【正文】 。但是與此同時(shí)，我國(guó)的汽車(chē)交通事故也在逐年增加，隨著技術(shù)手段的不斷發(fā)展， 車(chē)輛行駛記錄儀被認(rèn)為是一種可以有效降低交通事故發(fā)生率的車(chē)載設(shè)備。 車(chē)輛行駛記錄儀能夠?qū)?chē)輛行駛速度、里程等行車(chē)參量實(shí)時(shí)測(cè)量 [2]，還能對(duì)駕駛員進(jìn)行超速提醒，這對(duì)降低汽車(chē)交通事故發(fā)生率起到了積極的作用，配合衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ GPS）和 無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò) ，還可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程防盜報(bào)警以及運(yùn)輸公司可以遠(yuǎn)程了解和監(jiān)控各個(gè)車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置與狀態(tài)，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)配置，進(jìn)行遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)管理 。目前車(chē)輛行駛記錄儀已經(jīng)在個(gè)人用戶和商業(yè)用戶中逐漸被廣泛使用。 目前國(guó)內(nèi) 車(chē)輛行駛記錄儀市場(chǎng)上還主要有低端的車(chē)輛行駛記錄儀為主，這些記錄儀一般只有簡(jiǎn)單 的測(cè)量行車(chē)速度、里程等簡(jiǎn)單的功能，而高端行車(chē)記錄儀雖然功能豐富，但造價(jià)昂貴、安裝復(fù)雜不變，限制了其市場(chǎng)推廣速度，本設(shè)計(jì)的目的即在于設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線通訊功能和 GPS 定位功能與一體的 車(chē)輛行駛記錄儀的一套完整方案。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 二十世紀(jì)三十年代初期，德國(guó)首先制造出了人類歷史上第一臺(tái)行駛記錄儀，這臺(tái)車(chē)輛行駛記錄儀是紙盤(pán)式的記錄儀。隨后歐洲國(guó)家逐步明確要求在要害行業(yè)和汽車(chē)運(yùn)輸行業(yè)必須安裝車(chē)輛行駛記錄儀，這些都促進(jìn)了車(chē)輛行駛記錄儀的普及工作。 由于建國(guó)初期中國(guó)的 汽車(chē)制造業(yè)基底較薄，因此 國(guó)內(nèi)汽車(chē)的輔助 設(shè)備車(chē)輛行駛記錄儀的應(yīng)用的更晚，大約在 1990 年 ，國(guó)內(nèi)車(chē)輛行駛記錄儀的使用才逐漸推廣開(kāi)來(lái)。隨著汽車(chē)電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，車(chē)輛行駛記錄儀也逐漸隨著技術(shù)的發(fā)展潮流不斷改進(jìn)，由最初的簡(jiǎn)單的紙盤(pán)式行駛記錄儀，到如今的高精度、多功能的電子式記錄儀，從最初的僅記錄速度、里程等功能單一的記錄儀到如今的和汽車(chē)導(dǎo)航、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能監(jiān)控等高級(jí)功能結(jié)合在一起的高端車(chē)輛行駛記錄儀。 但 受江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 車(chē)輛行駛記錄儀的設(shè)計(jì) 2 制于高端車(chē)輛行駛記錄儀的高昂價(jià)格，目前個(gè)人汽車(chē)市場(chǎng)的中低端車(chē)輛行駛記錄儀的市場(chǎng)占有率較高，而配備有 GPS 定位導(dǎo)航、遠(yuǎn)程終端控制等高級(jí)功能的車(chē)輛行駛記錄 儀市場(chǎng)占有率較低，一般用于交通運(yùn)輸行業(yè)。 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常見(jiàn)的車(chē)輛行駛記錄儀總體上來(lái)說(shuō)有兩種類型：一種是獨(dú)立式行車(chē)記錄儀和另一種是將行車(chē)記錄儀與 GPS 定位系統(tǒng)合二為一的，它們基本上用 SD 卡 錄制，采集的車(chē)輛行駛數(shù)據(jù)可以方便的用電腦讀出，方便查看，都能滿足一般的行車(chē)記錄需求，安裝簡(jiǎn)單方便。目前市面上大部分行車(chē)記錄儀除了能實(shí)現(xiàn)諸如行車(chē)速度、里程和溫度等基本的車(chē)輛行駛參量的實(shí)時(shí)測(cè)量顯示外，很多高端的行車(chē)記錄儀還具有 防盜報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等實(shí)用的高級(jí)作用 。但目前市場(chǎng)上的車(chē)輛行駛記錄儀的功能多種多樣、質(zhì)量參差不齊、價(jià)格也高低 不同，諸多設(shè)計(jì)上達(dá)不到行車(chē)記錄儀的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，還缺乏統(tǒng)一的規(guī)范，系統(tǒng)的穩(wěn)定性有待提高、相關(guān)軟硬件設(shè)計(jì)還有優(yōu)化提高的空間。 本論文的主要工作 設(shè)計(jì)主要的研究?jī)?nèi)容： （ 1）按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)量 車(chē)輛行駛里程、溫度、速度 等 行車(chē)信息 ； （ 2） 對(duì) 相關(guān)行車(chē) 信息進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、既可以通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸行車(chē) 數(shù)據(jù)也可以通過(guò) SD 接口輸出數(shù)據(jù) ； （ 3）結(jié)合 GPS 技術(shù)和無(wú)線通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程防盜報(bào)警和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)? 功能 ； （ 4） 能輔助事故記錄與分析，能夠記錄汽車(chē)事故發(fā)生的汽車(chē)各種行車(chē)信息 等情況， 為交警處理汽車(chē)交通事 故提供判斷依據(jù) ； （ 5） 可 對(duì)汽車(chē) 司機(jī)疲勞駕駛、車(chē)輛行駛超速等違章問(wèn)題 進(jìn)行報(bào)警提示 [3]， 對(duì)預(yù)防道路交通事故發(fā)生，保障行車(chē)安全，起到非常關(guān)鍵的作用 ； （ 6）采用 micro SD 卡拓展作為行車(chē)信息的存儲(chǔ)與更新； 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 車(chē)輛行駛記錄儀的設(shè)計(jì) 3 2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能 中華人民共和國(guó)在 2020年實(shí)行《汽車(chē)行駛記錄儀標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定車(chē)輛行駛記錄儀應(yīng)具有以下功能 [4]: （ 1） 自檢功能 。 （ 2）能夠?qū)π旭傑?chē)輛的行駛速度、里程 等車(chē)輛進(jìn)行測(cè)量與存儲(chǔ) [5]。 （ 3） 能夠識(shí)別車(chē)輛駕駛員的身份，實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警、疲勞駕駛報(bào)警功能 。 （ 4） 測(cè)量數(shù)據(jù)可以通 過(guò)液晶等顯示屏顯示 。 （ 5） 具有人機(jī)交互的功能，可以通過(guò)按鍵控制執(zhí)行的功能 。 （ 6） 數(shù)據(jù)通信功能。 （ 1）方案一：采用 MCS51系列單片機(jī)作為微控制器 采 用 STC89C52 作為微控制器， STC89C52 是 STC 公司早年生產(chǎn)的一種拓展型的 8 位微控制器。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉且 MCS51 系列是最早引入國(guó)內(nèi)的單片機(jī)系列，在國(guó)內(nèi)有著極其廣泛的應(yīng)用，設(shè)計(jì)范例經(jīng)典， 設(shè)計(jì)方案成熟，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的低端行車(chē)記錄儀產(chǎn)品大多采用這一微控制器。但是其 CPU運(yùn)算能力較差、不易拓展、外圍接口模塊不足且 I/O 口不能滿足本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求，顯然不能滿足此設(shè)計(jì)的要求。 （ 2）方案二：采用 TI 公司的 MSP430系列單片機(jī) 采用 MSP430F149 單片機(jī)為微處理器， msp430 系列單片機(jī)是由 是美國(guó) 德州儀器 （ TI） 九十年代推出的 主打超低功耗 的十六位單片機(jī) ，具有豐富的片內(nèi)片外接口 。其主要特點(diǎn)是處理能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快及超低功耗等特點(diǎn)。內(nèi)部的看門(mén)狗定時(shí)器可以保證在程序跑飛時(shí)自動(dòng)的復(fù)位使程序重新開(kāi)始執(zhí)行，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性；硬件 USART 串行總線接口可以進(jìn)行 UART 異步串行通信方式和 I2C 同步串行通信方式 ；本設(shè)計(jì)需要較多的通訊接口和較多的 I/O 端口連接外圍拓展模塊， 如 USB 通訊接口、 SD 卡接口、顯示交互模塊、按鍵交互模塊、聲光報(bào)警模江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 車(chē)輛行駛記錄儀的設(shè)計(jì) 4 塊、 GPRS 通訊模塊 等。 另外， MSP430 系列單片機(jī)有較多的中斷，有不同的優(yōu)先級(jí)，利用這些中斷源可以在軟件上采用中斷觸發(fā)機(jī)制，這樣可以實(shí)現(xiàn)超低功耗的特點(diǎn)。 綜上考慮了設(shè)計(jì)的硬件要求以及 MSP430F149 使用廣泛、性價(jià)比高等特點(diǎn) ，最終設(shè)計(jì)選用 MSP430 系列的 MSP430F149 單片機(jī)作為系統(tǒng)的微控制器。 系統(tǒng)方案確定 設(shè)計(jì)采用 MSP430F149 單片機(jī)為微處理器 ， 通過(guò)外接電路包括霍爾測(cè)速模塊、 USB 通訊接口、 SD 卡接口、 LCD 顯示模塊、聲光報(bào)警模塊 、 按鍵交互模塊、GPS 接收機(jī)定位模塊 [6]和無(wú)線通訊通訊模塊組成具 有實(shí)用價(jià)值的 低功耗的 行車(chē)記錄儀系統(tǒng) 。 系統(tǒng)總體框圖如圖 21 所示 ： M S P 4 3 0 F 1 4 9 單 片 機(jī)八 路 開(kāi) 關(guān) 量 輸 入測(cè) 速 頻 率 量 輸 入模 擬 量 輸 入G P S 接 收 模 塊存 儲(chǔ) 模 塊G S M / G P R S通 訊 模 塊電 源 模 塊復(fù) 位 電 路時(shí) 鐘 電 路L C D 顯 示 模 塊按 鍵 交 互 模 塊溫 度 測(cè) 量 模 塊 圖 21 系統(tǒng)總體框圖 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 車(chē)輛行駛記錄儀的設(shè)計(jì) 5 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 以 MSP430F149單片機(jī)為核心，與集成霍爾元件模塊組成測(cè)速模塊 、與液晶LCD12864組成系統(tǒng) 顯示模塊、與 DS18B20組成車(chē)溫測(cè)量模塊、與 SD卡接口組成系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊、與蜂鳴器和三極管組成的報(bào)警電路組成系統(tǒng)的報(bào)警模塊、與SIM900A組成系統(tǒng)的 GSM/GPRS通訊模塊以及與 GARMIN公司的 GPS15組成定位接收模塊構(gòu)成整個(gè)系 統(tǒng) 。 主控模塊設(shè)計(jì) SD 卡接口設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用外接 SD 卡 進(jìn)行行車(chē)相關(guān)信息的存儲(chǔ)與定期更新。 MSP430F149單片機(jī)通過(guò)串行外設(shè)協(xié)議總線與 SD 卡插槽進(jìn)行連接，串行外設(shè)協(xié)議總線只需四根線即可完成通訊，串行外設(shè)協(xié)議總線以主從方式工作，在單片機(jī)與 SD 卡通訊為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，所以不需要進(jìn)行尋找操作，所以便于讀取各種 SD 卡的數(shù)據(jù)信息。 SD 卡接口電路圖如圖 31 所示： 圖 31 SD 卡接口電路圖 電源模塊 車(chē)輛行駛記錄儀一般使用車(chē)載電源來(lái)提供整個(gè)系統(tǒng)的電源，而一般的車(chē)載電源大都為 12V直流電源。本系統(tǒng)中 MSP430 處理器的正常工作電壓為 ，GPS15 芯片的工作電壓為 ， SIM900A 芯片的工作電壓要求為 ，nCD11WP10DAT18DAT07GND6CLK5VDD4GND3CMD2CD/DAT31DAT29PAD112PAD213PAD314PAD415JP1SD/MMC CARDGNDVCCR8R9R10VCCDODICSSCLK江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 車(chē)輛行駛記錄儀的設(shè)計(jì) 6 電流應(yīng)大于 2A,所以需要設(shè)計(jì)出由 12V車(chē)載電源供電的電源電路 [7]。本設(shè)計(jì)采用降壓型穩(wěn)壓芯片 LM2596， LM2596 能夠輸出高達(dá) 3A 的驅(qū)動(dòng)電流 ,與此同時(shí)還具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。 LM2596 分為固定輸出電壓和可調(diào)輸出電壓兩種類型，其中固定輸出電壓有 、 5V 和 12V， 而可調(diào)輸出電壓可以輸出 到 37V的各種電壓。 LM2596 實(shí)現(xiàn) 12V轉(zhuǎn) 32 所示： 圖 32 電源電路電路圖 溫度數(shù)據(jù)的采集與處理 采用集成的 DALLAS18B20 溫度傳感器 ，該傳感器是集成的數(shù)字式溫度傳感器，全 部電路和元器件都集成在形如一只普通三極管大小的集成電路內(nèi)。且 僅需占用兩個(gè) I/O 口資源，轉(zhuǎn)換速度快，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度也滿足要求本設(shè)計(jì)的精度要求，且其測(cè)量分辨率可以調(diào)節(jié)，按照需要的精度要求選擇不同的分辨率， 可選擇 9 到 12 位不同的分辨率，分辨率越高，測(cè)量精度越高，但轉(zhuǎn)換速度也相應(yīng)的越慢，選擇任意分辨率都能完全滿足 系統(tǒng)測(cè)量環(huán)境溫度的精度要求。 由于其可用 ～ ，方便系統(tǒng)的供電電源設(shè)計(jì)，若用寄生電源供電方式可以直接通過(guò)與微處理器 I/O 口的數(shù)據(jù)線供電，這樣外接連線更加便捷。 DS18B20 與 MSP430F149 連接的電路圖如圖 33 所示： L1 33u+12V680uFC4Cap Pol1GNDD1IN5824220uFC5Cap Pol1Vin1OUT2GND3FB4ON/OFF5*江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 車(chē)輛行駛記錄儀的設(shè)計(jì) 7 圖 33 DS18B20 接口原理圖 交互電路設(shè)計(jì) 液晶顯示電路設(shè)計(jì) 器件選擇 ： 采用 8 位并行、帶中文字庫(kù) LCD12864 作為顯示輸出模塊，LCD12864 最低至 電源電壓供電，可 以直接 其顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字 ，足以顯示本設(shè)計(jì)中需要的全部數(shù)據(jù)與提示漢字等， MSP430F149 單片機(jī)片內(nèi)外圍接口電路可以直接連接 LCD12864。 MSP430 單片機(jī)與液晶 LCD12864 的連接電路圖如圖 34 所示： 圖 34 LCD12864 連接電路圖 123DS18B20GNDVCCR7 P16GNDVCCVCCGND1VCC2V03RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714CS115CS216RST17VOUT18LEDA19LEDK201LCD12864P63P64P65P20P21P23P24P25P26P27P66GNDR110KR61KP22VCCVCCGNDvv江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 車(chē)輛行駛記錄儀的設(shè)計(jì) 8 按鍵控制電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中使用按鍵實(shí)現(xiàn)基本的系統(tǒng)復(fù)位、控制顯示和執(zhí)行選擇操作等功能。按鍵通過(guò)一個(gè) 的電阻連接到 ，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)， I/O 檢測(cè)到電平，當(dāng)有按鍵被按下時(shí)， I/O 檢測(cè)到低電平，通過(guò)軟件延時(shí)去抖電路判斷是否有按鍵按下，并執(zhí)行相應(yīng)的程序 。 鍵盤(pán)的接口電路圖如圖 35 所示： 圖 35 按鍵接口電路圖 GPS定位電路設(shè)計(jì) GPS 是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。 GPS 定位系統(tǒng) 組成部分主要包括用戶接收機(jī)、空間衛(wèi)星和地面控制部分 [8]。 本系統(tǒng)采用了 GPS 接收芯片，將得到的包含位置的信息通過(guò) UART 異步串行通信協(xié)議傳輸給 MSP430F149 處理器進(jìn)行處理，