專利名稱：一種數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛制動(dòng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
當(dāng)今社會(huì)，駕車出行已經(jīng)變?yōu)橐环N普遍的交通方式，很多初學(xué)汽車的人在遇到路況復(fù)雜、突發(fā)事件的情況下處置不當(dāng)，錯(cuò)把油門當(dāng)成剎車踩，從而造成了很多事故，給他人和家人帶來人身的和財(cái)產(chǎn)的損失?，F(xiàn)有的防誤踩裝置大多采用機(jī)械方式，例如采用加速度傳感器探測(cè)油門踩下的加速度然后將瞬間踩下油門動(dòng)作通過聯(lián)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)變?yōu)閯x車，但是這些方式都需要對(duì)車輛本身進(jìn)行改造，比如在油門踏板或剎車上再安裝機(jī)械設(shè)備或者傳感器(如加速度傳感器)，這就導(dǎo)致可能出現(xiàn)由于安裝不當(dāng)而產(chǎn)生誤判的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)及其應(yīng)用，利用當(dāng)今大多數(shù)汽車都采用的OBD接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在錯(cuò)踩油門的情況下立刻熄火。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，用于防止錯(cuò)踩油門的裝置上，所述防止錯(cuò)踩油門的裝置包括協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置和油門繼電器，所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)包括電源電路、串口、單片機(jī)CPU及存儲(chǔ)單元、驅(qū)動(dòng)輸出電路和繼電器輸出電路；所述電源電路 用于提供電源；所述串口用于與協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置連接；所述驅(qū)動(dòng)輸出電路用于放大信號(hào)；所述繼電器輸出電路用于與油門繼電器連接。所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括看門狗，用于監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)。所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)首先通過串口向協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送采樣指令，協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置再將采樣指令通過OBDII接口發(fā)送動(dòng)力系數(shù)據(jù)請(qǐng)求指令，然后接收協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置傳輸來的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)并通過存儲(chǔ)單元進(jìn)行存儲(chǔ)，再由單片機(jī)CPU計(jì)算轉(zhuǎn)速加速度，并根據(jù)轉(zhuǎn)速加速度進(jìn)行處理。所述由單片機(jī)CPU計(jì)算轉(zhuǎn)速加速度，并根據(jù)轉(zhuǎn)速加速度進(jìn)行處理包括以下步驟:(I)求每?jī)蓚€(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)采樣值的差值，該差值即為轉(zhuǎn)速加速度；(2)判斷轉(zhuǎn)速加速度是否超過預(yù)先設(shè)定的闕值，如果超過，則通過驅(qū)動(dòng)輸出電路和繼電器輸出電路發(fā)送控制指令到油門繼電器開關(guān)，截?cái)喟l(fā)動(dòng)機(jī)油路，從而造成車輛熄火，如果沒有超過，則不進(jìn)行任何操作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:(I)本發(fā)明采用全電子式，無需對(duì)車輛本身進(jìn)行改造，即無需在油門踏板或剎車上再安裝機(jī)械設(shè)備或者傳感器，從而減少了安裝和機(jī)械部分的成本，而且本發(fā)明裝置的安裝簡(jiǎn)便。(2)對(duì)于用戶而言，可根據(jù)車輛要求自行調(diào)整錯(cuò)踩油門的敏感度，也就是可以調(diào)整車輛轉(zhuǎn)速加速度閾值。


圖1是本發(fā)明數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是車輛在正常行駛過程中的加速和錯(cuò)踩油門(即把油門當(dāng)成剎車踩)所形成的車輛轉(zhuǎn)速變化圖。圖3是使用本發(fā)明數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:車輛在正常行駛過程中進(jìn)行加速，踏踩油門的動(dòng)作比較舒緩，即便是緊急提速也不會(huì)像緊急制動(dòng)一樣瞬間踩下。而錯(cuò)把油門當(dāng)成剎車踩下去將會(huì)在瞬間使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高。即“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加速度”增大。如圖2所示，圖2中正常行駛過程中的加速如虛線所示，錯(cuò)踩油門所形成的車輛轉(zhuǎn)速如黑色粗線所示，對(duì)比兩條曲線可以看出，車輛在正常行駛過程中的加速和錯(cuò)踩油門(即把油門當(dāng)成剎車踩)所形成的車輛轉(zhuǎn)速變化是具有明顯區(qū)別的。本發(fā)明利用此原理，準(zhǔn)確及時(shí)獲取該信息，當(dāng)車輛在行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加速度瞬間增大，并超過所設(shè)定閾值時(shí)，將切斷油路，造成車輛熄火，以避免或者降低由于誤踩油門造成的事故和損害。所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括電源電路、串口、看門狗、單片機(jī)CPU及存儲(chǔ)單元、驅(qū)動(dòng)輸出電路和繼電器輸出電路。數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)采用單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)，該設(shè)備首先通過串口(即圖1中的串口 COM)向協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送采樣指令，協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置再將采樣指令通過OBDII接口發(fā)送動(dòng)力系數(shù)據(jù)請(qǐng)求指令，然后將數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)返回的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，由單片機(jī)計(jì)算轉(zhuǎn)速加速度(即轉(zhuǎn)速變化差值/變化時(shí)間的值)，并判斷轉(zhuǎn)速加速度是否超過設(shè)定的闕值，如果超過，則視為異常即錯(cuò)踩油門，發(fā)送控制指令到油門繼電器開關(guān)，截?cái)喟l(fā)動(dòng)機(jī)油路，從而造成車輛熄火，如果沒有超過，則不進(jìn)行任何操作。本發(fā)明數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)對(duì)采集進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理:一，求每?jī)蓚€(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)采樣值的差值，然后和閾值進(jìn)行比較‘二，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)采樣值的差值超過閾值則在控制系統(tǒng)中發(fā)送控制信號(hào)給油門繼電器，關(guān)斷油門，迫使車輛失速直至停車。本發(fā)明數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)是使用在防止錯(cuò)踩油門的裝置上的，防止錯(cuò)踩油門的裝置的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)和油門繼電器。所述協(xié)議轉(zhuǎn) 換裝置與車輛上的OBDII接口連接；數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)分別與協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置和油門繼電器連接；所述油門繼電器設(shè)置在車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)油路上。本發(fā)明數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)通過協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置對(duì)所述OBDII接口發(fā)送采樣指令，所述OBDII接口根據(jù)所述采樣指令采集車輛的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)傳輸給協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置；所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置對(duì)接收到的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，根將轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)對(duì)油門繼電器進(jìn)行控制。所述油門繼電器為常開狀態(tài)，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)發(fā)來的控制指令時(shí)則斷開，進(jìn)而截?cái)喟l(fā)動(dòng)機(jī)油路，使車輛熄火。所述OBDII接口在采集數(shù)據(jù)的時(shí)候使用的Model模式。所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置采用具有串口的協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備或者具有USB接口的協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備。 防止錯(cuò)踩油門的裝置必須在已經(jīng)遵循國(guó)家OBDII技術(shù)接口的車輛上實(shí)現(xiàn)，OBD接口為行車電腦進(jìn)行汽車故障、排放量等治標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)接口。OBD系統(tǒng)輸出信息的模式/服務(wù)包括如下內(nèi)容:1，Model:請(qǐng)求動(dòng)力系當(dāng)前數(shù)據(jù)(其中包含發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，具體請(qǐng)參看OBDII協(xié)議)2，Mode2:請(qǐng)求凍結(jié)禎數(shù)據(jù)3, Mode3:請(qǐng)求排放相關(guān)的動(dòng)力系診斷故障碼4, Mode4:清除/復(fù)位排放相關(guān)的診斷信息5,Mode5:請(qǐng)求氧傳感器監(jiān)測(cè)測(cè)試結(jié)果6，Mode6:請(qǐng)求非連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)OBD測(cè)試結(jié)果7，Mode7:請(qǐng)求連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)OBD測(cè)試結(jié)果8，Mode8:請(qǐng)求控制車載系統(tǒng)，測(cè)試或者部件9, Mode9:讀車輛和標(biāo)定識(shí)別號(hào)。防止錯(cuò)踩油門的裝置的工作原理如下:首先，從OBDII接口中獲取動(dòng)力系當(dāng)前數(shù)據(jù)，由于OBDII屬于專用接口，如果想采集其中數(shù)據(jù)最簡(jiǎn)便的方式是利用外接協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備。如今比較流行的接口有三種:藍(lán)牙方式、串口方式、USB接口方式。本發(fā)明裝置采用串口方式，其優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)，首先:由于所采集數(shù)據(jù)量并不大，為K級(jí)(定時(shí)采集，每次采集的數(shù)據(jù)不超過IK字節(jié))與USB接口方式相比較，進(jìn)行開發(fā)的難度較小，技術(shù)成熟性更高。如果數(shù)據(jù)量過大則需考慮使用USB接口方式。其次:從連接的可靠性方面來說，有線方式要比無線方式可靠，受到無線干擾的可能性大大降低。本裝置所使用的串口方式設(shè)備為支持OBDII的ELM327串口設(shè)備。由OBDII接口實(shí)時(shí)獲取動(dòng)力系中車輛行駛轉(zhuǎn)速的指令在IS015031-5內(nèi)有詳細(xì)定義(包括數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換及格式等等。)，簡(jiǎn)述如下:讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速rpm MODE 01 PID OC發(fā)送:010C> 01 OC返回:41OC IA F81AF8是2字節(jié)的16進(jìn)制值，轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制數(shù)是6904，每格l/4rpm轉(zhuǎn)速是 6904/4 = 1726rpm
通過ELM327的串口向OBDII接口發(fā)送指令，波特率為38400B/S，一位停止位，一位校驗(yàn)位，端口號(hào)為COMl。本發(fā)明數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)接收協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置傳來的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，并發(fā)送采樣指令給協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，同時(shí)數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)對(duì)油門繼電器進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集，采樣周期為毫秒級(jí)。數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)不需要再對(duì)采入得信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，因?yàn)橥ㄟ^OBDII接口傳入的就是數(shù)字信號(hào)了。該數(shù)字信號(hào)用十六進(jìn)制表示。防止錯(cuò)踩油門的裝置的使用方法具體包括以下步驟:步驟一:連接各硬件設(shè)備，將ELM327的一端連接至行車電腦硬件接口( 一般該接口位于主駕駛方向盤下左側(cè)車體內(nèi))，另一端串口(COM 口)連接至本發(fā)明裝置中的協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置的串口上；使本發(fā)明裝置中的油門繼電器處于常閉狀態(tài)；步驟二:本發(fā)明裝置在加電后向行車電腦發(fā)送Model方式的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。從而獲取當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息。并將每次請(qǐng)求所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行暫時(shí)保存。轉(zhuǎn)速在一千轉(zhuǎn)以下的數(shù)據(jù)將視為剛剛點(diǎn)火或者低速行駛，這樣的采樣數(shù)據(jù)只暫存不做其他處理。如果轉(zhuǎn)速在一千以上，且在秒級(jí)時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速驟然升高，則表明駕駛?cè)瞬攘擞烷T且為急劇踩，數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)計(jì)算每3次采樣所獲得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加速度，轉(zhuǎn)速加速度達(dá)到閾值后則進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輸出，發(fā)送控制信號(hào)(即開關(guān)量信號(hào))給油門繼電器。步驟三:油門繼電器收到控制信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，切斷油路，致使車輛熄火。實(shí)際使用時(shí)，用戶可以調(diào)整車輛轉(zhuǎn)速加速度閾值，具體來說，對(duì)于初學(xué)車輛行駛的駕駛?cè)?或還未取得駕駛?cè)速Y格的學(xué)員)來說，可以將此閾值設(shè)定的低一些。因?yàn)槌鯇W(xué)者一般踩踏油門提速的轉(zhuǎn)速加速度都 比較低，一旦有誤踩的情況發(fā)生轉(zhuǎn)速加速度變化將會(huì)十分明顯。對(duì)于熟練駕駛的駕駛員來講，可以將此閾值適當(dāng)?shù)奶岣咭恍?，只要不是轉(zhuǎn)速驟變就可認(rèn)為是車輛在正常加速行駛。在如今城市公路交通和高速公路都非常發(fā)達(dá)的今天，駕車出行已經(jīng)成為人們廣泛接受的代步形式。每年由于油門錯(cuò)踩所造成的交通事故不計(jì)其數(shù)，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來很大的隱患，GD-2設(shè)備為今后減少此類事件發(fā)生提供了一個(gè)有效的解決方案。對(duì)維護(hù)道路交通安全具有重要的切實(shí)意義。上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實(shí)施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，用于防止錯(cuò)踩油門的裝置上，所述防止錯(cuò)踩油門的裝置包括協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置和油門繼電器，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)包括電源電路、串口、單片機(jī)CPU及存儲(chǔ)單元、驅(qū)動(dòng)輸出電路和繼電器輸出電路； 所述電源電路用于提供電源； 所述串口用于與協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置連接； 所述驅(qū)動(dòng)輸出電路用于放大信號(hào)； 所述繼電器輸出電路用于與油門繼電器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括看門狗，用于監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)。
3.—種權(quán)利要求I或2所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的使用方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)首先通過串口向協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置發(fā)送采樣指令，協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置再將采樣指令通過OBDII接口發(fā)送動(dòng)力系數(shù)據(jù)請(qǐng)求指令，然后接收協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置傳輸來的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)并通過存儲(chǔ)單元進(jìn)行存儲(chǔ)，再由單片機(jī)CPU計(jì)算轉(zhuǎn)速加速度，并根據(jù)轉(zhuǎn)速加速度進(jìn)行處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述由單片機(jī)CPU計(jì)算轉(zhuǎn)速加速度，并根據(jù)轉(zhuǎn)速加速度進(jìn)行處理包括以下步驟 (1)求每?jī)蓚€(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)采樣值的差值，該差值即為轉(zhuǎn)速加速度； (2)判斷轉(zhuǎn)速加速度是否超過預(yù)先設(shè)定的闕值，如果超過，則通過驅(qū)動(dòng)輸出電路和繼電器輸出電路發(fā)送控制指令到油門繼電器開關(guān)，截?cái)喟l(fā)動(dòng)機(jī)油路，從而造成車輛熄火，如果沒有超過，則不進(jìn)行任何操作。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)及其應(yīng)用，屬于車輛制動(dòng)控制領(lǐng)域。本發(fā)明數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)用于防止錯(cuò)踩油門的裝置上，所述防止錯(cuò)踩油門的裝置包括協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置和油門繼電器，所述數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)包括電源電路、串口、單片機(jī)CPU及存儲(chǔ)單元、驅(qū)動(dòng)輸出電路和繼電器輸出電路；所述電源電路用于提供電源；所述串口用于與協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置連接；所述驅(qū)動(dòng)輸出電路用于放大信號(hào)；所述繼電器輸出電路用于與油門繼電器連接。
文檔編號(hào)B60K28/00GK103253134SQ20131015069
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者時(shí)珍全 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)