【正文】 點是不需刷新，缺點是集成度低。 數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)硬件設(shè)計 黑匣子模塊中使用傳感器采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存儲起來，而 8031不能滿足要求，故要擴展存儲器。對于 WDO 不存在小脈沖寬度，因為它是對于復(fù)位輸出而言的。一旦電源電壓 Vcc將至復(fù)位門限以下， WDO也將變?yōu)榈碗娖讲⒈３衷摖顟B(tài)。當(dāng)復(fù)位信號無效且 WDI 輸入檢測到短至 50ns的高電平或低電平跳變時，看門狗定時器將開始 。如果將 WDI懸空或連接到一個三態(tài)電路，看門狗的功能則被禁止，即被清零且不計數(shù)。如果在 未檢測到其工作，內(nèi)部定時器將使看門狗輸出 WDO 處于低電平狀態(tài)。當(dāng)需要高電平有效的復(fù)位時，應(yīng)該使用 MAX813L。如果在已開始的復(fù)位脈沖期間電壓下降，則該脈沖至少再持續(xù) 140ms。在掉電期間，當(dāng) Vcc降至復(fù)位門限以下時， RESET變?yōu)榈碗娖?，并?Vcc大于 。在上電期間， RESET保持低電平直到電源電壓升至復(fù)位門限以上。 MAX813L僅有一個高電平有效的復(fù)位輸出。 MAX813L只有一個RESET輸出。 WDO 沒有最小脈沖寬度，只要 Vcc超過復(fù)位門限，WDO就變?yōu)楦唠娖蕉鴽]有延遲。當(dāng)內(nèi)部看門狗定時器超時 ， WDO 拉至低電平，并直到看門狗被清零才變?yōu)楦唠娖?。?nèi)部看門狗定時器清零的條件有三種：發(fā)生復(fù)位； WDI處于三態(tài)；或 WDI 檢測到一個上升沿或下降沿。 WDI 端保持高電平或低電平達(dá) 部定時器完成計數(shù)，并將 WDI 變?yōu)榈碗娖?。此外?MAX813L帶有一個 狗定時器。該器件能提供多種功能。 MAX813L的接口電路如 25所示。 另外，在單片機系統(tǒng)運行時，有可能會發(fā)生電源掉電的意外情況 ，一些重要的數(shù)據(jù)可能丟失。 “看門狗”技術(shù)是使用一個計數(shù)器來不斷計數(shù)，監(jiān)視程序循環(huán)運行。但操作人員不可能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，即使監(jiān)視著系統(tǒng)，也往往是在引起不良后果之后才進(jìn)行人工復(fù)位。指令冗余和軟件陷阱技術(shù)不能使失控的程序擺脫死循環(huán) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 8 頁 共 52 頁 的困境，這時系統(tǒng)將完全癱瘓。其各引腳接口電路如 23所示 [4]。 DS12887采用數(shù)據(jù)與地址總線復(fù)用，選擇 INTEL模式與 8031總線連接。該標(biāo)志位出廠前由 DALLAS公司置狀態(tài) 寫，應(yīng)該讀出為 1。寄存器 C的主要功能是提供中斷請求、周期中斷、鬧鈴中斷以及更新結(jié)束中斷標(biāo)志，以提供 CPU查詢。 DS12887內(nèi)部有 A、 B、 C、D四個寄存器，主要功能如 下：寄存器 A的主要功能有提供時間更新標(biāo)志，確定在何時讀出正確的時間，提供分頻控制功能，可選擇輸出的方波頻率以及周期中斷頻率。充足一次電可供芯片時鐘運行半年之久，正常工作時可保持時鐘數(shù)據(jù) 10年內(nèi)不會丟失。該芯片的晶體振蕩器、振蕩電路、充電電路和可充電鋰電池等一起封裝在芯片的上方，組成 1個加厚的集成電路模塊。 系統(tǒng)時鐘模塊設(shè)計 為了記錄行車的時間，使行駛記錄儀能夠?qū)崟r記錄汽車行駛狀態(tài)，采用專門的時鐘模塊提供時間信號，本系統(tǒng)選用 DS12887時鐘電路。 5(1 )1RVout R?? （ 21） （ 1R ， 2R 在圖中分別是 4R 、 3R ）因而在設(shè)計過程中，只需調(diào)整 2R 和 1R 的大小，就可以設(shè)定輸出電壓的大小。 由于單片機的供電電壓是 DC5V，因此相 應(yīng)的電路圖 22所示?？山M成降壓式、升壓式或電壓反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源。在本設(shè)計中采用了 DCDC轉(zhuǎn)換芯片 MC34063。 圖 21 8031最小系統(tǒng) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 6 頁 共 52 頁 電源電路器件選擇 由于汽車電瓶一般為 +12V，并且由于汽車電瓶給系統(tǒng)供電時電壓極不穩(wěn)定，再加上強大的電磁 (如給氣缸打火電壓有極大變化 )干擾了各芯片，使之不能穩(wěn)定地提供 +5V的電壓，因此考慮電源電 壓波動。此類單片機應(yīng)用廣泛，價格相對較低，發(fā)展也比較成熟，是黑匣子低端的首選。 主處理器的選擇 本著簡化結(jié)構(gòu)、提高可靠性、減少體積易于安裝、減少成本、經(jīng)濟實用等原則，本汽車黑匣子的微處理器采用 ATMEL公司生產(chǎn)的 8位單片機 AT89C51系類中的 8031芯片。其中 8路開關(guān)量信號包括： 剎車、喇叭、左右燈、大燈、點火開關(guān)、 1號和 2號門、報警器等；實時時鐘包括：年、月、日、時、分、秒。系統(tǒng)的兩個部分通過 RS232串行口通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。而基于單片機的產(chǎn)品不僅成本較低而且開發(fā)周期較短，雖然功能上不十分豐富，但比較合適現(xiàn)階段的使用，因此本文設(shè)計了基于單片機的汽車行駛記錄儀系統(tǒng)[2]。而在技術(shù)上，記錄儀產(chǎn)品可分為兩種，一種是基于嵌入式操作系統(tǒng)的；另一種是基于單片機的。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 4 頁 共 52 頁 2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 目前，已經(jīng)有各式各樣的汽車行駛記錄儀產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上，其功能差別也大相徑庭，有的功能簡單，有的則包括了很多國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外的附加功能，如 GPS、語音通信、圖像拍攝、指紋識別等等。汽車駕駛記錄儀還可以同目前國際上流行的專用近距離無線通訊技術(shù) (BLUE TOOTH藍(lán)牙 ) 和電子標(biāo)簽 (ELECTRONIC— TAG)以及智能射頻識別技術(shù) (RFID)相結(jié)合，將記錄的數(shù)據(jù)快速、 實時地傳送到有關(guān)部門。 目前，在美國、歐洲已經(jīng)出現(xiàn)了不少適合各種不同運輸專業(yè)管理需要的汽車黑匣子。 日本計劃于 20xx年前投入 500億美圓用于發(fā)展全國的 ITS系統(tǒng)，美國以及德國等歐洲國家在 ITS領(lǐng)域的投入也都有相當(dāng)大的規(guī)模，我國的 ITS系統(tǒng)尚屬起步階段，但北京、上海、武 漢和廣州等大城市都已經(jīng)把 ITS的建設(shè)提到議事日程上來， 對城市未來的 ITS進(jìn)行了構(gòu)想， 并有了發(fā)展規(guī)劃。目前，我國生產(chǎn)汽車黑匣子的企業(yè)有 10余家，產(chǎn)品數(shù)十種，經(jīng)過國家有關(guān)權(quán)威部門檢測合格后，汽車黑匣子開始在全國各省市推廣使用。國內(nèi)外的使用情況表明，記錄儀為國家行政管理部門提供了有效的執(zhí)法工具、為道路運輸企業(yè)提供了管理工具、為駕駛員提供了其駕駛活動的反饋信息，其使用對保障道路交通安全起到了直接的作用。開發(fā)汽車黑匣子的目的是實時循環(huán)紀(jì)錄碰撞過程中的制動踏板，汽車減速度，空氣囊引爆，以及安全帶鎖緊等信號，以判斷駕駛員是否踏緊急制動 、是否系安全帶，汽車的空氣囊是否引爆，引爆時刻是否合適，安全帶的鎖緊機構(gòu)是否失效，從而可以客觀地、科學(xué)地劃分汽車廠商和駕乘人員的事故責(zé)任。最終使它成為確?，F(xiàn)代道路交通運輸安全和高效物流動態(tài)營運管理的不可或缺的記錄處理、顯示和數(shù)據(jù)傳送的綜合裝置，也必將成為智能交通系統(tǒng)(ITS)的重要組成部分。裝上該產(chǎn)品后，除了車主和車主委托的人外，其他人即使有了車鑰匙也無法起動汽車 !即使拆除黑匣子也仍然無法起動汽車，從而在傳統(tǒng)防盜器的基礎(chǔ)上又有了新的技術(shù)突破。它除了具有傳統(tǒng)的黑匣子所擁有的事故分析功能外，還能在汽車駕駛員超速行駛時發(fā)出超速報警聲，以提醒駕駛員減速行駛，并詳細(xì)記錄車輛 每次的起動時間、行駛里程、行駛時問、最高車速以及每次最高車速的持續(xù)時間，方便交通管理部門根據(jù)所記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)對車輛進(jìn)行有效的管理。它所存儲的汽車信息，對于各種起因的突發(fā)事件不能有效、準(zhǔn)確地提供可分析和處理的科學(xué)依據(jù)。它能完整、準(zhǔn)確地記錄汽車行駛狀態(tài)下的有關(guān)情況，能將汽車行駛軌跡完整地記錄下來，并通過專用軟件在微機上再現(xiàn)。如何采取有效措施預(yù)防道路交通事故的發(fā)生，特別是提供一些事故發(fā)生前的有效數(shù)據(jù)給汽車制造商使其制造出更安全的汽車來減少交通事故放生和最大限度地減低交通事故中對人的傷害，同時提供一個電子眼來幫助交通部門提高事故處理的準(zhǔn)確性、公正性及快速性，是一個值得研究的實際課題 [1]。與上年相比上升幅度較大，事故起數(shù)上升 ％，死亡人數(shù)上升 ％，受傷人數(shù)上升 ％。據(jù)統(tǒng)計我國是道路交通事故死亡人數(shù)最高的國家，連續(xù)數(shù)年一直居世界第一位，近 20年來，由于交通事故造成的死亡人數(shù)己達(dá)到 108萬人。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 1 頁 共 52 頁 1 緒論 課題的意義 汽車作為現(xiàn)代社會的一種重要的交通工具，越來越顯示出強大的生命力。隨著國民經(jīng)濟、公路運輸業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車的需求量在不斷地增長，可隨之而來的卻是交通事故的頻繁發(fā)生。從公安部了解到，20xx年全國共發(fā)生一次死亡 10人以上群死群傷特大道路交通事故 55起，造成 852人死亡、877人受傷。從全球看每一分鐘就有一個人死于汽車交通事故， 1982以來全球總共有大約 3000萬人死于交通事故中。 “汽車黑匣子”，又稱汽車行駛記錄儀，是安裝在車輛上，對車輛行駛速度、時間、里程以及有關(guān)車輛行駛的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄、 存儲并可通過接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出的數(shù)字式電子記錄裝置。目前的汽車黑匣子雖然在可靠性、體積方面取得了較大的改善，但不具有圖像存儲的功能 。一般來說，該產(chǎn)品體積只有香煙盒般大小，能防潮、防水、防腐和耐高溫。黑匣子還可以設(shè)置反劫防盜功能。 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 2 頁 共 52 頁 隨著微電子與計算機技術(shù)的發(fā)展，汽車黑匣子的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單純事故記錄的功能，從發(fā)展的趨勢來看，汽車黑匣子勢必將與汽車其它電子系統(tǒng) (如 GPS定位、通訊、報警、測重、測溫、 故障診斷等 )相結(jié)合，向大容量 模塊化系統(tǒng)化、數(shù)據(jù)無線傳輸和數(shù)據(jù)集成處理的方向發(fā)展。 汽車“黑匣子”問世于 70年代后朗，開始用于記錄汽車行駛的速度和距離 ；從 90年代開始，美國和歐洲的制造廠商們紛紛組織人力開發(fā)研制汽車行駛狀態(tài)記錄器。 我國從 80年代后期開始，在少數(shù)地區(qū)也曾試用過由國內(nèi)一些科研機構(gòu)及企業(yè)自主研制的數(shù)字式記錄儀。目前，國內(nèi)汽車黑匣子僅停留在作車速記錄儀的低水平上，且尚無實時檢測、記錄車輛縱向平和橫向運動加 (減 )速度 的產(chǎn)品，也無達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于存儲數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)通訊要求的產(chǎn)品，因此，此類產(chǎn)品市場潛力還是比較大的。它對提高車隊的營運效率利降低事故率等方面起到了顯著的效果，受到物流運輸、汽車租賃、企事業(yè)車隊、保險公司和交通管理部門的歡迎。這一趨勢，必然為汽車黑匣子的發(fā)展與應(yīng)用提供廣闊的空間。例如美國 DCT公司專為 HAVI公司開發(fā)的汽車駕駛記錄儀就兼有油耗記錄和停車卸貨量的 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 3 頁 共 52 頁 記錄?？傊嚭谙蛔拥娜嫘?、包容性和適應(yīng)性是實現(xiàn)汽車電子綜合化集成化的核心， 并必將成為未來 ITS系統(tǒng)的重要組成部分。但是記錄儀的使用仍然處在研發(fā)推廣階段，適合此階段的記錄儀產(chǎn)品應(yīng)該具有以下特點：具有國家規(guī)定的各項功能，成本低，數(shù) 據(jù)安全性高?；谇度胧讲僮飨到y(tǒng)的記錄儀產(chǎn)品可以實現(xiàn)比較多的功能，智能性也好，但開發(fā)周期和成本較高。 根據(jù)國標(biāo)對記錄儀的功能要求，記錄儀應(yīng)有如下功能： 1）自檢功能 2）實時時間及駕駛時間的采集、記錄、存儲功能 3）車輛行駛速度的測量、記錄、存儲功能 4）車輛行駛里程的測量、記錄、存 儲功能 5）駕駛員身份記錄功能 6）數(shù)據(jù)顯示 7）數(shù)據(jù)通信功能 基于以上功能的要求，本文設(shè)計的汽車行駛記錄儀系統(tǒng)包含兩部分：一部分是安裝在車輛上的主機，是對車輛行駛速度、時間、里程以及車輛運行的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄的主體，主要記錄車輛連續(xù)行駛狀態(tài)和違章數(shù)據(jù)；另一部分是上位機后臺數(shù)據(jù)管理和分析軟件，是面向運輸公司管理人員的軟件平臺，可幫助運輸公司對車隊、車輛和駕駛員進(jìn)行信息化管理，負(fù)責(zé)對記錄儀主機采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和圖像化顯示。 本系統(tǒng)需采集的數(shù)據(jù)主要 為： 8路開關(guān)量信號、車速脈沖信號和實時時鐘數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生超速、疲勞駕駛等違章情況時， 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 5 頁 共 52 頁 處理器將讀取實時時間，與車速和各開關(guān)量一起處理和保存，以供日后打印輸出或上位機分析數(shù)據(jù)使用。 8031內(nèi)部包含 1個 8位 CPU、 128B RAM， 21個特殊功能寄存器（ SFR） 、 4個 8位并行 I/O口、 1個全雙工串行口， 2個 16位定時器 /計數(shù)器，單片內(nèi)無程序存儲器，需外擴 EPROM芯片。其最小系統(tǒng)電路圖如 21所示 [3]。采用輸入范圍寬的 DCDC將輸入的車載電壓轉(zhuǎn)換成 5V直流電源，提供給內(nèi)部電路。 MC34063是MOTOROLA推出的一款高性能、外圍電路簡單的 DCDC轉(zhuǎn)換芯片。其輸入電壓范圍為 3～ 40V，工作電流典型值為 ，內(nèi)部開關(guān)管電流 ，輸出電壓可設(shè)定或連續(xù)可調(diào)，工作頻率由外部電容確定，最高 100KHz，內(nèi)部有精確為 2%的 ，并有輸出電流限制電路。 圖 22 電壓轉(zhuǎn)換電路 由于 MC34063在降壓式電路中的輸出電壓特性如式 21。在本設(shè)計中， 5V穩(wěn)壓部分取 R2=? ， R1=? 。 DS12887是跨越 20xx年的日歷時鐘芯 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 7 頁 共 52 頁 片 ，在該芯片中用 4位數(shù)字來表示年度，采用 24引腳雙列直插式封裝。電路通電時，充電電路自動對電池充電。此外， DS12887能夠自動存取并更新當(dāng)前的時間，單片機可通過讀 DS12887的內(nèi)部時標(biāo)寄存器得到當(dāng)前的時間和日歷，也可通過選擇二進(jìn)制碼或 BCD碼初始化電路的 10個