【正文】 ，最終實(shí)現(xiàn)記錄儀所要完成的功能，即實(shí) 時(shí)記錄車輛的位置與行駛狀態(tài)。 除此之外，汽車行駛記錄儀在保障車輛行駛安全以及對(duì)道路交通事故的分析鑒定等方面都具有重要的作用。一邊開車一邊錄像，同時(shí)把時(shí)間、速度、所在位置都記錄在錄像里，相當(dāng)于飛機(jī)上的 ―黑匣子 ‖。頻繁發(fā)生的重大交通事故給國家和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了巨大損失。 [1]借助強(qiáng)大的信息網(wǎng)絡(luò)，最終使它成為一種對(duì)車輛運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息記錄、監(jiān)控并且為車輛提供科學(xué)、合理調(diào)度的管理系統(tǒng)，在確?，F(xiàn)代道路 交通安全運(yùn)輸和高效物流天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 動(dòng)態(tài)營運(yùn)管理上起到了不可或缺的重要作用。而且一些汽車司機(jī)們對(duì)安裝行駛記錄儀抱有很大的抵觸情緒，認(rèn)為安裝記錄儀會(huì)對(duì)自己產(chǎn)生很大的約束，抵觸心理特別的強(qiáng)烈，并沒有意識(shí)到記錄儀對(duì)行車安全的重要性。 第二節(jié) 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀 在國外，由于汽車普及的比較早，大量的交通事故問題也就更早的被意識(shí)到。采用這種技術(shù)生產(chǎn)的記錄儀使用了很長一段時(shí)間，直到 20xx年歐盟推廣使用的汽車行駛記錄儀仍然大多采用這種技術(shù)。目前較為常見的電子式記錄儀包含記錄儀、顯示器、數(shù)據(jù)采集處理卡、傳感器以及 PC 機(jī)處理軟件等幾個(gè)部分，其中傳感器用來采集數(shù)據(jù)，顯示器用來顯示實(shí)時(shí)的道路信息與車輛信息，數(shù)據(jù)采集處理卡用來存儲(chǔ)行駛記錄儀采集到的數(shù)據(jù)， PC 處理軟件用來對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理和事故分析。但是這種基于傳感器和圖像處理技術(shù)的汽車行駛記錄儀價(jià)格特別昂貴，因此這種產(chǎn)品還在萌芽中就被扼殺了。隨著社會(huì)的進(jìn)步，汽車在我們社會(huì)越來越普及，交通網(wǎng)也就變得原來越復(fù)雜，以前的行車記錄儀根本無法滿足大眾以及交警執(zhí)法的要求。作為智能交通系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，行車記錄儀發(fā)展迅速，目前已經(jīng)在物流、車輛出租和長途運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域開始應(yīng)用。因此在我國對(duì)于記錄儀的研發(fā)道路還有很長的路要走。 ，整個(gè)行車記錄儀的核心部件，用來處理來自 GPS模塊信號(hào)的模塊，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，使之在液晶屏中顯示出來，并且將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到存儲(chǔ)模塊中保存起來，是最重要的模塊 ，可已將接收到的數(shù)據(jù)以文字的格式在屏幕上顯示出來 ，用來控制液晶屏翻頁，顯示收到的不同的信息 ，用來提 供整個(gè)設(shè)備正常工作的電源 根據(jù)所要用到的模塊，可以得到整個(gè)設(shè)備的大致框圖： 圖 系統(tǒng)整體框圖 第二節(jié) 主要控制芯片的選擇 控制芯片是整個(gè)行車記錄儀系統(tǒng)的核心，是最重要的部分，本次設(shè)計(jì)的要求是基于單片機(jī)的行車記錄儀的設(shè)計(jì)，所以控制芯片必須是單片機(jī)。 4 位單片機(jī) 是處理位數(shù)最少的一種單片機(jī)，它的的控制 能力很 弱， CPU 一次 可以 處理 的 二進(jìn)制數(shù) 位數(shù)僅僅只有四位 。和 上面提到的那款 相比，它 的存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)大量的內(nèi)容，可 尋址 的 范圍 也特別廣 ， 除此之外它 還有更多的中斷源、 I/O 口 （并行） 和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，以及 可以進(jìn)行 全雙工 通信的 的串行口。 16 位單片機(jī)是在 20 世紀(jì) 80 年代才慢慢的發(fā)展起來的。近年來，隨著科技的發(fā)展， 32 位單片機(jī)的市場前景被廣泛看好。而且平時(shí)我們對(duì)于 8 位的單片機(jī)了解得比較多，上手起來也非常容易，所以在本次設(shè)計(jì)中 8 位的單片機(jī)是最好的選擇。 AVR 是 ATMEL 公司的一個(gè)系列的產(chǎn)品 ,其性價(jià)比較高 ,如果我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品對(duì)穩(wěn)定性沒有太大的要求的話，這款單片機(jī)算是一個(gè)比較不錯(cuò)的選擇，它擁有哈佛結(jié)構(gòu)和 RISC，具有 處理功能強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)。 STC 單片機(jī)完全兼容 51 單片機(jī)，并有其獨(dú)到之處，其抗干擾 能力極 強(qiáng)， 保密性也很不錯(cuò) ，功耗 低 ，可以 進(jìn)行 遠(yuǎn)程升級(jí)，內(nèi) 部 還配置 有 MAX810專用復(fù)位電路，價(jià)格也較便宜，性價(jià)比非常高，最重要的是上手容易，而且擁有不錯(cuò)的性能。 STC90C51 系列單片機(jī)中包含 很多種模塊，像中央處理器模塊 ， 程序存儲(chǔ)器模塊 ，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 模塊 ，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 模塊 ， UART 串口， I/O 接口， EEPROM，看門狗 模塊 等。 P0口 ： P0口 為一個(gè) 8位雙向 I/O 口。如果這樣做的話 P0口外部必須接上拉電阻。 P2口 ： P2口為 8位雙向 I/O 口，當(dāng) 給 P2口 輸入 ―1‖時(shí)， 該引腳被置為高電平 ，此時(shí)它 作為輸入 端口 。 P3口 ： P3口 也是 雙向 I/O 口，當(dāng) P3口 被 寫入 ―1‖后， 該端口被置為 高電平，用 于數(shù)據(jù)的 輸入。在用FLASH 進(jìn)行 編程 的時(shí)候，這個(gè)引腳為脈沖的輸入引腳。 只有 當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 才開始 工做。 因?yàn)榻o振蕩器 內(nèi)部 輸入 時(shí)鐘信號(hào) 時(shí)會(huì)通過一個(gè)二分頻 的 觸發(fā)器 模塊 ，因此 這個(gè) 對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬 沒有什么 要求，但 是需要注意的是，我們必須得 保證 輸入信號(hào)的 脈沖的高低電平 所 要求的寬度。單片機(jī)的上電自動(dòng)復(fù)位電路如圖 ： 圖 上電自動(dòng)復(fù)位電路 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第二節(jié) GPS 模塊 簡介 GPS 全稱為 Global Positioning System 全球定位系統(tǒng)，他由空間部分，地面控制部分和用戶設(shè)備部分三部分組成。這就保證了隨時(shí)隨地的進(jìn)行連續(xù)的全球定位導(dǎo)航工作。 C/ A 碼則不同， C/A 碼為了開放給民間使用被人為的采取措施降 低了精度。它們將從衛(wèi)星接收到的觀測數(shù)據(jù)（包括電離層和氣象數(shù)據(jù)）經(jīng)過初步處理后傳送到主控站。假如某一地面控制站發(fā)生了故障，那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo) 航信息還是可以使用一段時(shí)間的，但是隨著時(shí)間的增長，衛(wèi)星的導(dǎo)航精度也會(huì)逐漸的降低。將接收到的這些數(shù)據(jù)輸入到 該設(shè)備 中的微處理計(jì)算 機(jī)中，根據(jù)定位解析算法進(jìn)行定位計(jì)算，就可以計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)度、緯度、高度、海拔、時(shí)間、速度等 各種我們需要得到的 信息。機(jī)內(nèi)電源的作用在于當(dāng)你在更換外電源時(shí)不至于中斷接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)觀測。 GPS 接收機(jī)的性能與結(jié)構(gòu) GPS 衛(wèi)星全部都采用展頻技術(shù)來向地面發(fā)射信號(hào)，兩個(gè)載頻發(fā)射 (L 1 波長為 19 cm，頻率 f 1= 15410. 23MHz； L 2 波長為 24 cm，頻率 f 2= 120)的信號(hào)傳輸速率為 50 Hz，調(diào)制方式為二相鍵控 (BPSK)調(diào)制，且信號(hào)被調(diào)制在偽隨機(jī)碼上。 ② C/A 碼被稱為粗碼，也可以稱他為標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)碼。 ③ Y 碼和 P 碼相類似，都屬于精密定位服務(wù)碼。美國在 GPS 系統(tǒng)中采用的 SA 措施，對(duì)用戶是個(gè)很大的限制，為了針對(duì)這種限制，使這種限制降到最低，又發(fā)展了稱為 DGPS 的差分 GPS 技術(shù)。于是我們得到這樣的一個(gè)簡單的多元方程組： (A i U a ) L + (Bi U b )L + (C i U c )L = (R i Cb)L 這里 A i、 B i、 Ci 分別代表四顆衛(wèi)星的位置參數(shù)，由 GPS 衛(wèi)星以 50 Hz 的速率向全球不間斷廣播。于是得到含有四個(gè)未知數(shù) U a、 U b、 U c、 Cb 的四個(gè)方程。主機(jī)的核心是低噪放大器、信道電路、中央處理器、存儲(chǔ)器 等模塊 ； [4]我們可以借助 軟件將衛(wèi)星信息 進(jìn)行 接收、采集、放大、識(shí)別、存儲(chǔ)、處理 等操作以便能夠 輸出有用的定位信息、速度信息和時(shí)間信息。一行完整的數(shù)據(jù)如下： $GPRMC,A,N,E,170809,A*60 信息類型一共可以分為以下幾種類型： GPGSV：可見衛(wèi)星信息 GPGLL：地理定位信息 GPRMC：推薦最小定位信息 GPVTG：地面速度信息 GPGGA： GPS 定位信息 GPGSA：當(dāng)前衛(wèi)星信息 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們只用到了 GPRMC 和 GPGGA 的信息，因此在這里我們只對(duì) GPRMC 和 GPGGA 的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)解析的介紹。他的計(jì)算方法如下 ： 如接收到的緯度是： / 100 = 可以直接讀出緯度的度數(shù)： 45 度 （ –45） * 60 = 即 27 分 （ –27） * 60 = 即 50 秒 經(jīng)過計(jì)算得到的緯度的數(shù)值： 45 度 27 分 50 秒。 GPS 接收機(jī)對(duì)工作電源的紋波較為敏感。這樣的好處就是可以使接收器在溫啟動(dòng)、熱啟動(dòng)后可以恢復(fù)并保持配置設(shè)定。 冷啟動(dòng)：以下幾種情況開機(jī)均屬于冷啟動(dòng)方式。如 USB 未使用，該引腳必須連接到 GND。這些監(jiān)控功能作為 UBX 協(xié)議的部分被輸出。信號(hào)電平： CMOS 0V 到 VCC（注 :RxD1 有固定輸入電壓閥值（ input voltage thresholds），獨(dú)立于 VCC,如引腳不用，可以將之進(jìn)行懸空處理。在這兩種方式間切換， LDO 需要通過使能端控制其是否工作。獨(dú)立于 VCC，如果不使用該引腳可以將之懸空。如果這些設(shè)置已存儲(chǔ)到后備的 RAM 中，修改后的配置將直到后備電池被中斷才會(huì)被修改。更改 TIMEPULSE 設(shè)置需要使用 UBX 專用消息 UBX CFG （配置， Config） TP （時(shí)間脈沖， Time Pulse）。測量結(jié)果使用 UBX – TIM – TM 消息通過串口發(fā)送，包括上一次 Timemark 定時(shí)源的時(shí)間、有效性、標(biāo)記數(shù)、時(shí)間差和量化誤差。單片機(jī)系統(tǒng)一般都不會(huì)采用硬盤或者軟盤作為存儲(chǔ)設(shè)備，相對(duì)的大部 分單片機(jī)系統(tǒng)會(huì)使用 FLASH 存儲(chǔ)器來存放數(shù)據(jù)和代碼。 24C16采用 的是 2I C 總線接口方式， 2I C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)開發(fā)板上它們都接地，第 8腳和第 4腳分別接電源的正極和負(fù)極。 標(biāo)號(hào)為7的引腳應(yīng)該 接地。 第四節(jié) 液晶顯示模塊的硬件設(shè)計(jì) 顯示模塊的主要功能是同鍵盤相配合，起到幫助使用者更直觀、簡便地操作記錄儀主機(jī)系統(tǒng)的作用。 液晶顯示器（ LCD）的種類很多，包括數(shù)碼液晶顯示器、字符液晶顯示器、圖形液晶顯示器和專業(yè)液晶顯示器（如手機(jī)、 PDA 等）。在眾多種類的顯示器中，液晶顯示器作為人機(jī)交互的界面受到越來越多人的歡迎。因此在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用 LCD1602 作為液晶顯示的顯示器。鍵盤是一組 按鍵天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 的組合。選通脈沖可以作為 CPU 的中斷請(qǐng)求信號(hào)，以通知 CPU 以中斷的方式接收按下的鍵的編碼。 非編碼鍵盤按組成結(jié)構(gòu)來分又可以分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。 匯編語言（ Assembly Language）是一種面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語言。因此，處理器不同，采用的匯編語言語法和編譯器也就不一樣，不同的編譯的程序無法在不同的處理器上執(zhí)行，可移植性非常差；而且想要從匯編語言代碼上理解程序設(shè)計(jì)的想法或者是意圖那是非常困難的，因此也就導(dǎo)致了它的可維護(hù)性非常的差，即使是完成簡單的工作也一定要編寫大量的程序代碼，這樣的話 產(chǎn)生 bug 那是很正常的，調(diào)試工做也就理所當(dāng)然的變得很困難；使用匯編語言必須對(duì)某種處理器做到特別的了解，而且只能針對(duì)特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)效率特別的低，周期特別長并且特別單調(diào)乏味。即可以像匯編語言一樣對(duì)計(jì)算機(jī)最基本的工作單元位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作，又可以作為工作系統(tǒng)設(shè) 計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 第二節(jié) 主程序的設(shè)計(jì) 主程序的名稱為 Main()，主要完成系統(tǒng)的初始化工作，然后進(jìn)入一個(gè)無限期的循環(huán)，在這個(gè)循環(huán)中，主要有判斷語句來判斷來自鍵盤的信息，還有確定 GPS輸入信號(hào)是否為有效信號(hào)的語句，根據(jù)鍵盤輸入的信息并且判斷接收到的信息是否有效，都成立的話，在液晶屏上顯示相應(yīng)的接收到的來自 GPS 模塊的內(nèi)容。由于 GPS 冷啟動(dòng)時(shí)，初始化的時(shí)間比較長，大概為 30S 左右，所以延遲應(yīng)該設(shè)置的長一些，讓 GPS 有充分的等待時(shí)間。如果存儲(chǔ)器還有存儲(chǔ)空間的話，則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。經(jīng)過最終的調(diào)試和測試，在本次設(shè)計(jì)的行車記錄儀可以完整的實(shí)現(xiàn)計(jì)劃當(dāng)初所需要實(shí)現(xiàn)的功能。單片機(jī)系統(tǒng)方面的知識(shí)主要包括微處理器的工作原理，單片機(jī)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試，應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和測試等等。因此參閱大量文獻(xiàn) 是必不可少的一項(xiàng)工作 ， 除此之外我們還可以 從網(wǎng)上獲取 一些 最新的硬件設(shè)計(jì)開發(fā)指南和 相關(guān)的 芯片開發(fā)手冊(cè)等資料 。還有一次，鍵盤模塊可以很好的控制液晶屏的換頁，單片機(jī)也可以將輸入的數(shù)據(jù)從液晶屏中顯示出來，但是當(dāng)接收到來自 GPS 模塊的信號(hào)時(shí)，卻不能將數(shù)據(jù)很好的從液晶顯示器輸出，開始以為 GPS 模塊的數(shù)據(jù)沒有輸入到單片機(jī)中，但是經(jīng)過了串口輸入的調(diào)試發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)可以很好的進(jìn)行傳輸，在發(fā)現(xiàn)硬件好多都 沒問題之后，又對(duì)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)沒有一點(diǎn)問題。 雖然本次的題目做了出來，但是由于設(shè)備以及開發(fā)者本人能力的關(guān)系，設(shè)計(jì)完成的產(chǎn)品還有特別多的不足。 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)在 忙碌與歡笑中完成了，經(jīng)過了這段過程，我學(xué)到了很多的東西?，F(xiàn)在電子技術(shù)的快速發(fā)展及汽車功能的不斷擴(kuò)展，汽車行駛記錄儀不斷的推陳出新，會(huì)有更多更好的。同時(shí)在這次的課題中我還學(xué)習(xí)到了國內(nèi)外關(guān)于電子領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)，更深一步的把自己在大學(xué)中學(xué)到的知識(shí)同實(shí)踐聯(lián)系了起來，讓我對(duì)單片機(jī)， GPS，液晶顯示，存儲(chǔ)器有了更徹底的了解，對(duì)我以后的發(fā)展一定會(huì)起到不一樣的影響。還有液晶顯示模塊，由于資源的原因，這次使用的液晶屏為 1602，只能用來顯示字符和數(shù)字，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足行車記錄儀的國標(biāo)要求。雖然問題很難，但是我以及幫助我的同學(xué)們沒有一點(diǎn)