【正文】 串行輸出端/RDY/BUSY就緒/忙SCK串行時鐘輸入端VCC電源GND接地 駕駛員身份識別 國標規(guī)定記錄儀應能實現(xiàn)駕駛?cè)藛T身份記錄功能，應能記錄駕駛員代碼和公安交通管理部門核發(fā)的機動車駕駛證證號。當AT45DB081B的CS由高變低時，芯片啟動一次操作，而當CS由低變高時，終止操作。WP引腳在芯片內(nèi)部拉高，如果不使用寫保護功能該引腳可以懸空。WP為寫保護引腳，如果將其置低，則AT45DB081B中存儲器的前256頁被寫保護。編程操作是基于頁的，可實現(xiàn)對字節(jié)的讀操作，不支持單字節(jié)的寫操作：支持頁寫、頁擦除操作，擦除操作則可以按塊或頁進行。主存儲區(qū)容量為8,650，752位，被分成10段、512塊和4096頁三個等級，每頁264字節(jié)。 實時數(shù)據(jù)存儲電路 FM25L256引腳功能介紹引腳符號功能介紹引腳符號功能介紹/CS芯片選擇輸入端SI串行輸入端SCK串行時鐘輸入端SO串行輸出端/HOLD保持輸入端VDD電源（）/WP寫保護輸入端VSS接地端(2)閃速存儲器AT45DB08lB是ATMEL公司推出的一款基于Flash技術的大容量數(shù)據(jù)存儲器，采用2．，管腳(SI、SCK、/CS、/RESET、/WP)支持5V輸入，允許直接5VTTL或COMS電平信號相聯(lián)接，并且與之兼容；AT45DB081B的最大時鐘頻率可達20MHz；在系統(tǒng)編程比較簡單，不需要高電壓。將FM25L256的WP腳接高電平、狀態(tài)寄存器設置為00，不采用硬件寫保護，這樣就可以對所有存儲空間進行寫操作。采用鐵電存儲器與SPI接口的閃存兼顧按字節(jié)快速寫入速度、較大數(shù)據(jù)存儲空間及掉電不丟失數(shù)據(jù)的需求。并行接口方式的Flash占用過多的單片機I/O引腳，本文設計的記錄儀I/O資源緊張；12C接口的Flash只需要兩個I/O引腳就可以實現(xiàn)訪問但是其訪問速度比較慢(400Kbps)；SPI總線接口的Flash，需要4個I/O引腳，其訪問的速度可達20Mbps。因此本記錄儀中用Flash型存儲器。嵌入式系統(tǒng)一般不使用硬盤或者軟盤作為存儲設備，大部分嵌入式系統(tǒng)使用FLASH存儲器來存放數(shù)據(jù)和代碼。先進的高可靠性鐵電制造工藝，體積小、抗干擾性強；快速SPI串行協(xié)議，讀寫數(shù)據(jù)無延時；工作頻率最高可達25MHz，存儲空間為32K8bit；第一種方案要考慮電池充放電電路、同時要保證電池電量可靠、安裝穩(wěn)定牢固等因素，使得系統(tǒng)復雜度增大、可靠性降低；第二種方案RAM價格昂貴，1K字節(jié)需要15元左右；第三種方案FRAM兼具RAM的快速寫入特性和ROM的非易失性，沒有電池產(chǎn)生的不良因素。單片機可以將采集的數(shù)據(jù)及時保存在緩存中，在空閑周期內(nèi)，將成頁或成塊的車輛行駛數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到Flash存儲器中，充分保證記錄儀的可靠性。在記錄儀掉電或單片機任務繁忙的情況下，會造成車輛行駛信息不能及時的存儲。(1)實時數(shù)據(jù)的存儲記錄儀不僅要有較大的存儲空間，并且要求能夠有較快的存取速度，掉電情況下能夠?qū)?shù)據(jù)進行保存。本文設計的記錄儀實時數(shù)據(jù)存儲在鐵電存儲器中，歷史數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)閃存中。實時數(shù)據(jù)存放汽車發(fā)生事故前后的數(shù)據(jù)，主要用于分析事故發(fā)生的原因和事故的責任；歷史數(shù)據(jù)存放汽車和司機的行駛狀況，作為事故分析的參考依據(jù)和對汽車、司機的運行狀況考核。預計總的數(shù)據(jù)量將會有200k字節(jié)。本記錄儀中，總共存儲最近360小時內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，因此需要的存儲空間為：360609=194400(字節(jié))=189．84375k(字節(jié))。時間(年、月、日、時、分)，8421BCD碼，5字節(jié)；速度，十六進制，1字節(jié)；里程，8421BCD碼，3字節(jié)。速度的單位為km/h，測量范圍為：0km/h220km/h，分辨率等于或優(yōu)于1km/h。20秒實時數(shù)據(jù)所需要的數(shù)據(jù)空間：2016=320(字節(jié))(2)行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲需求國標規(guī)定無論車輛在行駛狀態(tài)還是停駛狀態(tài)，記錄儀均應能提供實時時間對應的車輛行駛速度信息?？紤]到時間僅能精確到秒，所以時間不需要每200ms記錄一次，每5次(1秒)記錄一次時間。速度，十六進制，占用1個字節(jié)。需要存儲的實時數(shù)據(jù)至少應該包含以下信息:駕駛員代碼，單獨存儲，十六進制，占用3個字節(jié)的存儲空間。(1)事故疑點數(shù)據(jù)的存儲需求、記錄次數(shù)至少為10次。 存儲需求分析國標要求記錄儀具備車輛行駛速度的測量、記錄、存儲功能。ZLG7290是12C接口鍵盤及LED驅(qū)動器，方便鍵盤中斷信號與處理器接口相連，按鍵或者傳感器檢測可實現(xiàn)鍵盤去抖動處理、雙鍵互鎖處理、連擊鍵處理、功能鍵處理，簡化輔助電路的設計、方便功能擴展。正常情況下，微控制器只需要判斷INT引腳就可以得到鍵盤輸入的信息。ZLG7290B的電路簡單，使用也很方便。它采用I2C總線接口，與微控制器的連接僅需兩根信號線，硬件電路比較簡單。而且都需要人為進行去抖動處理，且抗干擾性差。本設計考慮到儀表系統(tǒng)的簡單與美觀，在滿足功能的基礎上沿用大部分記錄儀的四鍵設計方式，即上鍵、下鍵、取消鍵、確定鍵。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點接通或斷開，在相應程序配合下產(chǎn)生被按鍵的編碼。選通脈沖可作為CPU的中斷請求信號，以通知CPU以中斷方式接收所按鍵的編碼。 設計方案的選擇鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。單片機在啟動運行時，都需要先復位，其作用是使CPU和系統(tǒng)中其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，因此復位是一個很重要的操作方式，但單片機本身不能自動進行復位，必須配合相應的外部電路才能實現(xiàn)。 時鐘電路設計時鐘電路是單片機的心臟，它控制著計算機的工作節(jié)奏，CPU就是通過復雜的時序電路完成不同的指令功能的。 多達7個定時器：3個16位定時器，每個定時器有多達4個用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計數(shù)的通道和增量編碼器輸入；1個16位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機控制的PWM高級控制定時器；2個看門狗定時器(獨立的和窗口型的)；系統(tǒng)時間定時器：24位自減型計數(shù)器。多達80個快速I/O端口：26/37/51/80個I/O口，所有I/O口可以映像到16個外部中斷；幾乎所有端口均可容忍5V信號。 時鐘、復位和電源管理：～；上電/斷電復位(POR/PDR)、可編程電壓監(jiān)測器(PVD)；4~16MHz晶體振蕩器；內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器；內(nèi)嵌帶校準的40kHz的RC振蕩器；產(chǎn)生CPU時鐘的PLL；帶校準功能的32kHz RTC振蕩器。功能：內(nèi)核：ARM 32位的CPU；最高72MHz工作頻率。處理器只要將PE口的狀態(tài)直接讀入就可以了。 開關量信號采集電路上圖給出的是一路開關信號的采集電路圖，其它開關量信號的采集與此相同，這里不一一畫出。另外用定時器記錄脈沖的輸出間隔，從而計算出里程、車速等實時數(shù)據(jù)，用以保存和輸出。利用它不僅可以將邊沿變化緩慢的信號波形整形為邊沿陡峭的矩形波，而且可以將疊加在矩形脈沖信號高、低電平上的噪聲有效地消除。 經(jīng)濾波后的車速脈沖信號實際上并不是規(guī)則的矩形波,使車速測量的精度達到一定要求,本系統(tǒng)選用集成施密特觸發(fā)器LM311來完成這一功能。為了防止汽車周圍環(huán)境的干擾，切斷輸入和輸出通道間直接的電信號聯(lián)系，此處采用了光電隔離電路。 車速信號的采集速度信號檢測模塊[6]的原理是：主要應用汽車內(nèi)部自身的傳感器，也就是將現(xiàn)成的信號提供給記錄儀。為了解決系統(tǒng)斷電的問題，系統(tǒng)安裝備用充電電池，當車載電源掉電時，二極管導通，通過電池供電，INT連接單片機的外部中斷輸入INT0，此時INT輸出腳從高點位變化到低點位，系統(tǒng)檢測到掉電中斷，保存當前數(shù)據(jù)。如果電源極性正確，則記錄儀能夠正常工作，但如果極性接反，將會有反向電動勢，續(xù)流二極管D2的接入正好和反向電動勢方向一致，它把反向電動勢以電流的形式中和掉，從而保護了其他電路元件，保護了記錄儀的安全； (3)在輸出端接電感器L1，它可以抑制紋波，使LM2596輸出穩(wěn)定的電壓，最好使用磁屏蔽結(jié)構(gòu)的電感器； (4)在輸出端和地之間接一個續(xù)流二極管D3，續(xù)流二極管D3用來為電感電流提供通路，但續(xù)流二極管必須是快恢復的； (5)在輸出端和地之間接輸出電容C，用來實現(xiàn)輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定性，即C1C20。 LM2596管腳功能引腳符號功能介紹IN正輸入端GND接地端OUTPUT輸出端FEEDBACK反饋端ON/OFF這個管腳可以利用邏輯電平把LM2596切斷 記錄儀系統(tǒng)的電源設計一定要考慮到環(huán)境因素，預防干擾并采取相應的防范措施。但是由于本系統(tǒng)對電源的特殊要求，還須設計抗干擾電路。，只需4個基本外接元件就可以使用，即輸入電容（C）、電感（L）、輸出電容（C）及續(xù)流二極管（D），這使LM2596的使用簡便，電路簡單。、5V、12V的固定電壓和可調(diào)節(jié)的小于32V的各種電壓。4%的范圍內(nèi)，振蕩頻率誤差在177。 電路設計本系統(tǒng)對電源的需求有：CPU；其它模塊需要5V電源，同時各種芯片的最大輸入電流不盡相同，所以要求系統(tǒng)電源必須要有較寬的輸入范圍和較大輸出電流。方案二：采用由DCDC直流變換器組成的小型開關電源，它不但具有重量輕、體積小的優(yōu)點而且具有效率（功率損耗的角度）高（70%~85%）的優(yōu)點。所以要考慮電源的適應性、過壓沖擊和短路保護等因素，采用具體電路來消除及處理。目前汽車采用的12伏電源系統(tǒng)并不穩(wěn)定，其電壓可能從幾伏變化到二十伏左右，而且可能還存在電壓很高的干擾脈沖，因此，必須設計良好的電源電路將汽車電源轉(zhuǎn)換為儀表系統(tǒng)需要的穩(wěn)定電源。記錄儀本身需要的是+5V的供電，所以系統(tǒng)需要供電模塊來實現(xiàn)+12V~+5V的電源變換。小型車電源一般為直流12V（不同車型可能有所不同），如大型的貨車是直流電24V的。記錄儀的電源直接取自蓄電池[5]，在發(fā)電機轉(zhuǎn)速和用電負載發(fā)生較大變化時，可保持汽車電網(wǎng)電壓的相對穩(wěn)定。3 汽車行駛記錄儀硬件設計 電源模塊的設計記錄儀作為車載設備使用汽車上的電源。實時報警功能：對車輛行駛數(shù)據(jù)進行計算處理，判斷是否超速、是否疲勞駕駛、是否緊急剎車，如果出現(xiàn)上述異常情況，則進行報警。數(shù)據(jù)打印輸出功能：數(shù)據(jù)打印只能在停車狀態(tài)下進行；記錄儀至少應能打印輸出車牌號碼、車牌分類、駕駛員代碼、駕駛證號碼、打印實時時間、停車時刻前15min內(nèi)每分鐘的平均車速、疲勞駕駛記錄。操作功能：操作按鍵設置應能滿足使用要求，并且應在對應的位置標出各按鍵名稱。數(shù)據(jù)顯示：當無按鍵操作時，可默認顯示車輛的實時行駛速度、實時時鐘或駕駛員代碼。駕駛員代碼為阿拉伯數(shù)字，最大長度不超過7位，代碼設置方法由使用者根據(jù)需要自定；在同一記錄儀的數(shù)據(jù)記錄中，某一駕駛員的代碼應與機動車駕駛證證號唯一相對應。車輛行駛里程的記錄單位是km，行駛里程的測量范圍是0~。記錄儀應能以不大于lmin的時間間隔持續(xù)記錄并儲存車輛在最近360個小時內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，即車輛在行駛過程中與實時時間相對應的每分鐘間隔內(nèi)的平均行駛速度值。速度記錄單位是km/h，測量范圍為0km/h~220km/h，測量分辨率等于或優(yōu)于lkm/h。5s以內(nèi)。實時時間及駕駛時間的采集、記錄、存儲功能：記錄儀要求能夠提供北京時間日期和時鐘，該日期和時鐘被用于為記錄儀實現(xiàn)所有功能(記錄、輸出、顯示、數(shù)據(jù)通信等)標注日期和時間。汽車行駛狀態(tài)記錄儀主要由11個模塊組成：供電單元、信號采集模塊、鍵盤輸入模塊、單片機模塊、液晶顯示模塊、駕駛員信息記錄模塊（IC卡）、打印模塊、通信模塊、存儲模塊、時鐘模塊、報警模塊等。記錄儀模塊的處理器[3]選用ST