CN207697502U - 一种客车的无线限速系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种客车的无线限速系统，包括路标发射机和车载接收机，路标发射机设置于客车行驶沿途，车载接收机安装于客车驾驶室内；路标发射机与车载接收机通过无线网络进行通信连接。本实用新型基于无线技术和单片机控制技术，对超速实现语音报警提示并切断客车油路以达到限速，不受外界环境影响，具有主动规避事故的功能，从根本上解决客车超速问题，极大地减少了恶性交通事故，并且限速路标利用太阳能供电，具有节能环保的特点，其结构简单，体积小巧，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，响应灵敏，稳定性和可靠性好，可扩展性强，适用于不同车型的超速问题，还可广泛应用于汽车追逃、汽车防盗、违章信息传达和交通限制广播等方面。

Description

一种客车的无线限速系统

技术领域

本实用新型涉及物流交通运输安全技术领域，特别涉及一种客车的无线限速系统。

背景技术

超速的车辆容易发生交通事故，而客车一旦发生事故，极易诱发群死群伤特大恶性事故，给国家、群众带来了极其重大的损失和伤害。目前，德国西门子开发出了一种道路限速标志识别装置，该装置利用摄像头识别前方的限速标志，当行驶速度比限制速度快时，就会发出警告。使用这种装置原则上可以达到预警限速的目的，但这种装置在识别限速标志时常因外界环境变化而受到影响。尤其在阴雨天，限速标志位置不同的情况下装置就无法准确识别。并且该装置不具备主动规避事故的功能，无法自动限制行驶速度。因此需要一种更加安全可靠的客车用电子限速系统，以有效降低超速引起的交通事故发生率。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种客车的无线限速系统，基于无线技术和单片机控制技术，对超速实现语音报警提示并切断客车油路以达到限速，不受外界环境影响，具有主动规避事故的功能，从根本上解决客车超速问题，极大地减少了恶性交通事故。

(二)技术方案

一种客车的无线限速系统，包括路标发射机和车载接收机，所述路标发射机设置于客车行驶沿途，所述车载接收机安装于客车驾驶室内；所述路标发射机与所述车载接收机通过无线网络进行通信连接；

所述路标发射机包括键盘控制单元、处理器单元、显示单元、存储单元、无线发射单元和太阳能供电单元；所述键盘控制单元设定不同车型的速度上限值，保存于所述存储单元；所述显示单元显示不同车型的速度上限值；所述处理器单元协调各单元工作，并通过所述无线发射单元将不同车型的速度上限值送入所述无线网络；所述太阳能供电单元将太阳能转化为电能进行存储，并给所述路标发射机的其它各单元提供工作电压。

所述车载接收机包括无线接收单元、车速采集单元、语音报警单元、油路控制单元和车载电源单元；所述无线接收单元接收所述无线网络中的不同车型的速度上限值，同时所述车速采集单元采集客车转速信号并送入所述无线接收单元进行处理，所述无线接收单元将所述转速信号转换为当前车速值，并与对应车型的速度上限值进行对比判断；当前车速值超出速度上限值时，所述语音报警单元进行语音报警提醒；所述无线接收单元通过所述油路控制单元控制客车喷油嘴供电电路的开关；所述车载电源单元给所述车载接收机的其它各单元提供工作电压。

进一步的，所述处理器单元选用C8051单片机；所述键盘控制单元包括第一～第四按键；所述存储单元包括存储器、第一电容、第一和第二电阻，其中所述存储器选用2K位串行CMOS EEPROM AT24C02。

进一步的，所述显示单元包括4位8段数码管、数码管驱动器和第3～第9电阻，其中所述数码管驱动器选用共阴极数码管驱动器CD4511。

进一步的，所述无线发射单元包括射频芯片、第一晶振、第二～第十二电容和第十～第十二电阻，其中所述射频芯片选用无线收发芯片NRF905；所述太阳能供电单元包括太阳能发电板和蓄电池。

进一步的，所述无线接收单元包括无线单片机芯片、天线、第二和第三晶振、第一～第四电感、第十三～第二十三电容和第十三电阻，其中所述无线单片机芯片选用CC1110，所述天线为单鞭天线。

进一步的，所述车速采集单元包括车速传感器、双运算放大器、三极管、二极管、第十四～第二十二电阻和第二十四～第二十六电容，其中所述车速传感器选用CSHG-06霍尔效应转速传感器，所述双运算放大器选用LM258，所述二极管为肖特基二极管，所述第二十四和第二十六电容为电解电容。

进一步的，所述语音报警单元包括语音芯片、扬声器、第四晶振、第二十七～第三十三电容、第二十三和第二十四电阻，其中所述语音芯片选用ML22865，所述第二十七和第三十电容为电解电容。

进一步的，所述油路控制单元为继电器；所述车载电源单元包括车载5V电源、线性稳压器、发光二极管、第三十四电容和第二十五电阻，其中所述线性稳压器选用REG1117-33，所述第三十四电容为电解电容。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种客车的无线限速系统，基于无线技术和单片机控制技术，对超速实现语音报警提示并切断客车油路以达到限速，不受外界环境影响，具有主动规避事故的功能，从根本上解决客车超速问题，极大地减少了恶性交通事故，并且限速路标利用太阳能供电，具有节能环保的特点，其结构简单，体积小巧，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，响应灵敏，稳定性和可靠性好，可扩展性强，适用于不同车型的超速问题，还可广泛应用于汽车追逃、汽车防盗、违章信息传达和交通限制广播等方面。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的一种客车的无线限速系统的结构框图。

图2为本实用新型所涉及的一种客车的无线限速系统的路标发射机键盘控制单元电路原理图。

图3为本实用新型所涉及的一种客车的无线限速系统的路标发射机存储单元电路原理图。

图4为本实用新型所涉及的一种客车的无线限速系统的路标发射机显示单元电路原理图。

图5为本实用新型所涉及的一种客车的无线限速系统的路标发射机无线发射单元电路原理图。

图6为本实用新型所涉及的一种客车的无线限速系统的车载接收机无线接收单元电路原理图。

图7为本实用新型所涉及的一种客车的无线限速系统的车载接收机车速采集单元电路原理图。

图8为本实用新型所涉及的一种客车的无线限速系统的车载接收机语音报警单元电路原理图。

图9为本实用新型所涉及的一种客车的无线限速系统的车载接收机车载电源单元电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所涉及的实施例做进一步详细说明。

如图1所示，一种客车的无线限速系统，包括路标发射机和车载接收机，路标发射机设置于客车行驶沿途，车载接收机安装于客车驾驶室内；路标发射机与车载接收机通过无线网络进行通信连接。

路标发射机包括键盘控制单元、处理器单元、显示单元、存储单元、无线发射单元和太阳能供电单元；键盘控制单元设定不同车型的速度上限值，保存于存储单元；显示单元显示不同车型的速度上限值；处理器单元协调各单元工作，并通过无线发射单元将不同车型的速度上限值送入无线网络；太阳能供电单元将太阳能转化为电能进行存储，并给路标发射机的其它各单元提供工作电压。

车载接收机包括无线接收单元、车速采集单元、语音报警单元、油路控制单元和车载电源单元；无线接收单元接收无线网络中的不同车型的速度上限值，同时车速采集单元采集客车转速信号并送入无线接收单元进行处理，无线接收单元将转速信号转换为当前车速值，并与对应车型的速度上限值进行对比判断；当前车速值超出速度上限值时，语音报警单元进行语音报警提醒；无线接收单元通过油路控制单元控制客车喷油嘴供电电路的开关；车载电源单元给车载接收机的其它各单元提供工作电压。

处理器单元选用C8051单片机，是业内最小封装的微控制器，不会牺牲性能或集成性。完整的小型封装产品包括高达100MIPs的CPU、8～12位多通道ADC、1～2路12位DAC、8～64个通用I/O口以及其它重要的模拟外围设备，如集成精密振荡器(±2％)和精密温度传感器(±2℃)。工作电压为2.7～3.6V，引脚允许5V电压输入，内部Flash存储器即可作程序存储器也可作非易失性数据存储。C8051专门应用于消费、汽车和通讯市场中的空间有限、低功耗和低成本的应用中，开发简单快速。

如图2所示，键盘控制单元包括按键K1～K4。C8051的P1.2～P1.4脚表示键盘控制单元使用4个独立按键，分别为车型选择键、数值增加键、数值减少键和确认键。C8051不断循环检测P1.2～P1.4脚的电平，当检测到其中一脚电平为低时表示相应的按键按下。鉴于目前的国情，车型可规定为小型车、中型车、大型车和其它车型，根据车型和路况而设定不同的限速标准。

不同车型和速度上限值保存于存储单元中，如图3所示，存储单元包括存储器U1、电容C1、电阻R1和R2，其中存储器U1选用2K位串行CMOS EEPROM AT24C02。它具有2KB存储空间，采用EEPROM总线结构与C8051的P1.0和P1.1脚连接。C8051上电后，对AT24C02存储的数据进行读取操作。

显示单元显示不同车型和速度上限值，如图4所示，显示单元包括4位8段数码管Dp1、数码管驱动器U2和电阻R3～R9，其中数码管驱动器U2选用共阴极数码管驱动器CD4511。显示单元使用4位8段数码管Dp1显示，1个表示不同车型，其余3个表示速度上限值。显示数据通过C8051的P0口提供，C8051的P2口作为数码管Dp1的控制口，为了省电，数码管Dp1只有在按下键盘时才点亮，当一定时间内不再操作键盘时数码管Dp1熄灭。

不同车型的速度上限值数据包通过C8051循环用无线发射单元连续地发射出去。如图5所示，无线发射单元包括射频芯片U3、晶振X1、电容C2～C12和电阻R10～R12，其中射频芯片U3选用无线收发芯片NRF905。考虑到微型化、集成化、高精度和低功耗的设计要求，采用了集发射和接收为一体的单片收发芯片NRF905，该芯片发射频率可以为433/868/915MHz，最高速率为20KB/s，通信距离可达300～800m。为了实现晶体振荡器低功耗和快速启动，选用了16MHz的晶振X1，电阻R12作为晶振X1的偏置电阻。ANT1和ANT2输出脚给天线提供稳定的RF输出。与VDD脚相接的电容均采用高质量的RF滤波电容，另一端与地相接组成去耦电容。C8051读取的数据包经由SPI口提供给NRF905以915MHz发射。

由于路标发射机安装于露天环境，其供电电源可以利用太阳能发电，达到节能环保的设计理念。太阳能供电单元包括太阳能发电板和蓄电池，太阳能发电板安装于路标发射机的顶部，可充分采集太阳光能，经整流滤波之后存储于大容量锂离子蓄电池，实现给发射机其它单元提供工作电压。

当客车经过路标发射机信号覆盖范围时，客车驾驶室内的车载接收机接收发射机发射出去的数据包信号。如图6所示，无线接收单元包括无线单片机芯片U4、天线E1、晶振X2和X3、电感L1～L4、电容C13～C23和电阻R13，其中无线单片机芯片U4选用CC1110，所述天线为单鞭天线。为了简化设计，无线单片机选用Chipcon公司的CC1110无线单片机芯片，该芯片包含了1个标准的8051MCU和1个无线收发芯片，具有低功耗、低成本、高可靠性的优势。其工作频率为315/433/868/915MHz，最高传输速率为500KB/s，工作电压1.8～3.6V，接收灵敏度-110dB。26MHz晶振X2、电容C14和C15组成CC1110的高速时钟源，32.768KHz晶振X3、电容C16和C17组成低速时钟源。电容C18～C23和电感L1～L4完成将信号转换成单端RF信号，与50欧天线E1配合。电阻R13用来设置精确的偏置电流。天线E1的选择对接收距离有相当大的影响，为保证无线信号的稳定可靠，天线E1选用接收和发射能力较强的单鞭天线。CC1110以915MHz接收路标发射机发射的数据包，并暂存于内部Flash存储器中。

客车当前车速可以通过车速传感器测得，车轮每转动一周则会输出一定数量的脉冲，准确判断这些脉冲是关键。如图7所示，车速采集单元包括车速传感器、双运算放大器U5、三极管Q1、二极管D1、电阻R14～R22和电容C24～C26，其中车速传感器选用CSHG-06霍尔效应转速传感器，双运算放大器U5选用LM258，二极管D1为肖特基二极管，电容C24和C26为电解电容。CSHG-06霍尔效应转速传感器的主要特性是固定的旋进长度；测量低频信号；温度范围宽；集成短路和防磁性保护；工作电压8～36V；固定旋进长度0.5mm；工作温度-40～+120℃。具有灵敏度高、精度高、体积小、抗干扰能力强等特点。首先通过电路前端的RC滤波去除高频干扰，经过跟随器U5a，再通过比较器U5b电路输出，控制后端的三极管Q1的通断，产生稳定的脉冲信号，送入CC1110的P1.0脚进行处理，计算出客车的当前车速。

CC1110将客车的当前车速与对应车型的速度上限值进行比较判断，若为超速时，发出语音报警提醒。如图8所示，语音报警单元包括语音芯片U6、扬声器SPK1、晶振X4、电容C27～C33、电阻R23和R24，其中语音芯片U6选用ML22865，电容C27和C30为电解电容。ML22865为带功放的语音芯片，其芯片的SCL、SDA和CBUSYB脚分别接至CC1110的I/O口P2.1、P2.2和P2.3脚，SPM和SPP脚外接扬声器SPK1。可设计30s超速延时，主要用于汽车短时超车，超车后恢复正常行驶速度，语音报警提示消失。

当语音报警提示30s后客车仍处于超速状态，CC1110控制油路控制单元进行动作，切断客车喷油嘴供电电路工作，从而达到限速的目的。油路控制单元为继电器，控制客车喷油嘴供电电路的开关。CC1110的I/O口输出高电平控制继电器接通，客车喷油嘴供电电路可以保持正常工作，输出低电平控制继电器断开，切断客车喷油嘴供电电路工作。

如图9所示，车载电源单元包括车载5V电源、线性稳压器U7、发光二极管LED1、电容C34和电阻R25，其中线性稳压器U7选用REG1117-33，电容C34为电解电容。车载接收机采用5V锂电池给车速采集单元和语音报警单元进行供电，由于CC1110工作电压为3.3V，需要将5V锂电池通过线性稳压器REG1117-33转换为3.3V。

系统工作时，路标发射机不断广播不同车型的速度上限值，当客车经过发射机信号范围时，车载接收机接收并存储限速值。车载接收机的CC1110计算与比较当前车速，如果超速则进行语音报警提醒，超速30s后车载接收机发出控制信号切断客车喷油嘴供油。客车切断供油后车速会降低，当低于速度上限值时车载接收机发出控制信号恢复客车喷油嘴供油。这样，客车最多超速30s就会减速到正常速度，从根本上解决了客车超速的问题，极大的减少了恶性交通事故。

本实用新型提供了一种客车的无线限速系统，基于无线技术和单片机控制技术，对超速实现语音报警提示并切断客车油路以达到限速，不受外界环境影响，具有主动规避事故的功能，从根本上解决客车超速问题，极大地减少了恶性交通事故，并且限速路标利用太阳能供电，具有节能环保的特点，其结构简单，体积小巧，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，响应灵敏，稳定性和可靠性好，可扩展性强，适用于不同车型的超速问题，还可广泛应用于汽车追逃、汽车防盗、违章信息传达和交通限制广播等方面。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (8)

1.一种客车的无线限速系统，其特征在于：包括路标发射机和车载接收机，所述路标发射机设置于客车行驶沿途，所述车载接收机安装于客车驾驶室内；所述路标发射机与所述车载接收机通过无线网络进行通信连接；

所述路标发射机包括键盘控制单元、处理器单元、显示单元、存储单元、无线发射单元和太阳能供电单元；所述键盘控制单元设定不同车型的速度上限值，保存于所述存储单元；所述显示单元显示不同车型的速度上限值；所述处理器单元协调各单元工作，并通过所述无线发射单元将不同车型的速度上限值送入所述无线网络；所述太阳能供电单元将太阳能转化为电能进行存储，并给所述路标发射机的其它各单元提供工作电压；

所述车载接收机包括无线接收单元、车速采集单元、语音报警单元、油路控制单元和车载电源单元；所述无线接收单元接收所述无线网络中的不同车型的速度上限值，同时所述车速采集单元采集客车转速信号并送入所述无线接收单元进行处理，所述无线接收单元将所述转速信号转换为当前车速值，并与对应车型的速度上限值进行对比判断；当前车速值超出速度上限值时，所述语音报警单元进行语音报警提醒；所述无线接收单元通过所述油路控制单元控制客车喷油嘴供电电路的开关；所述车载电源单元给所述车载接收机的其它各单元提供工作电压。

2.根据权利要求1所述的一种客车的无线限速系统，其特征在于：所述处理器单元选用C8051单片机；所述键盘控制单元包括第一～第四按键；所述存储单元包括存储器、第一电容、第一和第二电阻，其中所述存储器选用2K位串行CMOS EEPROM AT24C02。

3.根据权利要求1所述的一种客车的无线限速系统，其特征在于：所述显示单元包括4位8段数码管、数码管驱动器和第3～第9电阻，其中所述数码管驱动器选用共阴极数码管驱动器CD4511。

4.根据权利要求1所述的一种客车的无线限速系统，其特征在于：所述无线发射单元包括射频芯片、第一晶振、第二～第十二电容和第十～第十二电阻，其中所述射频芯片选用无线收发芯片NRF905；所述太阳能供电单元包括太阳能发电板和蓄电池。

5.根据权利要求1所述的一种客车的无线限速系统，其特征在于：所述无线接收单元包括无线单片机芯片、天线、第二和第三晶振、第一～第四电感、第十三～第二十三电容和第十三电阻，其中所述无线单片机芯片选用CC1110，所述天线为单鞭天线。

6.根据权利要求1所述的一种客车的无线限速系统，其特征在于：所述车速采集单元包括车速传感器、双运算放大器、三极管、二极管、第十四～第二十二电阻和第二十四～第二十六电容，其中所述车速传感器选用CSHG-06霍尔效应转速传感器，所述双运算放大器选用LM258，所述二极管为肖特基二极管，所述第二十四和第二十六电容为电解电容。

7.根据权利要求1所述的一种客车的无线限速系统，其特征在于：所述语音报警单元包括语音芯片、扬声器、第四晶振、第二十七～第三十三电容、第二十三和第二十四电阻，其中所述语音芯片选用ML22865，所述第二十七和第三十电容为电解电容。

8.根据权利要求1所述的一种客车的无线限速系统，其特征在于：所述油路控制单元为继电器；所述车载电源单元包括车载5V电源、线性稳压器、发光二极管、第三十四电容和第二十五电阻，其中所述线性稳压器选用REG1117-33，所述第三十四电容为电解电容。