【正文】 .................................................................................1 第一節(jié) 行車記錄儀的簡介及 研究的目的和意義 ..............................1 第二節(jié) 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀 .................................................2 第二章 行車記錄儀系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) .........................................4 第一 節(jié) 行車記錄儀的主要功能與系統(tǒng)組成 ......................................4 第二節(jié) 主要控制芯片的選擇 ............................................................4 第三章 行車記錄儀系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .................................................7 第一節(jié) 單片機(jī)模塊 ...........................................................................7 第二節(jié) GPS 模塊 ............................................................................ 11 第三節(jié) 存儲(chǔ)模塊 ............................................................................. 18 第四節(jié) 液晶顯示模塊的硬件設(shè)計(jì) ................................................... 19 第五節(jié) 鍵盤模塊 ............................................................................... 20 第四章 行車記錄儀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ............................................... 22 第一節(jié) 編程語言的選擇 ................................................................... 22 第二節(jié) 主程序的設(shè)計(jì) ..................................................................... 23 第三節(jié) GPS 接收模塊的軟件設(shè)計(jì) .................................................. 24 第四節(jié) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的軟件設(shè)計(jì) ................................................... 25 第五節(jié) 鍵盤和液晶顯示模塊的軟件設(shè)計(jì) ....................................... 26 結(jié) 論 ............................................................................................... 27 致 謝 ............................................................................................... 29 參考文獻(xiàn)： ........................................................................................ 30 附 錄 ............................................................................................... 31 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 緒論 近年來隨著我國科技的發(fā)展以及國民經(jīng)濟(jì)的快速提高 ,道路交通事故逐年呈現(xiàn)出上升趨勢 ,尤其是長途客運(yùn)車輛的重、特大道路交通事故頻頻發(fā)生 ,給國家和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了巨大損失。因此，行車記錄儀的出現(xiàn)極大的降低了交通事故的發(fā)生率。通過 GPS 模塊的天線接收數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過 GPS 模塊處理后傳入單片機(jī)中，在單片機(jī)中將 GPS 數(shù)據(jù)解析為可識別的數(shù)據(jù)，然后連接液晶顯示將信息顯示出來。 第一節(jié) 行車記錄儀的簡介及 研究的目的和意義 在百度百科中，行車記錄儀的定義是這樣的一個(gè)東西，它可以說是使用在汽車上的黑匣子，它由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供能源，通過高清攝像鏡頭攝影，可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)錄像錄影的功能，記錄車輛行駛過程中的影像及聲音，當(dāng)意外發(fā)生時(shí)，可以提取記錄儀記錄的信息做為交通事故的證據(jù)，保障駕駛?cè)俗晕覚?quán)利。如果使用記錄儀的話 ,就可以有效的遏止疲勞駕駛、 車輛超速等交通違章行為，避免那些不必要的災(zāi)難。從執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)上來講，現(xiàn)有《汽車行駛記錄儀》國家標(biāo)準(zhǔn)只是推薦性使用標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于記錄 儀的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證、安裝使用范圍、違規(guī)處罰等都沒有明確的、具有法律約束力的規(guī)定。這種記錄儀使用起來特別不方便，以紙盤機(jī)械式汽車行駛記錄儀為例，要想使用這種記錄儀必須要人工填寫姓名、行駛里程等，非常繁瑣。 我國對行車記錄儀的研究和實(shí)踐相對較晚，是從 20 世紀(jì) 80 年代末期才開始的。我國公安部門已經(jīng)明令要求所有長途運(yùn)輸客車必須安裝行車記錄儀。雖然選定了控天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 制芯片為單片機(jī)，但是單片機(jī)的種類多種多樣，迄今為止，市場上出售的單片機(jī)產(chǎn)品的種類有 60 多類，每一類都包含十多個(gè)品種。 指令系統(tǒng)也比較完善，該種單片機(jī) 的指令系統(tǒng) 不僅 增設(shè)了乘除指令 ，為了使程序設(shè)計(jì)更加簡單，可以實(shí)現(xiàn)更多的功能，它還增加了 比較指令。例如 ARM 單片機(jī)，作為一款 32 位 的微 處理器， ARM 與普通的 8 位單片機(jī)相比，其處理效率要高很多 很多 。 了解了各類單片機(jī)的特點(diǎn)與各自具有的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合自己的實(shí)際選擇一款單片機(jī)就變得很容易了。 這個(gè)系統(tǒng) 幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可 以 稱得上 是 一個(gè) 完整的 片上系統(tǒng)。 P1口 ： P1口 也 是 一個(gè) 8位雙向 I/O 口。 P3口 除了上面提到的功能外，還可以 作 為 STC90C51的一些特殊 的 功能 接 口，例如有以下備選功能： （ RXD 口）和 （ TXD 口）相對應(yīng)，他們可以分別作為串行口的輸入和輸出 （串行輸入口） ； 和 ，他們可以分別作為 /INT0和 /INT1，即 外部中斷 0和 外部中斷 1的接口； 和 ，他們可以分別做為外部 T0和 T1的輸入端口（ T 指的是定時(shí)器）； 和 ，他們分別是外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫選通接口，其中 /WR表示寫選通， /RD 表示讀選通； P3口 的另外一種功能就是可以 為 閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些 控制信號 。 XTAL1和 XTAL2可以分別作為 反向振蕩放大器的輸入 和輸出端，其中前者可以作為 內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 端口 。 GPS 的空間部分是由均勻分布在 6 個(gè)軌道面上距離地球表面兩萬多米的 24 顆衛(wèi)星組成。 地面控制部分由三部分組成，他們分別是主控站，全球監(jiān)測站和地面控制站。 所謂的用戶設(shè)備部分其實(shí)就是 一種信號 接收 設(shè)備（即 GPS 信號接收機(jī)） 。在用機(jī)外電源時(shí)，機(jī)外電源會(huì)給機(jī)內(nèi)電池進(jìn)行充電。它具有周期短頻率低等優(yōu)點(diǎn)，他的周期僅為 1 m s；碼的頻率也僅有 ，它的一個(gè)周期中有1023 個(gè)碼位。由于采用差分編碼技術(shù)，使得測量的定位精度得到了極大的提 高，因此在大地的實(shí)際測量中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。一般來說這樣的方程都有天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 唯一的解，由此我們就可以得到準(zhǔn)確的位置參數(shù)信息。 （ 1） GPRMC 數(shù)據(jù)詳解 GPRMC 數(shù)據(jù)信息的格式為： $GPRMC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12*hh 其中標(biāo)號 ―1 ‖表示 UTC 時(shí)間， 時(shí)間格式為： hhmmss(時(shí)分秒 )； 標(biāo)號 ―2‖表示 GPS 的 定位狀態(tài)， 其中 A 表示 有效定位， V 表示 無效定位 ； 標(biāo)號 ―3‖表示 緯度 信息， 格式 為： (度分 )(前面的 0 也將被傳輸 )； 標(biāo)號 ―4‖表示 緯度半球 ，其中包括 south 和 north； 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 標(biāo)號 ―5‖表示 經(jīng)度 ，其 格式 為： (度分 )(前面的 0 也將被傳輸 )； 標(biāo)號 ―6‖ 表示 經(jīng)度半球 ，其中包括 east 和 west； 標(biāo)號 ―7‖表示 地面速率 (~*103 節(jié)，前面的 0 也 是 會(huì) 被傳輸 的 )； 標(biāo)號 ―8‖表示 地面航向 (~360 度，參考基準(zhǔn) 為地磁北極 ， 同上 )； 標(biāo)號 ―9‖表示 UTC 日期， 其日期格式為： ddmmyy(日月年 )； 標(biāo)號 ―10‖表示 磁偏角 (0~180 度，前面的 0 跟上面的數(shù)據(jù)一樣會(huì) 被傳輸 )； 標(biāo)號 ―11‖表示 磁偏角方向， 其中包括 east 或 west； 標(biāo)號 ―12‖表示 模式指示 (其中 A 表示 自主定位， D 代表 差分， E 表示 估算，N 代表 數(shù)據(jù)無效 )； 解析內(nèi)容： 1. GPS 上接收到的時(shí)間格式為格林威治時(shí)間，即世界時(shí)間（ UTC），因此我們需要把它轉(zhuǎn)換成北京時(shí)間（ BTC）以便方便我們使用， BTC 和 UTC 的時(shí)差 為 8 個(gè)小時(shí)，因此我們要在這個(gè)時(shí)間基礎(chǔ)上加 8 個(gè)小時(shí)才是北京時(shí)間。最大電源紋波峰峰值不得超過 50mV。初次使用時(shí)的啟動(dòng)；電池耗盡導(dǎo)致星歷信息丟失時(shí)的啟動(dòng)；關(guān)機(jī)狀態(tài)下將接收機(jī)移動(dòng) 1000公里以上距離時(shí)； 溫 啟動(dòng)：距離上次定位的時(shí)間超過兩個(gè)小時(shí)的啟動(dòng)； [6] 熱啟動(dòng)：距離上次定位的時(shí)間小于兩個(gè)小時(shí)的啟動(dòng)。 Class ―MON‖。 C、 DDC 2I C 2I C 通訊總線， SDA2 和 SCL2引腳內(nèi)置上拉。 天線供電： NEO5 RF_IN 引腳不對天線供電。 芯片的整個(gè)工作流程為： 芯片需要通過 TTL 電平接口的 VDD 引腳給芯片供電，以維持芯片工作，芯片通過電路板連接到天線，天線接收到數(shù)據(jù) 后傳給主芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，將解析天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 好的數(shù)據(jù)通過 TTL 電平接口的 TXD 和 RXD 引腳傳遞給單片機(jī)，通過在單片機(jī)內(nèi)燒入好的程序進(jìn)行處理，最后在液晶屏上進(jìn)行顯示。它通過 SDA（串行數(shù)據(jù)線）及 SCL（串行時(shí)鐘線 )兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個(gè)器件：不管是單片機(jī)、存儲(chǔ)器、 LCD 驅(qū)動(dòng)器還是鍵盤接口。 24C16片內(nèi) 自帶 地址寄存器 ,[7]每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該 芯片的 地址寄存器自動(dòng)加 1， 這樣才能 實(shí)現(xiàn)對下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫 工做 。 各種顯示器都有自己特殊的功能，每個(gè)顯示器都有自己的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也都有一些小的缺憾，因 此選擇什么樣的顯示器要根據(jù)系統(tǒng)需要而定。LCD1602 的引腳接口說明如下表： 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊。此種編碼鍵盤雖然使用起來很方便，但是它硬件開銷大、電路比較復(fù)雜、成本也比較高，因此常常不被單片機(jī)系統(tǒng)所采用，在單片機(jī)系統(tǒng)中一般是用非編碼鍵盤來代替編碼鍵盤。它用助記符（ Mnemonic）代替操作碼，用地址符或標(biāo)號代替指令 或操作數(shù)的地址，如此就增強(qiáng)了程序的可讀性，且降低了編寫難度，像這樣符號化的程序設(shè)計(jì)語言就是匯編語言，因此亦稱為符號語言。它的應(yīng)用范圍廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，不僅可以用在軟件開發(fā)上，編寫系統(tǒng)軟件，也可以用于硬件系統(tǒng)的開發(fā)，具體應(yīng)用比如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等。 GPS 模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖如下圖所示： 圖 GPS 模塊程序設(shè)計(jì)的流程圖 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第四節(jié) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的軟件設(shè)計(jì) 汽車行駛記錄儀所需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)有車速信息、海拔高度信息、經(jīng)緯度信息等汽車的位置信息以及實(shí)時(shí)的時(shí)鐘信息。即利用 GPS 模塊接收信號和單片機(jī)的處理最終可以在液晶屏上顯示汽車當(dāng)前的位置信息以及車輛的行駛狀態(tài)和當(dāng)前的日期和時(shí)間，并且可以用鍵盤來控制液晶屏顯示的內(nèi)容。在工作中 也要 向老師和同學(xué) 多多的請教 ，通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和 實(shí)踐 的鍛煉，積累 一定 的基礎(chǔ)知識和 提高自己 實(shí)際開發(fā) 的 技能。例如存儲(chǔ)模塊，本次使用的存儲(chǔ)模塊 為 EEPROM存儲(chǔ)器， EEPROM 的特點(diǎn)是存儲(chǔ)空間小并且存儲(chǔ)速度慢，雖然對于本次的設(shè)計(jì)影響不大，但是當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)更好一點(diǎn)的行車記錄儀的時(shí)候， EEPROM 就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，這就需要存儲(chǔ)空間更大存儲(chǔ)速度更快的存儲(chǔ)器來代替它