【正文】 未知數(shù) U a、 U b、 U c、 Cb 的四個方程。 R i 即為傳播距離： R i= cD ti。于是我們得到這樣的一個簡單的多元方程組： (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。 GPS 定位的基本原理實際上 是 比較簡單 的 。美國在 GPS 系統(tǒng)中采用的 SA 措施，對用戶是個很大的限制，為了針對這種限制，使這種限制降到最低，又發(fā)展了稱為 DGPS 的差分 GPS 技術。 GPS 最開始的 用處就是用在美國軍方的軍事活動，軍事科研等方面，雖然后來對民間開放，但是美國軍方對 GPS 的使用范圍進行了一些控制，只有 C/A 碼和廣播星歷向全球開放。 ③ Y 碼和 P 碼相類似，都屬于精密定位服務碼。由于它的搜捕時間很短，所以特別適合用于快速提供精度不高的定位信息。 ② C/A 碼被稱為粗碼，也可以稱他為標準定位服務碼。它的周期長為 7 d，碼頻率為，既然可以稱為精碼，因此無論是定位還是時間速度等都有很高的精度。 GPS 接收機的性能與結構 GPS 衛(wèi)星全部都采用展頻技術來向地面發(fā)射信號，兩個載頻發(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)的信號傳輸速率為 50 Hz，調(diào)制方式為二相鍵控 (BPSK)調(diào)制，且信號被調(diào)制在偽隨機碼上。關機后，機內(nèi)天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 12 電池也會繼續(xù)為 RAM 存儲器供電來防止存儲在 RAM 存儲器中的數(shù)據(jù)丟失。機內(nèi)電源的作用在于當你在更換外電源時不至于中斷接收機對衛(wèi)星的連續(xù)觀測。 GPS 接收機又由天線部分和接收部分組成。將接收到的這些數(shù)據(jù)輸入到 該設備 中的微處理計算 機中，根據(jù)定位解析算法進行定位計算，就可以計算出用戶所在地理位置的經(jīng)度、緯度、高度、海拔、時間、速度等 各種我們需要得到的 信息。它的主要功能就是可以捕獲到衛(wèi)星，并追蹤這些衛(wèi)星 在宇宙空間中的 運行。假如某一地面控制站發(fā)生了故障，那么在衛(wèi)星中預存的導 航信息還是可以使用一段時間的，但是隨著時間的增長，衛(wèi)星的導航精度也會逐漸的降低。當衛(wèi)星運行至地面控制站上方時，控制站將這些導航數(shù)據(jù)信息及主控站指令發(fā)送給衛(wèi)星。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。主控制站位于美國科羅拉多州，主要任務是負責收集由衛(wèi)星傳回之訊息。 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。 P 碼頻率較高，因此有很強的抗干擾能力和準確的定位精度，但是它受到了美國軍方的管制。這就保證了隨時隨地的進行連續(xù)的全球定位導航工作。除此之外，在軌道上運行的還有另外四顆作為備份的衛(wèi)星。單片機的上電自動復位電路如圖 ： 圖 上電自動復位電路 天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 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備部分三部分組成。單片機的外部晶振電路如圖： 天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 10 圖 外部晶振連接圖 復位電路設計 復位是將單片機做重新初始化的操作。 因為給振蕩器 內(nèi)部 輸入 時鐘信號 時會通過一個二分頻 的 觸發(fā)器 模塊 ，因此 這個 對外部時鐘信號的脈寬 沒有什么 要求，但 是需要注意的是，我們必須得 保證 輸入信號的 脈沖的高低電平 所 要求的寬度。 振蕩器特性 : 我們 可以 把這兩個振蕩器 配置為片內(nèi)振蕩器。 只有 當該引腳為高電平時，內(nèi)部程序存儲器 才開始 工做。在外部程序 存儲器 取地址的時候，每個機器周期 該引腳有效兩 次。在用FLASH 進行 編程 的時候，這個引腳為脈沖的輸入引腳。 RST 為單片機的 復位輸入 引腳 。 P3口 ： P3口 也是 雙向 I/O 口，當 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。 如果對外部的 數(shù)據(jù) 存儲器 進天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 9 行讀寫 操作 時， P2口輸出 內(nèi)容為它的 特殊功能寄存器 中的值 。 P2口 ： P2口為 8位雙向 I/O 口，當 給 P2口 輸入 ―1‖時， 該引腳被置為高電平 ，此時它 作為輸入 端口 。 當 P1口 的被輸入 1時 ， 該引腳 會被置為高電平， 此時 P1為信息的 輸入 端 口， 當 P1口被置為 0， 則該引腳被置為 低電平時， 此時成為信息的 輸出端口。如果這樣做的話 P0口外部必須接上拉電阻。當 P0口被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位時還可以用于外部程序 /數(shù)據(jù) 存儲器 。 P0口 ： P0口 為一個 8位雙向 I/O 口。 STC90C51 系列單片機的內(nèi)部結構框圖如下： 天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 8 圖 STC90C51RD+系列內(nèi)部框圖 STC90C51 系列單片機引腳說明 VCC： 供電電壓。 STC90C51 系列單片機中包含 很多種模塊，像中央處理器模塊 ， 程序存儲器模塊 ，數(shù)據(jù)存儲器 模塊 ，定時 /計數(shù)器 模塊 ， UART 串口， I/O 接口， EEPROM，看門狗 模塊 等。 6 時鐘 /機器周 期， 12 時鐘 /機器周期； ： ； 的 范圍： 0 至 40MHz，相當于 一般的 51 系列的 單片機 0 至 80MHz的頻率范圍 ； 4K/6K/7K/8K/10K/12K/13K/16K/32K/40K/48K/56K/ 61K/字節(jié)； 128/256/512 字節(jié) 的 RAM； I/O 口，復位后 的 P1/P2/P3/P4 口全都 是準雙向口（相當于 一般的 51 系列單片機的 I/O 口）； ISP/IAP； ； ； MAX810 專用復位電路，外部晶體 12M 以下時，可 以 省 去 外部 的 復位電路， 只要把復位引腳接地即可 ； 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器，當需要時我們可以把定時器 0 當成 2 個 8 位定時器使用，這樣就可以擴展為四個定時器； 路外部中斷，分 別由下降沿觸發(fā)和低電平觸發(fā) ； （ UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART； [2] ： 075℃ /40+85℃ 。 STC 單片機完全兼容 51 單片機，并有其獨到之處，其抗干擾 能力極 強， 保密性也很不錯 ，功耗 低 ，可以 進行 遠程升級，內(nèi) 部 還配置 有 MAX810專用復位電路，價格也較便宜，性價比非常高，最重要的是上手容易，而且擁有不錯的性能。因為在大學階段，主要學習的單片機就是 89C51 單片機，而且 C 語言也是大學中必修的一門課程，這兩樣東西都是很熟悉的東西，而且C51 系列單片機在性能上也完全可以滿足開發(fā)所需要的要求，所以 C51 系列單片機是最佳的選擇。 AVR 是 ATMEL 公司的一個系列的產(chǎn)品 ,其性價比較高 ,如果我們設計的產(chǎn)品對穩(wěn)定性沒有太大的要求的話，這款單片機算是一個比較不錯的選擇，它擁有哈佛結構和 RISC，具有 處理功能強、效率高等特點。 PIC 單片機種類很多，他的優(yōu)點是比其它的單片機 (例如 51 單片機， AVR 單片機 )都 要 穩(wěn)定一些，所以這類單片機一般用在社會上 對 穩(wěn)定性 的要求 比較高的場合。而且平時我們對于 8 位的單片機了解得比較多，上手起來也非常容易，所以在本次設計中 8 位的單片機是最好的選擇。一般的情況下人們談到 ARM時經(jīng)常會 把它和 嵌入式操作系統(tǒng) 聯(lián)系在一起 ，因為利用 ARM 實現(xiàn)嵌入式是一個非常好的選擇方案。近年來，隨著科技的發(fā)展， 32 位單片機的市場前景被廣泛看好。這類單片機的應用領域和 8 位單片機差不多，都是用在工業(yè)控制，自動化辦公系統(tǒng)以及工程控制系統(tǒng)中，他們比 8 位單片機具有更好的性能，可以完成一些 8為單片機不能完成的東西。 16 位單片機是在 20 世紀 80 年代才慢慢的發(fā)展起來的。 為了使單片機適應更多的場合，還研制出了好多 增強型單片機， 這樣的單片機不僅 增加了 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換 功能 ，還集成有定時器 /比較寄存器、 看門狗 定時器、 BUS 控制部件和晶體振蕩電路等 功能 。和 上面提到的那款 相比，它 的存儲器可以存儲大量的內(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） 和定時器 /計數(shù)器，以及 可以進行 全雙工 通信的 的串行口。由于處理位數(shù)太少，并不能夠?qū)Ρ敬萎厴I(yè)設計中需要處理的數(shù)據(jù)進行很快很好的處理，因此在本次設計中我們不采用它。 4 位單片機 是處理位數(shù)最少的一種單片機，它的的控制 能力很 弱， CPU 一次 可以 處理 的 二進制數(shù) 位數(shù)僅僅只有四位 。如果按照 CPU 對數(shù)據(jù)處理位數(shù)來分的話，單片機通?？梢苑譃?4 位單片機， 8 位單片機， 16 位單片機和 32位單片機。 ，整個行車記錄儀的核心部件，用來處理來自 GPS模塊信號的模塊，并將數(shù)據(jù)進行進一步的處理，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 供整個設備正常工作的電源 根據(jù)所要用到的模塊，可以得到整個設備的大致框圖： 圖 系統(tǒng)整體框圖 第二節(jié) 主要控制芯片的選擇 控制芯片是整個行車記錄儀系統(tǒng)的核心，是最重要的部分，本次設計的要求是基于單片機的行車記錄儀的設計，所以控制芯片必須是單片機。并且可以將數(shù)據(jù)記錄到存儲器中保存起來，當用到時可以隨時的調(diào)用出來。因此在我國對于記錄儀的研發(fā)道路還有很長的路要走。 到目前為止，雖然國內(nèi)記錄儀的市場已經(jīng)初具規(guī)模，但是還沒有統(tǒng)一的標準來對記錄儀的生產(chǎn)進行管理，比如各種記錄儀產(chǎn)品在數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)傳輸方式等方面還是有較大差異的，這些都不利于實現(xiàn)對記錄儀的大面積推廣和規(guī)范管理。作為智能交通系統(tǒng)的一個組成部分，行車記錄儀發(fā)展迅速，目前已經(jīng)在物流、車輛出租和長途運輸?shù)阮I域開始應用。 相比國外的機械式行車記錄儀，我國的產(chǎn)品均為數(shù)字式的產(chǎn)品，能夠?qū)崟r監(jiān)測記錄車輛行駛的各種狀態(tài)信息并且還可以有效準確地鑒別駕駛員身份，同時還具備超 速報警功能，串口通信功能以及打印輸出功能。隨著社會的進步，汽車在我們社會越來越普及，交通網(wǎng)也就變得原來越復雜，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。最初設計的產(chǎn)品，使用磁帶來作為存儲介質(zhì)，實時的記錄車 輛走過的路線。但是這種基于傳感器和圖像處理技術的汽車行駛記錄儀價格特別昂貴，因此這種產(chǎn)品還在萌芽中就被扼殺了。它通過傳感 器記錄速度、方向角度、剎車或急轉(zhuǎn)彎使汽車達到的加速度等信息，當這些數(shù)據(jù)超過一定的界限時，便判斷為天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 3 ―事故 ‖，并將 ―事故 ‖發(fā)生前十秒和后五秒間的各種數(shù)據(jù)自動記錄入磁盤中。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 機處理軟件等幾個部分，其中傳感器用來采集數(shù)據(jù)，顯示器用來顯示實時的道路信息與車輛信息，數(shù)據(jù)采集處理卡用來存儲行駛記錄儀采集到的數(shù)據(jù)， PC 處理軟件用來對收集到的數(shù)據(jù)進行圖像處理和事故分析。除此之外，這種產(chǎn)品價格還特別昂貴，維護費用也很高。采用這種技術生產(chǎn)的記錄儀使用了很長一段時間，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。在這樣的情況下，行車記錄儀的概念誕生了。 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到。 [1]在價格上，現(xiàn)在市場上出售的行車記錄儀價格普遍較高，從 15000 元到 50000 元不等，大部分用戶都無法承受。而且一些汽車司機們對安裝行駛記錄儀抱有很大的抵觸情緒，認為安裝記錄儀會對自己產(chǎn)生很大的約束，抵觸心理特別的強烈，并沒有意識到記錄儀對行車安全的重要性。例如產(chǎn)品的質(zhì)量問題，售后服務問題以及功能標準不統(tǒng)一問題等。 [1]借助強大的信息網(wǎng)絡，最終使它成為一種對車輛運行狀況進行實時的信息記錄、監(jiān)控并且為車輛提供科學、合理調(diào)度的管理系統(tǒng)，在確?，F(xiàn)代道路 交通安全運輸和高效物流天津科技大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計 2 動態(tài)營運管理上起到了不可或缺的重要作用。隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)在的行駛記錄儀的功能已遠遠超過單純事故記錄功能，目前國內(nèi)外使用的記錄儀一般都兼有多種功能，例如事故記錄功能和行駛記錄儀的功能。頻繁發(fā)生的重大交通事故給國家和人民生命財產(chǎn)帶來了巨大損失。平時也還可以做停車監(jiān)控。一邊開車一邊錄像，同時把時間、速度、所在位置都記錄在錄像里，相當于飛機上的 ―黑匣子 ‖。汽車在安裝行車記錄儀后，就能夠用它來記錄汽車行駛?cè)^程中的視頻圖像和聲音，記錄儀內(nèi)部還配置有沖擊傳感器 ，我們可以設置沖擊力敏感度的值，當外界對汽車造成的沖擊力大于所設置的值時，導致該沖擊力的現(xiàn)場數(shù)據(jù)就會被記錄下來，調(diào)取這些數(shù)據(jù)就可以