂组成的电路相同；按键A_S1、B_S2各自的每一按，都会产生一个“负脉冲”信号分别输入CPU的P_3.2/[INT0]和P_3.3/[INT1]的两个口线上。

6、根据权利要求1所述装置，其特征在于所述声光报警器及电路中，由电阻R₃、三极管V₁、蜂鸣器组成的声报警电路，受CPU的P_2.0口输出的信号所控制；由电阻R₄、R₅、三极管V₂、发光二极管L₁组成的光报警电路，受CPU的P_2.1口输出的信号所控制。

7、根据权利要求1或5所述装置，其特征在于所述组合按键及电路中，A_S1、B_S2按键电路信号在CPU输入/输出端口P_3.2/[INT0]和P_3.3/[INT1]口线上的信号输入，除采用中断请求方式外，也可以在CPU中之输入/输出端口P₁口或P₂口或P₃口上的口线任意互换选择输入。

8、根据权利要求1或6所述装置，其特征在于所述CPU输入/输出端口P_2.1、P_2.2口输入声光报警器及电路的C_S1、C_S2控制信号，除P₃口输入分配为中断请求输入口外，C_S1、C_S2控制信号也可以在CPU中之输入/输出端口P₁口或P₂口或P₃口上的口线任意选择互换输入。

9、根据权利要求1或3所述装置，其特征在于所述超速报警的初始设置限速数值及标志，以及A_S1、B_S2按键加、减更新的车速限速数值，可随所在国家、地区道路条件或交通管理部门的要求进行设置和改变。

10、一种实施权利要求1所述装置的一种与机动车车速信号接口的超速报警方法，所述方法包括以下步骤：

a、以车速信号接口线为传输线，有选择的与不同技术方案的电子车速表数据输出总线接口，直接从CPU数据输入口输入经处理了的车速信息；

b、以预先选择、设置写入的一个车速限速数值为超速报警装置初始设置限速值，存储于CPU片内可“取出存入”的存储单元中，以便于车速限速值的更新设定；

c、以初始设置限速值为基准值，通过两按键变换操作加、减设定新的车速限速值实现有不同车速限速值设置的超速报警装置；

d、通过CPU数据输入口输入的车速数值与CPU片内存储单元存储的初始设置车速限速值或更新设定的车速限速数值相比较，判断车速超速与否，相应从CPU输入/输出端口输出用于启动超速报警器及电路报警的电控信号；

e、系统超速报警装置控制采用按键信号软件程序设计，除利用组合按键启动、更新车速限速值设定功能外，还包括利用组合按键的时间差操作停止系统报警的智能化功能设计，解决超速报警装置人机对接操作上的困难。