專利名稱：一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種行車記錄器，特別是一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，汽車逐漸由奢侈品變成生活的必需品而得以普及，但道路上的交通事故也隨著汽車數(shù)量的增加而急劇增加，對(duì)社會(huì)財(cái)產(chǎn)造成了極大的損失并危及人們生命安全。在交通事故發(fā)生后，需對(duì)事故進(jìn)行原因分析和責(zé)任界定，然而在某些缺乏證據(jù)的事故中，比如沒有目擊證人或者交通監(jiān)控錄像的情況下，肇事責(zé)任方的分析判斷成為難題，這時(shí)需要從撞擊的方向和力度來判斷肇事者，現(xiàn)在相關(guān)部門通常從車體的損壞程度來判斷撞擊數(shù)據(jù)，不僅麻煩而且誤差太大。另外，市面上出現(xiàn)的行車撞擊力傳感器功能單一，只能監(jiān)測(cè)撞擊力而啟動(dòng)安全氣囊，而無法監(jiān)測(cè)撞擊方向與撞擊力大小，也不能滿足市場的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并滿足市場的需要，本實(shí)用新型提出一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器，利用單芯片微電腦和單擺傳感器，記錄交通事故發(fā)生時(shí)撞擊力大小與撞擊方向。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案可以描述為一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器，其包括信號(hào)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元以及主存儲(chǔ)器單元，其中所述信號(hào)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換單元包括采集撞擊力大小和方向數(shù)據(jù)的傳感器，以及用于將所述傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并以并列方式送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元包括單芯片微電腦以及數(shù)據(jù)閂鎖電路以將傳感器所采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器單元中，所述單芯片微電腦還連接有石英晶體震蕩電路以及重置電路。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述傳感器為二維單擺傳感器，其包括單擺以及分別設(shè)置在X、Y軸上并與單擺相連接的可變電阻，所述可變電阻一端接外接電源的正極， 另一端接地電位，并由可變電阻的中點(diǎn)輸出信號(hào)電壓，分別構(gòu)成X軸與Y軸的可變電阻分壓電路。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述單芯片微電腦選用8位微處理器89C51。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)閂鎖電路選用D型正反器74LS374。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路選用8位轉(zhuǎn)換器 ADC0804。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型利用單芯片微電腦和二維傳感器監(jiān)測(cè)事故發(fā)生時(shí)的撞擊力大小以及撞擊方向，并將數(shù)據(jù)記錄在存儲(chǔ)器中。這樣，本實(shí)用新型所提供的行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器可以控制相應(yīng)方向的安全氣囊啟動(dòng)為行車安全提供保障，并同時(shí)記錄數(shù)據(jù)為發(fā)生交通事故后厘清事故責(zé)任提供方便。
圖1為本實(shí)用新型的原理圖；圖2為本實(shí)用新型中信號(hào)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換單元的原理圖；圖3為本實(shí)用新型中二維單擺傳感器的示意圖；圖4為本實(shí)用新型中X、Y軸的可變電阻分壓電路的電路圖；圖5為本實(shí)用新型中X軸的可變電阻與輸出電壓Vo特性曲線圖；圖6為本實(shí)用新型中Y軸的可變電阻與輸出電壓Vo特性曲線圖；圖7為本實(shí)用新型中作為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的ADC0804的原理圖；圖8為本實(shí)用新型中作為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的ADC0804的針腳定義圖；圖9為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提出了一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器，其主要目的是將撞擊力大小以及撞擊力方向等數(shù)據(jù)紀(jì)錄于記憶體中。如圖1所示，所述行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器可分為三個(gè)控制單元信號(hào)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換單元1、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元2以及主存儲(chǔ)器單元3，其中信號(hào)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換單元1利用傳感器11監(jiān)測(cè)撞擊發(fā)生時(shí)的撞擊力大小和方向，并通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路12將傳感器 11輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并最終將所述數(shù)字信號(hào)以并列方式傳輸至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處
理單元2。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元2包括單芯片微電腦21以及與所述單芯片微電腦21相連接的石英晶體震蕩電路23和重置電路24。其中石英晶體震蕩電路23用于提供微電腦工作時(shí)需要的基準(zhǔn)頻率，而重置電路M則用于重置數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元2還包括有與所述單芯片微電腦21相連接的數(shù)據(jù)閂鎖電路22，以及數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。這樣，工作時(shí)所述單芯片微電腦21將接收到的數(shù)據(jù)放置在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并等待數(shù)據(jù)閂鎖電路22送出閂鎖(latch)信號(hào)，在latch信號(hào)未到達(dá)之前，輸入的傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)是允許變動(dòng)的，當(dāng)latch信號(hào)產(chǎn)生正緣觸發(fā)信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)立即將數(shù)據(jù)閂鎖至數(shù)據(jù)閂鎖電路22的D型正反器中。在本實(shí)用新型中，我們采用傳感器11用來監(jiān)測(cè)車輛中心線左右約30度的正面或正側(cè)面的撞擊，而目前市面上購買不到滿足本實(shí)用新型要求的此類撞擊傳感器，我們就依據(jù)物理現(xiàn)象在撞擊后單擺擺動(dòng)的角度做成構(gòu)成滿足需要的二維單擺傳感器11。研究分析傳統(tǒng)的撞擊力傳感器，只能監(jiān)測(cè)撞擊力而啟動(dòng)安全氣囊，無法監(jiān)測(cè)撞擊方向與撞擊力，所以依據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)，改良傳統(tǒng)的撞擊傳感器以制作X-Y軸的二維單擺撞擊傳感器11，來監(jiān)測(cè)撞擊力與撞擊方向。本設(shè)計(jì)利用單擺擺動(dòng)原理，當(dāng)發(fā)生撞擊時(shí)單擺擺動(dòng)的位置即可得知撞擊力及撞擊方向。在一個(gè)實(shí)施例中，我們利用改裝游戲桿來完成撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)，一般游戲桿有一垂直把手可以做前、后、左、右方向的移動(dòng)，也可以在360°范圍內(nèi)全方位的角度變化。當(dāng)操作力量離開，操作桿會(huì)隨恢復(fù)彈簧回到中心點(diǎn)位置，所以我們嘗試將搖桿顛倒，并在操作桿末端裝上重垂作為單擺，在其X-Y軸上裝置可變電阻，并將電阻調(diào)整于中心點(diǎn)，以完成一個(gè)基本的撞擊力與撞擊方向傳感器，如3所示。我們?cè)谝圆煌慕嵌?，不同的力量來撞擊，從X-Y軸可變電阻之變化情形，我們得到撞擊力大小。依據(jù)慣性原理得知撞擊方向與重垂擺動(dòng)方向相反即可得到撞擊方向。因此控制重垂左右擺動(dòng)時(shí)，即控制X軸可變電阻，控制重垂前后擺動(dòng)時(shí)，即控制Y軸可變電阻。車禍發(fā)生的原因大致可分為主動(dòng)與被動(dòng)兩種，主動(dòng)即為駕駛者開車撞擊到其它車輛，而其撞擊力可依其車速可以監(jiān)測(cè)出不同力量，而撞擊方向大致在車子正前方。被動(dòng)即為駕駛者開車遭受到其它車輛由不同的方向角度撞擊。因此我們?cè)O(shè)計(jì)撞擊方向以汽車駕駛座正前方為北，在以順時(shí)針方向每45°設(shè)定一方位，可規(guī)劃成8個(gè)撞擊方位。撞擊方向之監(jiān)測(cè)以4bits編碼，各方位坐標(biāo)編碼數(shù)據(jù)，如表1所示。
坐標(biāo)方位編碼數(shù)據(jù)坐標(biāo)方位編碼數(shù)據(jù)中央0000東0001東北0101西0010東南0110南0011西南0111北0100西北1000表1:方位坐標(biāo)編碼撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì)，主要是將X軸與Y軸之可變電阻之角度變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，X軸與Y軸之可變電阻一端接+5V，另一端接地電位，由中點(diǎn)輸出，構(gòu)成X軸與Y軸之可變電阻分壓電路，如圖4所示。當(dāng)力量平衡時(shí)X軸與Y軸之可變電阻停在中心點(diǎn)之位置，依分壓定則其輸出電壓Vo=2. 5V。當(dāng)受測(cè)之撞擊力由東邊進(jìn)入，單擺之重垂朝撞擊方向擺動(dòng)，因此X軸之可變電阻隨擺動(dòng)角度變化，輸出電阻變大，輸出電壓Vo也隨著變大。當(dāng)受測(cè)之撞擊力由西邊進(jìn)入，單擺之重垂朝撞擊方向擺動(dòng)，因此X軸之可變電阻隨擺動(dòng)角度變化，輸出電阻變小，輸出電壓Vo也隨著變小，X軸之可變電阻與輸出電壓Vo特性曲線，如圖5所示。當(dāng)受測(cè)之撞擊力由北邊進(jìn)入，單擺之重垂朝撞擊方向擺動(dòng)，因此Y軸之可變電阻隨擺動(dòng)角度變化，輸出電阻變大，輸出電壓Vo也隨著變大。當(dāng)受測(cè)之撞擊力由南邊進(jìn)入，單擺之重垂朝撞擊方向擺動(dòng)，因此Y軸之可變電阻隨擺動(dòng)角度變化，輸出電阻變小，輸出電壓 Vo也隨著變小，Y軸之可變電阻與輸出電壓Vo特性曲線，如圖6所示。本實(shí)用新型的信號(hào)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換路單元1中還包含有將二維單擺傳感器11所輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路12。在本實(shí)施例中，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路12選用IC編號(hào)ADC0804的8位轉(zhuǎn)換器，其控制信號(hào)線如圖7所示，模擬信號(hào)電壓由Vi+及Vi-輸入，參考電壓Vref是決定模擬輸入電壓的最大值，所能轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)的范圍，當(dāng)輸入開始轉(zhuǎn)換觸發(fā)信號(hào)，則模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路12就開始對(duì)輸入的模擬電壓做轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后數(shù)據(jù)以二進(jìn)碼的形式由數(shù)字信號(hào)端輸出，且會(huì)送出轉(zhuǎn)換完成的信號(hào)，接口電路可根據(jù)此信號(hào)，適時(shí)的去讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路12轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字信號(hào)。ADC0804的針腳定義如圖8所示，其中Vin(+)及Vin(-)為模擬信號(hào)輸入端，輸
入電壓的最大值由Vref/2腳之電壓決定，DB7-DB0為數(shù)字信號(hào)輸出接腳，C^芯片選擇腳， W讀取信號(hào)接腳，當(dāng)而與M為Lo時(shí)，可以讀取DB7-DB0為數(shù)字信號(hào)，且將WM升為高電位，當(dāng)M為Hi時(shí)DB7-DB0為呈現(xiàn)高阻抗。麗為開始轉(zhuǎn)換觸發(fā)信號(hào)，則模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換
電路12將開始做轉(zhuǎn)換工作。Wm為轉(zhuǎn)換完成信號(hào)輸出接腳，低態(tài)動(dòng)作可以告知外界電路轉(zhuǎn)換已完成，可以來讀取資料。CLK-IN與CLK-R接腳可選用內(nèi)部頻率信號(hào)產(chǎn)生器，輸入電阻
設(shè)定為IOk Ω、電容設(shè)定為150pF，因此其振蕩頻率/ = γ^ = 1 χ1 ^χ 50ρ/ = 6Q6KHz。
參考電壓Vref/2接腳，決定模擬輸入電壓最大值。整個(gè)行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器的電路圖，如圖9所示。當(dāng)發(fā)生撞擊時(shí)，二維單擺傳感器11的X軸與Y軸因撞擊而產(chǎn)生角度變化帶動(dòng)可變電阻，因此可變電阻也隨角度變化，而改變電阻值，將電阻之變化經(jīng)由分壓電路得到輸出電壓Vo，在將此電壓信號(hào)Vo送至 ADC0804之Vin (+)之接腳，經(jīng)由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。分別將X軸的數(shù)據(jù)送至單芯片微電腦21(在此實(shí)施例中，所述單芯片微電腦21采用8位微處理器89C51)的P00-P07 接腳中，Y軸的數(shù)據(jù)送至89C51的P20-P27接腳中。經(jīng)由89C51的控制程序處理分析比較， 得到撞擊力1-7級(jí)之變化以3個(gè)位進(jìn)行編碼，數(shù)據(jù)地址由D137-D139，撞擊方向以4個(gè)位進(jìn)行編碼，數(shù)據(jù)地址由D133-D136，編碼后數(shù)據(jù)由P10-P16輸出，并等待數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元2送出閂鎖信號(hào)，再將數(shù)據(jù)閂鎖至數(shù)據(jù)閂鎖電路22中(在此實(shí)施例中所述數(shù)據(jù)閂鎖電路22采用 D型正反器74LS374)，再將閂鎖數(shù)據(jù)地址D137-D139接到系統(tǒng)總線，等待主存儲(chǔ)器單元3在將此數(shù)據(jù)記錄于其內(nèi)存中。此時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元2送出地址A0-A23數(shù)據(jù)至主存儲(chǔ)器單元 3，控制線M腳設(shè)定為Hi, &腳設(shè)定為Lo，WB接腳產(chǎn)生一個(gè)脈波信號(hào)，由Hi — Lo — Hi,
當(dāng)而由低電位變?yōu)楦唠娢粫r(shí)，主存儲(chǔ)器單元3就依據(jù)相對(duì)地址將數(shù)據(jù)記憶在內(nèi)存中。撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)電路的單芯片微電腦程序，如附錄1所示。
權(quán)利要求1.一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器，其特征在于其包括信號(hào)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換單元(1)、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元(2 )以及主存儲(chǔ)器單元(3 )，其中所述信號(hào)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換單元(1)包括采集撞擊力大小和方向數(shù)據(jù)的傳感器(11)，以及用于將所述傳感器(11)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并以并列方式送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元(2)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(12)，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元(2)包括單芯片微電腦(21)以及數(shù)據(jù)閂鎖電路(22)以將傳感器(11)所采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器單元(3 )中，所述單芯片微電腦(21)還連接有石英晶體震蕩電路 (23)以及重置電路(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器，其特征在于所述傳感器(11)為二維單擺傳感器，其包括單擺以及分別設(shè)置在X、Y軸上并與單擺相連接的可變電阻，所述可變電阻一端接外接電源的正極，另一端接地電位，并由可變電阻的中點(diǎn)輸出信號(hào)電壓，分別構(gòu)成X軸與Y軸的可變電阻分壓電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器，其特征在于所述單芯片微電腦(21)選用8位微處理器89C51。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器，其特征在于所述數(shù)據(jù)閂鎖電路(22)選用D型正反器74LS374。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器，其特征在于所述模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(12)選用8位轉(zhuǎn)換器ADC0804。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種行車撞擊力與撞擊方向監(jiān)測(cè)器，其包括信號(hào)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元以及主存儲(chǔ)器單元，其中所述信號(hào)監(jiān)測(cè)及轉(zhuǎn)換單元包括采集撞擊力大小和方向數(shù)據(jù)的二維單擺傳感器，以及用于將所述傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元包括單芯片微電腦以及數(shù)據(jù)閂鎖電路以將傳感器所采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器單元中。本實(shí)用新型利用單芯片微電腦和二維傳感器監(jiān)測(cè)事故發(fā)生時(shí)的撞擊力大小以及撞擊方向，并將數(shù)據(jù)記錄在存儲(chǔ)器中，本實(shí)用新型可以控制相應(yīng)方向的安全氣囊啟動(dòng)為行車安全提供保障，并同時(shí)記錄數(shù)據(jù)為發(fā)生交通事故后厘清事故責(zé)任提供方便。
文檔編號(hào)G07C5/08GK202145323SQ20112020993
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者劉戰(zhàn) 申請(qǐng)人:五邑大學(xué)