專利名稱：機(jī)動(dòng)車介入式主動(dòng)限速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對機(jī)動(dòng)車超速行駛介入式車速控制的裝置，更具體 地說，涉及高速公路交通安全管理上對違章超速行駛車輛實(shí)施主動(dòng)車速限速控 制的裝置。
背景技術(shù)：
目前，高速公路上的車速管理及控制，主要為交通安全管理部 門在高速公路需限速路段路口以指示牌方式設(shè)立明顯限速標(biāo)志，對進(jìn)入限速路
段的車輛進(jìn)行警示性限速提示。我國交通法規(guī)上規(guī)定的120km/h、 110km/h、 100km/h、 80km/h等幾個(gè)限速標(biāo)準(zhǔn)，主要視高速公路不同等級或所在環(huán)境路況 而設(shè)定，世界各國也基本如此。在一些復(fù)雜和特殊路段，我國大中城市及沿海 經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，還采用定點(diǎn)設(shè)置的"電子眼"測速裝置，違規(guī)超速駕車需受交 通管理部門較為嚴(yán)厲的經(jīng)濟(jì)處罰。上述交通法規(guī)和交通安全管理部門的具體限 速管理措施，均為被動(dòng)式車速監(jiān)控管理方法，除技術(shù)上有極限外，其作用及效 果也易受人為因素的影響和干擾，如近期一些地方不斷出現(xiàn)的隱蔽式定點(diǎn)"電 子眼"測速方法就備受爭議， 一方面，公開性定點(diǎn)測速技術(shù)因被測車輛一旦過 了測速點(diǎn)半徑一公里以外的測速范圍，駕車者就可超速駕車難以有證據(jù)可罰， 另一方面，駕車者的隨意超速和反監(jiān)控心態(tài)也容易引發(fā)交通事故等問題的發(fā)生。 為解決近期"電子眼"測速出現(xiàn)的監(jiān)控與反監(jiān)控混亂現(xiàn)象， 一種"區(qū)間測速" 新技術(shù)，即在一定路段內(nèi)，按照車輛行駛平均速度判定車輛是否超速方法，我 國廣東省也從2007年起宣布在省內(nèi)廣深高速路段率先推行。該"區(qū)間測速"法 看起來比"電子眼"點(diǎn)上測速公平性、透明度加強(qiáng)，但仍擺脫不了技術(shù)滯后的 被動(dòng)管理監(jiān)控方式，而且"區(qū)間測速"涉及的區(qū)間內(nèi)原諸多車輛加油、維修、 餐飲服務(wù)行業(yè)必須納入停車計(jì)時(shí)管理或區(qū)間外的重建問題，因而增加了系統(tǒng)監(jiān) 控的復(fù)雜性和難度，至少，其區(qū)間內(nèi)車輛停靠時(shí)間，將成駕車者重新上路即可 隨意超速行車的富余時(shí)間而失去"區(qū)間測速"的實(shí)質(zhì)意義。目前，國外除少數(shù) 特殊公路特殊車輛可衛(wèi)星直接跟蹤定位監(jiān)控外，還未見有大量普通民用高速公 路對超速車輛實(shí)施主動(dòng)控制和管理的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種能對高速公路上違章超速行駛車輛實(shí)施主 動(dòng)車速監(jiān)控的機(jī)動(dòng)車介入式主動(dòng)限速裝置，以克服現(xiàn)技術(shù)及目前高速公路交通 安全管理中的不足和困難。
本發(fā)明機(jī)動(dòng)車介入式主動(dòng)限速控制裝置，首先是基于如下原理和方法發(fā)明
創(chuàng)造的在高速公路路口地下或入口處，放置一電磁脈沖信號發(fā)射源，按照不
同路段限速指示牌標(biāo)示的車速限速數(shù)值，發(fā)出代表該限速值的不同頻率脈沖；
在機(jī)動(dòng)車上，安有電磁脈沖信號接收器以及相應(yīng)的處理電路。當(dāng)路過的車輛檢 測到電磁脈沖信號后，系統(tǒng)將信號轉(zhuǎn)化還原，得出該路段對車輛行駛速度的限 速數(shù)值，與車輛當(dāng)前行駛速度比較， 一旦車速超過該限速數(shù)值，則車載系統(tǒng)輸 出的控制信號可自動(dòng)控制汽車燃油正常供量，迫使車輛減速，以達(dá)到對機(jī)動(dòng)車 主動(dòng)限速控制的目的。
安于高速路段入口處地下之電磁脈沖信號發(fā)射源，其脈沖頻率的設(shè)定，可
以簡單的按照限速值對應(yīng)的數(shù)值而設(shè)定，即限速100公里/小時(shí)，頻率就是IOO
赫茲等。為了提高接收可靠性，縮短接收時(shí)間以使較快速通過的車輛也能可靠
的得到限速信息，則脈沖頻率可以按照限速值的某個(gè)倍數(shù)設(shè)定，比如按10倍設(shè) 定時(shí)，當(dāng)限速值為100公里/小時(shí)，頻率就是lkHz (即1000赫茲)；限速120 公里/小時(shí)，頻率就是1.2kHz等，其余以此類推。本發(fā)明具體實(shí)施例將以lkHz 代表100公里/小時(shí)限速數(shù)值設(shè)定作說明。
在機(jī)動(dòng)車上，安裝一套電子控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中有車載電磁脈沖信號接收器、 霍爾車速脈沖信號源、限速指示器及電路、超速報(bào)警電路、電控加速踏板開關(guān) 電路及其組件等。所謂電控加速踏板開關(guān)電路及組件，就是一套使油門拉索脫 離加速踏板聯(lián)動(dòng)的電控裝置，該裝置平時(shí)讓油門拉索與加速踏板處于聯(lián)動(dòng)狀態(tài)， 當(dāng)電控加速踏板組件處于限速啟動(dòng)并執(zhí)行狀態(tài)時(shí)，就可以使油門拉索與加速踏 板聯(lián)動(dòng)脫離，令發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，將機(jī)動(dòng)車車速降低，當(dāng)車速降到設(shè)定車速數(shù) 值時(shí)，重新恢復(fù)加速踏板與油門拉索的聯(lián)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將機(jī)動(dòng)車車速降于限速 值以下的目的。 '
安裝于機(jī)動(dòng)車底部的電磁脈沖信號接收器，由磁感應(yīng)線圈等電磁感應(yīng)元件 構(gòu)成，其作用是將感應(yīng)脈沖信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，電脈沖信號經(jīng)過放大整形 匹配電路將信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號，輸入到單片機(jī)的一個(gè)專用計(jì)數(shù) 器外部輸入口上，以對應(yīng)單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)專用計(jì)數(shù)器；單片機(jī)內(nèi)部還有一個(gè) 定時(shí)器，在系統(tǒng)捕獲到電磁脈沖信號后，開始啟動(dòng)這個(gè)定時(shí)器，在一個(gè)固定的 時(shí)間段內(nèi)，比如選擇時(shí)間段為0. 1秒，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，即使很快速運(yùn)動(dòng)的機(jī) 動(dòng)車，系統(tǒng)也可有效地區(qū)分接收到電磁脈沖信號發(fā)射源的信號；在系統(tǒng)超過3 個(gè)以上電磁脈沖信號發(fā)射時(shí)間間隔而接收器沒有接收到電磁脈沖信號，則系統(tǒng) 可以確認(rèn)車輛通過了這個(gè)電磁脈沖信號發(fā)射源范圍；在通過電磁脈沖信號發(fā)射 源區(qū)域后，系統(tǒng)開始對限速信息進(jìn)行處理，計(jì)算出該限速路段具體的限速數(shù)值。
當(dāng)信號源發(fā)射頻率為lkHz時(shí)，在0. 1秒內(nèi)，車輛可以接收到的一組電磁脈 沖數(shù)是100個(gè)(每0. 1秒內(nèi)接收到的脈沖數(shù)量，就稱之為一組)；如果車速很快， 那么車輛通過時(shí)，會(huì)接收到稍少數(shù)量的脈沖組個(gè)數(shù)；如果車速很慢，那么車輛 通過時(shí)，就會(huì)接收到很多組相同個(gè)數(shù)脈沖；如果車速極慢，那么車輛通過時(shí)， 會(huì)接收到更多組相同個(gè)數(shù)脈沖，固單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)只要工作3個(gè)時(shí)間段即0. 3秒即可，然后，單片機(jī)將計(jì)算出的限速數(shù)值存儲(chǔ)在其片內(nèi)的一個(gè)特定存儲(chǔ)單元中， 作為以后車輛行駛時(shí)限速處理的依據(jù)；該存儲(chǔ)單元，在車輛進(jìn)入其它路段后， 可以被另外的電磁脈沖信號發(fā)射源發(fā)射的新限速數(shù)值取代更新。以上過程，在 單片機(jī)得到上述限速要求后，都會(huì)在內(nèi)部做一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)據(jù)5A標(biāo)記和發(fā)光二 極管閃光外部標(biāo)記，以便單片機(jī)可以執(zhí)行軟件程序判斷超速與否。
霍爾車速脈沖信號源(機(jī)動(dòng)車變速箱輸出軸采集的車速脈沖信號)，包括霍 爾傳感器、匹配與放大電路等，其輸出TTL邏輯電平的車速脈沖信號，與單片 機(jī)的輸入口接口，利用單片機(jī)內(nèi)部專門處理這個(gè)脈沖信號的軟件子程序，通過 測頻率法或者測周期法，就可以計(jì)算出車輛當(dāng)前的行駛速度值，并將計(jì)算得出 的車速數(shù)值，在單片機(jī)內(nèi)部一個(gè)固定的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)、更新，以后軟件就可 以這個(gè)數(shù)值，與限速數(shù)值進(jìn)行比較，從而得出超速與否的結(jié)論。
當(dāng)程序檢測到有限速標(biāo)記后，限速指示器閃光，并開始對車輛當(dāng)前行駛速 度與限速值比較，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前車速大于限速值時(shí)，單片機(jī)輸出一個(gè)控制信號， 打開蜂鳴器聲音報(bào)警，提醒駕駛員現(xiàn)在車輛處于超速行駛狀態(tài)，應(yīng)該立即減速； 同時(shí)，單片機(jī)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，在超速行駛時(shí)間超過這個(gè)定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間后， 單片機(jī)輸出另一個(gè)控制信號，啟動(dòng)電控加速踏板開關(guān)電路，斷開電控加速踏板 組件中油門拉索與加速踏板連接關(guān)系，使駕駛員失去利用加速踏板操控節(jié)氣門 的能力，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)，機(jī)動(dòng)車車速因此會(huì)降低下來，直到車速降至軟 件程序設(shè)定的車速數(shù)值時(shí)，單片機(jī)又從上述兩輸出口輸出取消聲音報(bào)警和取消 斷開油門拉索連接控制信號，使駕駛員通過加速踏板又能進(jìn)入正常車輛行駛操 作狀態(tài)。另外，重要的一點(diǎn)約定是，本發(fā)明所述的電磁脈沖信號發(fā)射源，可以 發(fā)射取消限速的特定頻率值，車載系統(tǒng)接收到這個(gè)特定頻率后，清除控制標(biāo)記， 取消限速控制，直到新的限速值出現(xiàn)，這樣，就可以實(shí)現(xiàn)完整交通環(huán)節(jié)的車速 控制任務(wù)了，比如說， 一個(gè)3kHz的電磁脈沖頻率，本來該頻率可以代表限速值 300km/h，但該高速限速值國內(nèi)外交通法規(guī)上沒有，是不會(huì)在單片機(jī)軟件系統(tǒng)中 作為對機(jī)動(dòng)車輛的限速值而設(shè)定的，但軟件系統(tǒng)可以將這個(gè)頻率，包括選擇超 過我國交通法規(guī)限速標(biāo)準(zhǔn)以上的任何一個(gè)車速數(shù)值設(shè)置成取消限速的特定頻率 數(shù)值，因此，當(dāng)車載系統(tǒng)接收到這個(gè)特定頻率數(shù)值后，就會(huì)取消在單片機(jī)內(nèi)部 和外部所設(shè)置的5AH標(biāo)記和發(fā)光二極管閃光標(biāo)記，程序以后就不再執(zhí)行處理車 輛是否超速的軟件了，單片機(jī)也不會(huì)誤判。發(fā)射這個(gè)取消限速控制的特定頻率 的電磁脈沖信號發(fā)射源，可安裝于高速公路末端或出口處。以上所述，就是系 統(tǒng)主動(dòng)進(jìn)行車速的介入控制過程，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明機(jī)動(dòng)車介入式主動(dòng)限速控制 的目的。
另外，本發(fā)明的發(fā)射接收部分，除采用電磁脈沖發(fā)射接收方式外，也可以 采用調(diào)頻無線電發(fā)射接收方式(具體方法在以下具體實(shí)施例中再作說明，此處
暫略)。
綜上所述，本發(fā)明內(nèi)容具體包括
所述電磁脈沖信號發(fā)射源(也可以為調(diào)頻無線電信號發(fā)射源)，安裝于高速 公路需限速路段入口處地下，該電磁脈沖信號發(fā)射源具有不同可變脈沖振蕩頻 率，用以代表不同車速限速數(shù)值。
所述電磁脈沖信號發(fā)射源的接收器，為車載電磁脈沖信號接收器(也可以 為車載調(diào)頻無線電信號接收器)。當(dāng)車輛通過限速路段入口處時(shí)，車載電磁脈沖 信號接收器將感應(yīng)接收到的電磁脈沖信號處理后輸入單片機(jī)的一個(gè)通用輸入/ 輸出端口上，經(jīng)計(jì)算還原成限速數(shù)值，存儲(chǔ)于單片機(jī)片內(nèi)的存儲(chǔ)單元中。
所述單片機(jī)的另一個(gè)輸入接口，與霍爾車速傳感器脈沖信號的輸入信號接 口，經(jīng)單片機(jī)計(jì)算出的車速數(shù)值，也存儲(chǔ)于單片機(jī)片內(nèi)存儲(chǔ)單元中。單片機(jī)內(nèi) 還存有事先寫入的車速控制軟件程序，當(dāng)車輛行駛速度超過單片機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的車 速限速值時(shí)，單片機(jī)車速控制電路能及時(shí)對超速行駛車輛輸出超速報(bào)警及減速 控制信號。
所述電控加速踏板開關(guān)電路為控制電控加速踏板組件的控制電路，該電路 根據(jù)單片機(jī)軟件程序指令接通或斷開12V電源的輸出；所述電控加速踏板組件 中有一永久磁鐵和電磁鐵芯吸合，當(dāng)電磁鐵芯中的電磁線圈有電流通過時(shí)，永 久磁鐵和電磁鐵芯的吸合自動(dòng)脫開，加速踏板對機(jī)動(dòng)車油門拉索失去作用力， 使節(jié)氣門回位，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)；當(dāng)電磁鐵芯中的電磁線圈無電流通過時(shí)， 永久磁鐵和電磁鐵芯恢復(fù)吸合狀態(tài)。
所述超速報(bào)警電路發(fā)出的報(bào)警聲用于告示車輛已處于超速行駛狀態(tài)，駕車 者需自行減速，否則，在單片機(jī)軟件程序作用下，系統(tǒng)介入并強(qiáng)迫車輛自動(dòng)減 速。
所述特定值頻率信號，為取消限速值設(shè)定頻率信號，其作用是將單片機(jī)內(nèi)
的特定標(biāo)志5AH標(biāo)記清除以及熄滅外部發(fā)光二極管閃光標(biāo)記，解除對機(jī)動(dòng)車輛 的限速控制。
實(shí)施本發(fā)明的有益效果(l)減少高速公路安全管理系統(tǒng)現(xiàn)有"電子眼"點(diǎn)
上測速和"區(qū)間測速"監(jiān)管上的爭議和被動(dòng)，可有效解決高速公路日益面臨的 車流滯堵及駕車者隨意超速行車容易引發(fā)的交通事故的發(fā)生，減少人員生命及
財(cái)產(chǎn)損失；(2)提升國民遵章守法行車意識，利于和諧社會(huì)的發(fā)展建設(shè)，利于跨 越式提升我國現(xiàn)有交通安全管理水平；(3)該發(fā)明技術(shù)及工藝制造實(shí)施容易，社 會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益明顯。


圖l為本發(fā)明電磁脈沖信號發(fā)射源電路原理圖。
圖2為單片機(jī)及車速控制系統(tǒng)電路原理圖。該圖由車載電磁脈沖信號接收
器(l);霍爾車速脈沖信號源(2);限速指示器及電路(3);超速報(bào)警電路(4); 電控加速踏板開關(guān)電路(5)構(gòu)成。
圖3為電控加速踏板組件結(jié)構(gòu)示圖。
圖4為單片機(jī)車速控制軟件流程圖。
圖5為單片機(jī)中斷子程序軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明內(nèi)容及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明描述。
圖1為本發(fā)明電磁脈沖信號發(fā)射源電路原理圖，圖中JT為一只10MHz的晶 體振蕩器，F(xiàn)PQ是一塊CPLD集成電路EPM7128STI。在這塊集成電路FPQ中，有 利用專用軟件MAXPLUS-II編制的任意頻率分頻器邏輯模塊，該分頻器依賴于外 部電阻R3及SW開關(guān)(實(shí)際開關(guān)網(wǎng)絡(luò)是一只旋轉(zhuǎn)型9選1波段開關(guān))組成的選 頻網(wǎng)絡(luò)，將晶體振蕩器JT產(chǎn)生的脈沖頻率，分頻成為代表限速值為50km/h 130km/h的9個(gè)500Hz 1. 3KHz脈沖頻率，通過波段開關(guān)SW所處9個(gè)不同位置， 選擇輸出某個(gè)頻率脈沖信號。電阻R1、 R2與三極管V1、 V2組成放大電路；電 磁脈沖從電感線圈L1發(fā)射，V3作為續(xù)流二極管，將電感線圈L1的反沖電動(dòng)勢 泄放，保護(hù)放大電路。其作用及過程是，在發(fā)射源電路加電后，晶體振蕩器產(chǎn) 生的脈沖信號，經(jīng)過分頻、選頻輸出、放大后驅(qū)動(dòng)電感線圈L1，將電脈沖信號 轉(zhuǎn)換成磁脈沖信號發(fā)射到空間中。該電感線圈L1發(fā)出的磁脈沖，可以通過一個(gè) 磁隔離槽，將發(fā)射區(qū)域限制在一個(gè)固定范圍內(nèi)，而發(fā)射距離，可以通過調(diào)節(jié)功 率放大部分的電阻R1、 R2加以控制，以達(dá)到對圖2中之車載電磁脈沖信號接收 器能良好接收的目的。
FPQ形成分頻電路工作模式為l個(gè)預(yù)分頻模塊，分頻系數(shù)=100將晶體振蕩 器JT的10MHz主頻，分頻為100kHz作為其它電路進(jìn)一步精細(xì)分頻的全局頻率 源；1個(gè)系數(shù)=200的分頻模塊，將全局頻率源分頻為代表50km/h的500Hz頻率； 1個(gè)系數(shù)二167的分頻模塊，將全局頻率源分頻為代表60km/h的600Hz頻率；1 個(gè)系數(shù)=143的分頻模塊，將全局頻率源分頻為代表70km/h的700Hz頻率；l個(gè) 系數(shù)=125的分頻模塊，將全局頻率源分頻為代表80km/h的800Hz頻率；1個(gè)系 數(shù)=111的分頻模塊，將全局頻率源分頻為代表90km/h的900Hz頻率；1個(gè)系數(shù) =100的分頻模塊，將全局頻率源分頻為代表100km/h的1000Hz (lkHz)頻率； 1個(gè)系數(shù)=91的分頻模塊，將全局頻率源分頻為代表110km/h的llOOHz(l. lkHz) 頻率；1個(gè)系數(shù)=83的分頻模塊，將全局頻率源分頻為代表120km/h的1200Hz (1.2kHz)頻率；1個(gè)系數(shù)二77的分頻模塊，將全局頻率源分頻為代表130km/h 的1300Hz (1.3kHz)頻率；1個(gè)系數(shù)二33的分頻模塊，將全局頻率源分頻為代 表取消限速的3000Hz (3kHz)頻率。
圖2為單片機(jī)及車速控制系統(tǒng)電路原理圖。圖中，車載電磁脈沖信號接收 器(l)由電感線圈L2和二極管V4作電磁脈沖感應(yīng)器。其中電感線圈L2的用途 是耦合電磁脈沖信號發(fā)射源從空間中發(fā)來的磁脈沖信號；二極管V4起到提取電 感線圈L2耦合輸出的正相位電脈沖的作用；電阻R4和R5，以及三極管V5組 成放大、整形、匹配電路，將正相位電脈沖信號經(jīng)放大、整形、匹配電路實(shí)現(xiàn) 飽和限幅放大，然后在電阻R5與三極管V5連接點(diǎn)位置，產(chǎn)生符合TTL邏輯標(biāo) 準(zhǔn)的，并與發(fā)射單元發(fā)出的同頻率脈沖信號進(jìn)入單片機(jī)(D:AT89C52) T0 口即 通用輸入/輸出口 P3.4上進(jìn)行計(jì)數(shù)及計(jì)算，即可得出發(fā)射源發(fā)出的限速指令數(shù) 值。例如當(dāng)前車速限速值是100km/h，電磁脈沖信號發(fā)射源發(fā)出lkHz頻率電 磁脈沖信號，則圖2中車載電磁脈沖信號接收器(l)就會(huì)輸入解碼后的lkHz頻 率TTL邏輯脈沖信號，單片機(jī)T0 口對應(yīng)的內(nèi)部計(jì)數(shù)器，按照0. 1秒周期統(tǒng)計(jì) TO 口輸入的脈沖數(shù)量，單片機(jī)對讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，考慮到需要有一定的冗 余度，所以如果數(shù)據(jù)為95 105之間，就表示現(xiàn)在限速值是100km/h，如果讀 出的數(shù)據(jù)是85 95之間，就表示現(xiàn)在限速值是90km/h，其余類推，也就是計(jì) 算數(shù)值有士5的誤差允許范圍，以防止系統(tǒng)參數(shù)漂移，將計(jì)算出來的限速值數(shù) 據(jù)，存儲(chǔ)到單片機(jī)中，以后就可以在與當(dāng)前車輛行駛速度數(shù)值比較中使用了。 同時(shí)，單片機(jī)還會(huì)在其內(nèi)部和外部設(shè)置限速標(biāo)志，使單片機(jī)軟件程序得知該路 段有限速消息，并且在以后車輛行進(jìn)中不間斷進(jìn)行比較判斷車輛行駛速度是否 超速，而外部設(shè)置的限速指示器閃光標(biāo)志，可以提醒駕駛員進(jìn)入了限速路段。
根據(jù)本發(fā)明原理，當(dāng)前述單片機(jī)內(nèi)計(jì)數(shù)單元檢測到有限速信號進(jìn)入并作內(nèi)、 外部標(biāo)記以后，立即將車速限速數(shù)值與當(dāng)前車速相比較，若發(fā)現(xiàn)當(dāng)前車速數(shù)值 大于限速值時(shí)，單片機(jī)將通過軟件程序從其輸出/輸入端口輸出對超速行駛車輛 的實(shí)時(shí)控制信號。下面，先以圖2中霍爾車速脈沖信號源(2)輸入車速脈沖與單 片機(jī)接口及運(yùn)算作詳細(xì)說明。
市場上可以獲得的產(chǎn)品化霍爾車速傳感器HR，具有三根連接線，分別是+12V 電源線、地線、以及傳感脈沖信號輸出線。傳感脈沖信號輸出線一般是集電極 開路(0C)方式輸出口，可以通過簡圖中的電阻連接到不同電壓值的電源上， 與各種不同應(yīng)用電路系統(tǒng)匹配，從而獲得不同電平輸出模式的脈沖信號，圖2 中，將匹配電阻R6連接到+5V電源上，用以形成單片機(jī)可以接受的5V模式TTL 邏輯輸出脈沖信號，將這個(gè)信號連接到單片機(jī)的一個(gè)專用計(jì)數(shù)輸入口T1 口 (也 即通用名稱為P3.5 口)上，就可讓單片機(jī)軟件按測頻率或測周期法計(jì)算得出車 輛行駛實(shí)時(shí)速度值。下面以測頻率法及公式作說明。
當(dāng)霍爾車速傳感器服連接的電源開通后，在傳感脈沖信號輸出線上會(huì)輸出 與車速成正比的脈沖信號，滿足公式M二KXV。公式中M是霍爾車速脈沖數(shù)(單 位是"個(gè)")；V是車輛行駛速度(單位是"公里/每小時(shí)km/h"); K是傳感器 比例因子，即汽車以每小時(shí)1公里的速度行駛時(shí)傳感器輸出的脈沖數(shù)量(K值 因不同車型變速箱輸出軸模數(shù)、傳感器極數(shù)及車輪直徑大小不同而不同，但其
比例因子K在各車型定型配套時(shí)都有標(biāo)定或簡單的測試就可得知)，運(yùn)算時(shí)將該 比例因子轉(zhuǎn)化成與選取某個(gè)時(shí)間段對應(yīng)的量綱。若采用測頻率法，車速與脈沖 數(shù)之間的關(guān)系為V二M+K，也就是通過計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)，單片機(jī)接收的脈沖數(shù)的 變化量，除以該單位時(shí)間內(nèi)比例因子，即可得到該時(shí)刻的車速值。比如，某品 牌霍爾脈沖傳感器HR，在某車型上使用時(shí)，其比例因子K=2500，即當(dāng)該車以 lkm/h行駛時(shí)，那么每行駛lkm，霍爾脈沖傳感器HR就會(huì)輸出2500個(gè)脈沖；而 當(dāng)該車以10km/h行駛時(shí)，那么每行駛10km，霍爾脈沖傳感器HR就會(huì)輸出25000 個(gè)脈沖。反過來，每小時(shí)如果有25000個(gè)脈沖，則說明現(xiàn)在車速就是10km/h。 計(jì)算車速時(shí)，為提高車速計(jì)算精度，顯然不能等待很長時(shí)間才計(jì)算出一個(gè)車速 數(shù)值，因此需要將時(shí)間單位由1小時(shí)更改為0. 1秒，那么比例因子1(=2500/36000， 則車速計(jì)算公式為V=M+K==M+2500X36000，其中M是0. 1秒鐘內(nèi)霍爾脈沖數(shù)。 單片機(jī)軟件只需按這個(gè)公式，以0. 1秒為一個(gè)時(shí)間段，不斷的計(jì)算下去，連續(xù) 得出車輛行駛速度，此為霍爾車速傳感器的輸入及車速計(jì)算方法。
圖2中的限速指示器及電路(3)為與單片機(jī)的簡單外圍連接件，可選擇與單 片機(jī)某個(gè)輸出口如P2.0連接。限速指示器內(nèi)部有一只專用控制器D2: NE555， 可直接驅(qū)動(dòng)V6發(fā)光二極管發(fā)出閃光；D2: NE555集成電路與電阻R7、 R8和電 容C1組成雙穩(wěn)態(tài)振蕩電路，控制發(fā)光二極管V6按一定頻率閃光，其中"亮" 狀態(tài)的時(shí)間由R7與Cl確定，"滅"狀態(tài)時(shí)間由R8與Cl確定，電阻R9作為發(fā) 光二極管的電流匹配電阻，其阻值大小決定發(fā)光二極管的發(fā)光亮度。
如果說，以上從圖1圖2中對車速限速值信息的發(fā)射、接收，包括當(dāng)前車 輛速度數(shù)值的檢測、計(jì)算以及限速標(biāo)記的設(shè)置處理，是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明機(jī)動(dòng)車介入 式主動(dòng)限速控制必要前提的話，那么接下來，采用何種手段對超速行駛車輛進(jìn) 行車速控制，則是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵。下面，再繼續(xù)以圖2超速報(bào)警電路(4)、 電控加速踏板開關(guān)電路(5)作詳細(xì)說明。
在圖2超速報(bào)警電路(4)中，主要是一只三極管放大電路和一只蜂鳴器。在 本實(shí)施例中，由單片機(jī)的P2.2 口線輸出的開關(guān)控制信號連接到放大電路的匹配 電阻R10上，由三極管V7作電子開關(guān)，控制蜂鳴器BEEP的通/斷電。軟件控制 單片機(jī)輸出開通信號時(shí)，令蜂鳴器BEEP發(fā)出鳴叫作為提示音，提醒駕駛員注意 車輛己經(jīng)處于超速行駛狀態(tài)了，此時(shí)，駕車者應(yīng)該主動(dòng)放松加速踏板，停止加 速并在5秒鐘時(shí)間內(nèi)將車速降至該限速區(qū)設(shè)定車速限速值以內(nèi)，否則，在單片 機(jī)軟件程序作用下，從單片機(jī)另一輸出口線輸出的控制信號，將啟動(dòng)電控加速 踏板開關(guān)電路。
在電控加速踏板開關(guān)電路(5)中， 一只三極管放大電路和一只VMOS管驅(qū)動(dòng) 電路控制一只電磁鐵芯，使機(jī)動(dòng)車的油門拉索連接脫離開加速踏板控制。本實(shí) 施例中，由單片機(jī)的P2.1 口線，輸出的開關(guān)控制信號(所謂開關(guān)信號， 一般就是高電壓值代表開，低電壓值代表關(guān))，連接到放大電路的匹配電阻R11上，由 三極管V8作電子開關(guān)，控制VM0S管V9導(dǎo)通或者截止，匹配電阻R12與VM0S 管V9以及二極管V10組成驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，按照單片機(jī)輸出的指令，在車輛超速 行駛后，軟件控制單片機(jī)輸出"開"信號時(shí)，令電磁鐵芯與永久磁鐵吸合脫離， 節(jié)氣門回位，發(fā)動(dòng)機(jī)被強(qiáng)行處于怠速狀態(tài)，駕駛員無法利用加速踏板控制車輛 繼續(xù)高速行駛；而當(dāng)軟件控制單片機(jī)輸出"關(guān)"信號時(shí)，電磁鐵芯與永久磁鐵 自動(dòng)回于吸合狀態(tài)，使加速踏板和油門控制連接上，此時(shí)車輛車速就可重新處 于駕駛員控制之下了。
車速控制也可以采取另一種方式，用一只有常閉觸點(diǎn)的繼電器，將車輛汽 油泵電機(jī)供電電源線斷開，其斷點(diǎn)分別連接到繼電器的兩個(gè)觸點(diǎn)上。繼電器控 制線與電控加速踏板組件接線相同，也連接到電控加速踏板開關(guān)電路的兩個(gè)控 制點(diǎn)圖2 (5) 1、 2輸出點(diǎn)上。如此，單片機(jī)即可通過開關(guān)電路控制繼電器，令 車輛汽油泵處于供電或者斷電狀態(tài)；當(dāng)單片機(jī)通過開關(guān)電路輸出"開"信號時(shí)， 繼電器的觸點(diǎn)從常閉的接通狀態(tài)轉(zhuǎn)換成脫開狀態(tài)，汽油泵供電斷開，使車輛動(dòng) 力下降從而達(dá)到減速目的；而單片機(jī)沒有通過開關(guān)電路輸出"開"信號時(shí)，繼 電器的觸點(diǎn)一直處于常閉狀態(tài)，或者從脫開狀態(tài)回轉(zhuǎn)換成常閉接通狀態(tài)，汽油 泵供電恢復(fù)(從超速狀態(tài)降至單片機(jī)軟件設(shè)定的限速值以下20公里處)，使車 輛動(dòng)力供油恢復(fù)成正常操作動(dòng)態(tài)(油泵電路連接圖略)。
另外，隨著機(jī)動(dòng)車技術(shù)的不斷發(fā)展，使得一些后置發(fā)動(dòng)機(jī)的油門控制踏板， 采用的是電傳感器形式。同樣的，也可以采用繼電器方式切斷油門控制踏板的 電傳感信號，就可以實(shí)現(xiàn)限速目的。
圖3為電控加速踏板組件結(jié)構(gòu)示圖。圖中油門拉索盤(l);油門拉索(2); 軸承(3);箱體(4);塑制連軸套(5);永久磁鐵(6);電磁鐵芯(7);內(nèi)套定位螺 蓋(8);內(nèi)套壓板(9);絕緣填充材料(10);帶凸緣電磁鐵內(nèi)套(11);電磁繞 組(12);外套凹槽(13);電磁鐵外套(14);內(nèi)套調(diào)整彈簧(15);加速踏板 轉(zhuǎn)動(dòng)軸(16);軸承(17);回位彈簧(18);加速踏板(19)。下面結(jié)合示圖對 其結(jié)構(gòu)及工作情況作描述。當(dāng)圖2中單片機(jī)車速控制電路及軟件無控制信號輸
出，電流未通過圖3電控加速踏板組件+12V接線時(shí)，駕車者只要踩下加速踏板 (19)，電控加速踏板箱體(4)另一側(cè)的油門拉索盤(1)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)并拉動(dòng)油門拉索 (2)拉緊與油門拉索連接的節(jié)氣門開度，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及動(dòng)力受駕車者踩踏加速 踏板的深淺及力度大小而改變(節(jié)氣門及連接機(jī)構(gòu)圖中未畫出，略)；當(dāng)駕車者 松開加速踏板或者將腳離開加速踏板時(shí)，加速踏板(19)在回位彈簧(18)作用下， 油門拉索盤(l)回轉(zhuǎn)至處于怠速位置，其關(guān)系始終為互動(dòng)同步關(guān)系，作用與普通 加速踏板相同；當(dāng)圖3電控加速踏板組件電源接線中有電流通過，也即圖2單 片機(jī)車速控制電路及軟件有控制信號輸出由VMOS管導(dǎo)通圖2 (5) 1、 2輸出12V
電源時(shí)，圖3電磁繞組(12)有電流通過，電磁鐵芯(7)與永久磁鐵(6)吸合端S 端極性相同，相互排斥，兩鐵間之吸合脫離，圖3加速踏板(19)作用力無法作 用于油門拉索(l)上，加速踏板踩空，對節(jié)氣門的開度控制失去作用，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速下降并處于怠速工作狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)在不熄火情況下，超速車輛只有減速而無 法加速，從而達(dá)到本發(fā)明機(jī)動(dòng)車介入式主動(dòng)限速控制關(guān)鍵動(dòng)作設(shè)計(jì)之目的。
接下，依圖3闡述電控加速踏板組件結(jié)構(gòu)及部件之間的連接關(guān)系。圖3中， 帶凸緣電磁鐵內(nèi)套(11)內(nèi)有絕緣填充材料(10)將電磁鐵芯(7)及電磁線圈繞組 (12)絕緣并固定于內(nèi)套中；帶凸緣電磁鐵內(nèi)套嵌入于電磁鐵外套(14)的外套 凹槽(13)內(nèi)，隨電磁鐵外套(14)聯(lián)體轉(zhuǎn)動(dòng)，裝配時(shí)，可通過對介于內(nèi)外套的內(nèi) 套調(diào)整彈簧(15)、內(nèi)套定位螺蓋(8)、內(nèi)套壓板(9)等部件之間的調(diào)定，將電磁 鐵芯(7)定位在與永久磁鐵(6)S端的最佳結(jié)合面上，達(dá)到兩鐵之間最佳吸合狀 態(tài)。又圖3中，箱體(4)兩側(cè)軸承(3)及(17)軸孔同心對稱，都處于同一個(gè)軸心 線上；電磁鐵外套(14)與加速踏板轉(zhuǎn)動(dòng)軸(16)連接；永久磁鐵(6)與塑制連軸套 (5)聯(lián)體；當(dāng)加速踏板(19)有上下踩壓動(dòng)作時(shí)，其作用力經(jīng)回位彈簧(18)—加 速踏板轉(zhuǎn)動(dòng)軸(16)—電磁鐵外套(14)—永久磁鐵(6)及塑制連軸套(5)牽動(dòng)油 門拉索盤(1)在同一軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)油門拉索(2)上下拉動(dòng)機(jī)動(dòng)車節(jié)氣門。
圖4為單片機(jī)車速控制軟件流程圖，下面以圖4繼續(xù)對本發(fā)明實(shí)施作進(jìn)一 步的描述。
系統(tǒng)加電后，CPU軟件開始執(zhí)行，其軟件流程即是CPU的工作和動(dòng)作過程。 程序從流程圖的第"l"位置"開始"進(jìn)入，對單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行初始化工作，包 括將內(nèi)部存儲(chǔ)器清零，輸入/輸出口配置等(步驟2);單片機(jī)將內(nèi)部一個(gè)定時(shí) 器按本實(shí)施例設(shè)置成每0. 1秒一次的重復(fù)型定時(shí)中斷申請模式，并啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)這 個(gè)定時(shí)器，同時(shí)，打開定時(shí)器中斷控制(步驟3)，以后每隔O. l秒，單片機(jī)接 受這個(gè)定時(shí)器中斷請求，暫停其它程序處理工作，進(jìn)入流程圖第"19"位置開 始的圖5中斷處理子程序中。以上動(dòng)作即流程圖的1—2—3—步驟，在進(jìn)入流 程圖的第"4"位置以后，單片機(jī)軟件將不再執(zhí)行這部分程序。
在流程圖的第"4"位置開始，程序?qū)⒁恢毖h(huán)運(yùn)行，直到系統(tǒng)關(guān)機(jī)；軟件 首先讀取中斷子程序設(shè)置的限速標(biāo)記(步驟4)，判斷是否為十六進(jìn)制數(shù)5A (步 驟5)，當(dāng)結(jié)論為"否"時(shí)，表示目前車輛不處于限速控制區(qū)域，軟件控制將 限速指示器的閃光關(guān)閉(步驟6)，同時(shí)關(guān)閉可能處于打開狀態(tài)的定時(shí)器及聲音 報(bào)警器(步驟7)，這是保險(xiǎn)動(dòng)作。在圖4流程圖中，程序?qū)凑?—5—6—7 —4這個(gè)流程一直循環(huán)執(zhí)行，直到出現(xiàn)一個(gè)限速控制命令到來；而當(dāng)結(jié)論為"是" 時(shí)，表示目前車輛處于限速控制區(qū)域，軟件控制將限速指示器的閃光信息及中 斷子程序計(jì)算出的限速值和當(dāng)前車速值取出(步驟8)，下一步將判斷是否超速 (步驟9)，當(dāng)結(jié)論為"否"時(shí)，表示目前車輛不處于超速行駛狀態(tài)，軟件控
制關(guān)閉可能處于打開狀態(tài)的定時(shí)器和聲音報(bào)警器(步驟10)，這是保險(xiǎn)動(dòng)作。
在圖4流程圖中，程序?qū)凑?—5—8—9—10—4這個(gè)流程一直循環(huán)執(zhí)行；當(dāng) 步驟9判斷是否超速的結(jié)論為"是"時(shí)，表示目前車輛處于超速行駛狀態(tài)，程 序啟動(dòng)聲音報(bào)警(步驟ll)、啟動(dòng)5秒定時(shí)器(步驟12)、讀取新的當(dāng)前車速值 (步驟13)、判斷是否超速(步驟14);當(dāng)結(jié)論為"否"時(shí)，表示車輛在5秒 以內(nèi)，駕車者已將車速降低到非超速行駛狀態(tài)，軟件控制關(guān)閉打開狀態(tài)的定時(shí) 器和聲音報(bào)警器，關(guān)閉可能處于啟動(dòng)狀態(tài)的電控加速踏板電路(步驟15)。在 圖4流程圖中，程序?qū)凑?—5—8—9—11 — 12—13—14—15—4這個(gè)流程一 直循環(huán)執(zhí)行；當(dāng)步驟14判斷是否超速的結(jié)論為"是"時(shí)，需要進(jìn)一步判斷這種 狀態(tài)是否超過5秒(步驟16)，如果沒有超過5秒，返回到步驟13處；如果超 過5秒，軟件會(huì)打開電控加速踏板組件，強(qiáng)行介入，將車速降低(步驟17)， 并在步驟17和步驟18處之間反復(fù)執(zhí)行，直到判斷車速懲罰性的降低于限速值 以下20公里處，然后關(guān)閉定時(shí)器、報(bào)警聲及斷開電控加速踏板組件電源(步驟 15)，使車輛轉(zhuǎn)正常操作及行駛狀態(tài)，在圖4流程圖中，程序?qū)凑?3—14— 16—17—18—15—4這個(gè)流程一直循環(huán)執(zhí)行。
下面描述軟件中的圖5中斷處理子程序。在軟件程序打開0. 1秒定時(shí)，每 一次定時(shí)時(shí)間到后，定時(shí)器向單片機(jī)發(fā)出一個(gè)中斷請求，軟件將打斷正在執(zhí)行 的程序，保護(hù)好現(xiàn)場數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)到中斷處理子程序，即圖5中斷子程序流程 圖中的19位置。子程序的第一個(gè)功能就是軟件通過讀取單片機(jī)片內(nèi)的計(jì)數(shù)器O 中的數(shù)值，計(jì)算新限速指令輸入數(shù)值(步驟20);步驟21是判斷是否有新的限 速信息，就是當(dāng)計(jì)數(shù)器0內(nèi)數(shù)據(jù)不為"0"，則表示有新的限速指令從電磁脈沖 傳感器輸入，軟件執(zhí)行步驟22設(shè)置單片機(jī)內(nèi)部標(biāo)記，然后程序根據(jù)約定判斷是 否取消限速(步驟23)，當(dāng)判斷為不是特定的取消限速值數(shù)值指令時(shí)，軟件以 測頻率法計(jì)算出限速值以及當(dāng)前車速數(shù)值并在相應(yīng)位置更新保存(步驟24)， 再次設(shè)置并啟動(dòng)0. 1秒的定時(shí)器，以便下一次進(jìn)入子程序(步驟27)，然后返 回到主程序被中斷的位置處(步驟28)繼續(xù)運(yùn)行程序。在圖5子程序流程圖中， 程序?qū)凑?9—20—21—22—23—24—27—28這個(gè)流程執(zhí)行。當(dāng)步驟23判斷 出是特定的取消限速值數(shù)值指令時(shí)，軟件清除內(nèi)部標(biāo)記以及限速值，車輛脫離 限速區(qū)域(步驟25)，再次設(shè)置并啟動(dòng)0.1秒的定時(shí)器后(步驟27)，然后返回 到主程序被中斷的位置處(步驟28)繼續(xù)運(yùn)行程序。在圖5子程序流程圖中， 程序?qū)凑?9—20—21—22—23—25—27—28這個(gè)流程執(zhí)行；當(dāng)步驟21判斷 沒有新的限速時(shí)，軟件計(jì)算出當(dāng)前車速數(shù)值并在相應(yīng)位置更新保存(步驟26)， 再次設(shè)置并啟動(dòng)0. 1秒的定時(shí)器后(步驟27)，然后返回到主程序被中斷的位 置處(步驟28)繼續(xù)運(yùn)行程序。在圖5子程序流程圖中，程序?qū)凑?9—20 —21—26—27—28這個(gè)流程執(zhí)行。
以上為本發(fā)明實(shí)施例。綜上所述，本發(fā)明電磁脈沖信號發(fā)射源發(fā)出的不同 可變脈沖振蕩頻率代表不同車速限速值信號，由車載電磁脈沖信號接收器感應(yīng) 接收后，經(jīng)單片機(jī)計(jì)算還原為車速限速值，存儲(chǔ)于單片機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)單元中，并不 間斷地與行進(jìn)中的車輛當(dāng)前車速數(shù)值相比較。當(dāng)單片機(jī)檢測出當(dāng)前車速數(shù)值大 于單片機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的限速數(shù)值時(shí)，超速報(bào)警電路發(fā)出超速報(bào)警聲，駕駛員需在5 秒時(shí)間內(nèi)自行將車速降至限速值以下，否則，在單片機(jī)指令程序作用下，電控 加速踏板開關(guān)電路中有電流通過電控加速踏板組件中的電磁線圈，使組件中吸 合著的永久磁鐵和電磁鐵芯相互排斥脫開，發(fā)動(dòng)機(jī)隨之處于怠速狀態(tài)，車輛減
速，駕駛員對加速踏板的踩控失去作用；當(dāng)車輛車速自動(dòng)降至低于限速值以下 20公里處時(shí)，電控加速踏板組件中的電磁線圈沒有電流流過，永久磁鐵與電磁 鐵芯重新吸合，加速踏板恢復(fù)對節(jié)氣門的踩控作用，駕駛員才可自由將車速提 高。以上動(dòng)作程序在車載電磁脈沖接收器未感應(yīng)接收到取消限速值的特定頻率 脈沖信號前，對超速行駛車輛的車速控制按上述動(dòng)作和程序反復(fù)進(jìn)行，從而達(dá) 到對機(jī)動(dòng)車介入式主動(dòng)限速控制的目的。
下面為本發(fā)明實(shí)施例采用調(diào)頻無線電信號發(fā)射接收說明(電路原理圖略)。 在車速限速值發(fā)射源中，與電磁脈沖信號發(fā)射源同樣的具有一只晶體振蕩 器、 一只可控分頻器(CPLD)、 一個(gè)頻率選擇網(wǎng)絡(luò)，這些產(chǎn)生了表示限速數(shù)值的 頻率編碼脈沖信號。調(diào)頻無線電發(fā)射機(jī)，可采用直接調(diào)頻方式，技術(shù)很成熟， 應(yīng)用非常簡單，選用一塊現(xiàn)有調(diào)頻發(fā)射器集成電路產(chǎn)品，只需要向其提供載頻 頻率脈沖，輸入信號、輸出直接耦合到天線上就可以。載頻頻率脈沖信號，使 用 一只晶體振蕩器外加一只電容就可以使調(diào)頻發(fā)射器集成電路處于工作狀態(tài)， 其輸入端連接一只隔直電容，將限速數(shù)值的頻率編碼脈沖信號耦合輸入，其它 工作調(diào)頻發(fā)射器集成電路處理后，通過定向天線將信號從路口地面發(fā)射出去， 或者，也可以將發(fā)射器安裝于警車上，將信號從警車上發(fā)射出去。
本發(fā)明中，車載調(diào)頻信號接收機(jī)，也采用調(diào)頻接收集成電路整體集成塊實(shí) 施方式。其本振或基頻振蕩頻率，使用一只與發(fā)射器相同的晶體振蕩器，無需 調(diào)諧，天線耦合的調(diào)頻波在其內(nèi)部進(jìn)行解調(diào)、濾波、放大后，輸出表示限速數(shù) 值的頻率編碼脈沖信號到單片機(jī)。通過調(diào)頻無線電方式發(fā)射、接收處理后得到 的這個(gè)脈沖信號，與通過電磁脈沖方式的信號發(fā)射、接收處理后得到的脈沖信 號相同，用調(diào)頻無線電接收電路取代電磁脈沖信號接收電路，接收到的信號同 樣輸入到單片機(jī)的T0/P3.4中，然后系統(tǒng)需要做的工作與電磁脈沖信號收發(fā)方 式相同。
說明本發(fā)明之單片機(jī)器件，具體實(shí)施時(shí)可采用其他相同功能單片機(jī)器件 而不受本發(fā)明具體實(shí)施例中AT89C52單片機(jī)型號限制。
權(quán)利要求
1、機(jī)動(dòng)車介入式主動(dòng)限速控制裝置，其特征包括電磁脈沖信號發(fā)射源，安于高速公路限速路段入口處地下，或者，也可以為調(diào)頻無線電信號發(fā)射源，安于高速公路限速路段入口處地面上或警車上；發(fā)射源發(fā)射出的不同脈沖振蕩頻率，代表不同路段限速牌標(biāo)示的車速限速值，其中，發(fā)射源各自最高的一個(gè)脈沖信號頻率，為取消限速值設(shè)置的特定頻率信號；包括由車載電磁脈沖信號接收器(或調(diào)頻無線電信號接收器)、霍爾車速脈沖信號源、限速指示器及電路、超速報(bào)警電路、電控加速踏板開關(guān)電路組成的單片機(jī)及車速控制系統(tǒng)電路；所述車載電磁脈沖信號接收器(或調(diào)頻無線電信號接收器)，將感應(yīng)接收到的電磁脈沖信號輸入單片機(jī)的一個(gè)通用輸入/輸出端口上，經(jīng)單片機(jī)計(jì)算還原為車速限速值，存儲(chǔ)于單片機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)單元中；所述霍爾車速脈沖信號源輸入單片機(jī)的另一個(gè)輸入端口，由單片機(jī)計(jì)算出當(dāng)前車速數(shù)值，供單片機(jī)與存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的車速限速值相比較，判斷車輛超速與否之依據(jù)；所述限速指示器及電路，與單片機(jī)的輸出口線接口，其指示器的閃光信號，告示車輛已進(jìn)入有限速控制的路段，駕車者需不違章超速駕車行駛；所述超速報(bào)警電路與單片機(jī)的輸出口線接口，超速報(bào)警電路發(fā)出的報(bào)警聲，告示車輛已處于違章超速行駛狀態(tài)中，駕車者需自行減速；所述電控加速踏板開關(guān)電路與單片機(jī)輸出口線接口，開關(guān)電路輸出的12V電源信號通過電控加速踏板組件對機(jī)動(dòng)車的減速供油起控制作用；所述單片機(jī)中，包括單片機(jī)片內(nèi)有事先寫入的車速控制軟件，該車速控制軟件對進(jìn)入限速路段車輛起車速計(jì)算、監(jiān)控作用，并根據(jù)車輛超速現(xiàn)場狀況相應(yīng)發(fā)出限速控制的指令信號；機(jī)動(dòng)車介入式主動(dòng)限速控制裝置，其特征還包括電控加速踏板組件；所述電控加速踏板組件中的電磁感應(yīng)線圈兩導(dǎo)線與電控加速踏板開關(guān)電路電源輸出端連接，電磁感應(yīng)線圈有電流通過時(shí)，電磁鐵芯極性與永久磁鐵相斥；機(jī)動(dòng)車介入式主動(dòng)限速控制裝置，其特征也包括無論采用電磁脈沖信號，或者采用調(diào)頻無線電信號發(fā)射接收方式，所述車載系統(tǒng)中的霍爾脈沖信號源、限速指示器及電路、超速報(bào)警電路、電控加速踏板開關(guān)電路，以及單片機(jī)軟件和電控加速踏板組件的構(gòu)成，軟件流程及工作方式不變，功能相同。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是所述電磁脈沖信號發(fā)射源中有一 只晶體振蕩器JT，其頻率信號輸出到一塊CPLD集成電路FPQ的任何一個(gè)入口 線上，9聯(lián)電阻排R3與一只9選1波段開關(guān)SW連接成開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，再連接到 CPLD集成電路FRQ的另外9個(gè)入口上；CPLD集成電路的一個(gè)輸出口，連接 電阻Rl與三極管組成前放電路，驅(qū)動(dòng)電阻R2與三極管V2組成的后級驅(qū)動(dòng)電 路，連接到三極管V2和+12V電源之間的電感線圈L1，將電磁信號向空中發(fā)送， 而與這個(gè)線圈Ll并聯(lián)連接的一只二極管V3起續(xù)流保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路作用。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是所述車載電磁脈沖信號接收器中 的電感線圈L2與一只二極管V4相連，用于提取正相位的電磁感應(yīng)信號，由電 阻R4.R5和三極管V5組成電壓放大器，將電磁感應(yīng)信號放大到TTL電平幅度， 輸出到單片機(jī)D1的計(jì)算器口 T0 口上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述裝置，其特征是所述霍爾車速脈沖信號源中，霍 爾傳感器HR與一只連接到+5V電源的電阻R6相連，形成TTL電平幅度的車 速脈沖信號，輸出到單片機(jī)D1的另一個(gè)計(jì)數(shù)器口 Tl 口上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述裝置，其特征是所述限速指示器及電路有一只集 成電路D2: NE555與連接的電阻R7、 R8和電容Cl控制產(chǎn)生一定頻率的振蕩 信號，輸出端Q連接一只發(fā)光二極管V6，通過限流電阻R9連接到+12V電源 上，按照集成電路D2產(chǎn)生的頻率發(fā)生閃光，集成電路D2的控制端R與單片機(jī) Dl的一個(gè)通用輸出口 P2.0相連，由單片機(jī)Dl發(fā)閃光或熄滅控制指令。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述裝置，其特征是所述超速報(bào)警電路電阻R10與單 片機(jī)Dl的一個(gè)通用輸出口 P2.2相連，控制起放大作用的三極管V7驅(qū)動(dòng)蜂鳴 器BEEP發(fā)出報(bào)警聲。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述裝置，其特征是所述電控加速踏板開關(guān)電路中的 電阻Rll與單片機(jī)Dl的一個(gè)通用輸出口 P2.1相連，三極管V8和電阻R12起 電壓放大作用，晶體管V9起電流驅(qū)動(dòng)作用，通過輸出點(diǎn)1、 2控制+12V電源 的斷通，使電控加速踏板組件中永久磁鐵與電磁鐵芯的吸合釋放，達(dá)到加速踏 板與油門拉索分離的目的；二極管V10起泄放電控加速踏板永久磁鐵與電磁鐵 芯吸合和釋放瞬間產(chǎn)生的反沖電流保護(hù)晶體管V9的作用。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是所述單片機(jī)機(jī)執(zhí)行的軟件程序， 分為一個(gè)主程序流程和一個(gè)定時(shí)中斷子程序流程，其中中斷子程序流程的軟件 定時(shí)打斷主流程程序執(zhí)行，起插入計(jì)算車輛當(dāng)前行駛速度數(shù)值以及計(jì)算判斷是 否有新限速數(shù)值指令輸入作用；而主程序流程的工作是判斷車輛當(dāng)前是否處于 限速路段行駛，判斷車輛是否處于超速行駛狀態(tài)并根據(jù)車輛超速現(xiàn)場，起指令 超速車輛作減速動(dòng)作作用。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是所述電控加速踏板組件對機(jī)動(dòng)車 供油控制，也可以采用電控加速踏板開關(guān)電路輸出的控制信號對機(jī)動(dòng)車燃油泵 電機(jī)電源線起通/斷作用的繼電器開關(guān)及電路。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征是所述車速限速值采用調(diào)頻無線 電信號發(fā)射方式發(fā)出的表示限速值數(shù)值的頻率編碼脈沖，也同樣輸入與電磁脈 沖信號接收器相同的單片機(jī)TO/P3.4 口中。
全文摘要
本發(fā)明機(jī)動(dòng)車介入式主動(dòng)限速控制裝置，旨在解決傳統(tǒng)“電子眼”測速和“區(qū)間測速”新法對高速公路超速車輛監(jiān)控上的被動(dòng)和局限。發(fā)明由限速值信號發(fā)射源、車載信號接收器、霍爾傳感器、限速指示器及電路、超速報(bào)警電路、電控加速踏板開關(guān)電路及組件、單片機(jī)車速控制軟件等構(gòu)成。發(fā)射源安于高速公路入口處地下或地面上，以不同脈沖頻率代表不同車速限速值，當(dāng)車輛超速行駛時(shí)，系統(tǒng)裝置發(fā)出超速報(bào)警信號，駕車者需自行減速，否則報(bào)警聲結(jié)束時(shí)，加速踏板對供油控制瞬間不起作用，且會(huì)懲罰性自動(dòng)將車速降低至一定設(shè)定值時(shí)才恢復(fù)其功能。上述主動(dòng)限速控制方式及程序反復(fù)進(jìn)行，令車輛行進(jìn)有序，減少滯堵，防止超速行車容易引發(fā)的交通事故。
文檔編號G08G1/09GK101344990SQ20071002913
公開日2009年1月14日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者孫世強(qiáng), 李宗懋, 李揚(yáng)榮 申請人:李揚(yáng)榮;李宗懋;孫世強(qiáng)