【正文】 ， 要求能夠進(jìn)行字符、數(shù)字的液晶顯示，因此本文選用了可以顯示圖形和字符圖形的液晶顯示器。它由若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等 點(diǎn)陣 字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，也正因如此它不能很好地顯示圖形。非編碼鍵盤用一些按鍵排 成行列矩陣，按鍵的作用只是使相應(yīng)點(diǎn)接通或斷開，在相應(yīng)程序配合下產(chǎn)生被按鍵的編碼。 [10] 匯編語言是面向機(jī)器的語言，是最底層的語言，因此他被稱為低級(jí)語言。 C 語言功能齊全、適用范圍廣、簡潔緊湊、靈活方便、表達(dá)方式靈活實(shí)用，允許直接訪問物理地址、對(duì)硬件進(jìn)行操作、生成目標(biāo)代碼的質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高、可移植性好、表達(dá)力強(qiáng)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)的流程圖如圖所示，首先在開始要完成對(duì)存儲(chǔ)器的初始化，第一次運(yùn)行該程序時(shí)，首先要對(duì) EEPROM 進(jìn)行全片擦除工作。 本課題涉及的知識(shí)面較廣，涵蓋了通訊系統(tǒng)， GPS 系統(tǒng)，和單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方方面面的知識(shí)。 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程并不是一帆風(fēng)順的，除了在閱讀資料時(shí)，遇到了大量的外文文獻(xiàn)，讓自己看得一頭霧水，在進(jìn)行的產(chǎn)品 的最終的調(diào)試的時(shí)候也碰到了很多的困難。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?，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。 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。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 。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。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。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。 匯編語言（ Assembly Language）是一種面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語言。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。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。 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）。 標(biāo)號(hào)為7的引腳應(yīng)該 接地。 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。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。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。在這兩種方式間切換， LDO 需要通過使能端控制其是否工作。這些監(jiān)控功能作為 UBX 協(xié)議的部分被輸出。 冷啟動(dòng)：以下幾種情況開機(jī)均屬于冷啟動(dòng)方式。 GPS 接收機(jī)對(duì)工作電源的紋波較為敏感。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。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。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)。 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。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。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。 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。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。 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。 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。如果這樣做的話 P0口外部必須接上拉電阻。 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。 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)。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。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。 ，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)。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。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。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)。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。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。 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。本畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的行車記錄儀不追求市場上那種強(qiáng) 大的功能，它基于單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 就目前來說，無論是國內(nèi)還是國外，對(duì)記錄儀的研究還都沒有達(dá)到一個(gè)很成熟的地步，或者是技術(shù)水平不夠，不能夠得到讓人滿意的效果，或者是費(fèi)用過高，不能有一個(gè)讓大眾可以接受的產(chǎn)品價(jià)格，因此現(xiàn)在記錄儀還沒有普及到每一輛汽車中，只是在一些長途客車上少量的使用，因此對(duì)記錄儀的研發(fā)還有很長的一段路要走。如果使用記錄儀的話 , 就可以有效遏止疲勞駕駛以及車輛超速等交通違章行為，避免一些不必要的災(zāi)難。 近年來隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 ,人民都過上了好的生活，都擁有了屬于自己的汽車，隨之而來的也就導(dǎo)致了道路擁堵，交通事故頻繁發(fā)生等交通問題，并且事故發(fā)生率呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢 ,這其中以大型長途客運(yùn)汽車為甚。目前安裝的記錄儀大多都是為運(yùn)輸企業(yè)的內(nèi)部管理服務(wù)，完全無法滿足交警執(zhí)法的需要。最先推出記錄儀產(chǎn)品的地方是歐洲，那時(shí)的記錄儀主要采用機(jī)電模擬的方式實(shí)現(xiàn)，即機(jī)械式汽車行駛記錄儀。同時(shí)采用圖像處理技術(shù)，利用相機(jī)自動(dòng)記錄 ―事故 ‖發(fā)生前十秒和后五秒這段時(shí)間內(nèi)從駕駛席上能看到的事故場面。并且都具備體積小巧、價(jià)格合理、無需專人維護(hù)且使用方便等特點(diǎn)。根據(jù)系統(tǒng)的主要功能大致 可以將這個(gè)系統(tǒng)分為以下幾個(gè)部分： ，整個(gè)行車記錄儀最重要的模塊之一，用來接收來自 GPS衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，并可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理變成處理器可以識(shí)別的數(shù)據(jù)。 8 位單片機(jī) 是指一次可以處理八位二進(jìn)制數(shù)的微型控制器，它的 的控制功能較強(qiáng)，品 種也最為齊全。 32 位單片機(jī) 是指一次可以處理 32 位 二進(jìn)制數(shù)的微控制器 ，是單片機(jī)中最優(yōu)秀的產(chǎn)品，具有極快的處理速度。 PLC 單片機(jī)運(yùn)行很穩(wěn)定，但是和他的穩(wěn)定性相對(duì)應(yīng)的就是它的價(jià)格普遍很高，它的核心其實(shí)也可以說就是一個(gè) 51 單片機(jī)， 區(qū)別就在于它 在 51 單片機(jī)的基礎(chǔ)上又加了很多的隔離器，這樣在應(yīng)用過程中就不會(huì)有像單片機(jī)那樣多的干擾，PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域一般是在強(qiáng)電設(shè)計(jì)方面，例如工控行業(yè)。 STC90C51 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) STC90C51 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 如下圖所示。當(dāng)我們?cè)谟脝纹瑱C(jī)做 FIASH 編程時(shí)會(huì)輸入源碼，進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)會(huì)輸出源碼，這 時(shí) 我們就可以從 P0口進(jìn)行輸入和輸出。 當(dāng) P2口 用 在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí) ，他接受到的是數(shù)據(jù) 高八位 的 地址信號(hào)和 控制信號(hào) 。 /EA/VPP： 該引腳為低電平時(shí)，不管內(nèi)部是否有程序存儲(chǔ)器，都是外部程序存儲(chǔ)器 （ 低值范圍從 0000H 到 FFFFH）工做。為了使 CPU和系統(tǒng)中其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先進(jìn)行復(fù)位操作，以便能有一個(gè)統(tǒng)一的工作狀態(tài)，因此復(fù)位是一步很重要的操作，但是大多數(shù)的單片機(jī)不具備自動(dòng)復(fù)位的功能，雖然在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所用到的單片機(jī)在晶振頻率為 12M以下時(shí)可以直接將復(fù)位引腳接地進(jìn) 行復(fù)位，但是這次用到的單片機(jī)晶振的頻率為12M，所以不能直接進(jìn)行復(fù)位，所以必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。由于被設(shè)定了密碼，民間無法解讀，所以它主要為美國的軍方服務(wù)。這種工作每天對(duì)每個(gè)衛(wèi)星執(zhí)行一次， 并在衛(wèi)星離開主控站作用范 圍之前進(jìn)行最后的信息注入。接收機(jī)一般采用雙電源進(jìn)行供電，即機(jī)內(nèi)和機(jī)外電源。它的時(shí)間精度已經(jīng)超越了納秒的水平為 100 ps，定位精度為 16m，速度精度也達(dá)到了 m/s。雖然美國對(duì) GPS 的 C/A 碼做了開放，但又不是絕對(duì)的開放，他們對(duì) C/A 碼又采用了 SA 方式，限制了 C/A 碼的精度，使得水平定位的精度變?yōu)橐话倜椎母怕蕿榘俜种攀濉?Cb 為用戶的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘偏差參數(shù)。 信號(hào)的數(shù)據(jù)解析 GPS 上電后，每隔一定的時(shí)間就會(huì)返回一定格式的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為： $信息類型， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x 每行開頭的字符都必須是 ?$‘，緊接著是信息類型，最后面的部分是數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)以逗號(hào)分隔開。 GPS 模塊工作原理 GPS 模塊原理圖如下所示： 圖 主芯片原理圖 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 TTL 電平接口 NEO5Q 的引腳功能： VCC 主電源供電引腳。（注： GPS 的熱啟動(dòng) 冷啟動(dòng)和溫啟動(dòng)） GPS 開機(jī)定位分為冷啟動(dòng)、溫啟動(dòng)和熱啟動(dòng)三種方式。 系統(tǒng)監(jiān)控 UBLOX5 GPS 和伽利略接收器提供系統(tǒng)監(jiān) 控功能，這允許嵌入式處理器的操作及關(guān)聯(lián)外圍設(shè)備的監(jiān)督。但在總線供電方式下，電流最大約 150mA 左右。一旦模塊啟動(dòng)，除非系統(tǒng)掉電或者復(fù)位修改后的信息一直保持，否則 UBX 的配置信息就會(huì)被修改。 Timemark 功能可用 UBX – CFG – TM 進(jìn)行使能。因此在本次的設(shè)計(jì)中采用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 ATMEL24c16 做為歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。SDA以及 SCL和正電源連接，在他們中都需要各接一個(gè) 上拉 電阻。嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中 LED、 LCD 的顯示技術(shù)都比較成熟，本系統(tǒng)顯示的信息量大、數(shù)據(jù)多、界面較復(fù)雜，因此采用LCD 的顯示方案。 考慮到本系統(tǒng)只需要顯示字符與數(shù)字信息，因此 LCD1602 完全可以滿足設(shè)計(jì)的要求。編碼鍵盤由檢測鍵閉合的硬件電路、去抖動(dòng)的硬件電路以及產(chǎn)生相應(yīng)鍵編碼的硬件電路和一個(gè)選通脈沖組成。軟件部分主要是由編程語言來實(shí)現(xiàn)，對(duì)于單片機(jī)的系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)來說，我們可以用匯編語言和 C 語言程序來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的軟件功能。它把高級(jí)語言的基本結(jié)構(gòu)和語句與低級(jí)語言的實(shí)用性結(jié)合起來。 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 第三節(jié) GPS 接收模塊的軟件設(shè)計(jì) GPS 模塊的程序的軟件設(shè)計(jì)主要是初始化 GPS 模塊的信息，判斷 GPS 模塊初始化是否準(zhǔn)備完畢，準(zhǔn)備完畢則接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，如果沒有初始化完畢的話，延遲一段時(shí)間，繼續(xù)判斷 GPS 模塊是否準(zhǔn)備完畢， 直到 初始化完成結(jié)束，才開始執(zhí)行下面的步驟。鍵盤和液晶顯示模塊的程序流程圖如下圖所示：