【正文】 理信息系統(tǒng)、GSM移動(dòng)通信公共網(wǎng)／GPRS分組交換通訊系統(tǒng))，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)技術(shù)(INTERNET)和呼叫中心(CALLCENTER)的技術(shù)，來(lái)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)車輛實(shí)時(shí)調(diào)度的綜合信息管理服務(wù)系統(tǒng)，并具防劫、防盜功能。隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，信息費(fèi)用的降低，此類行駛記錄儀將成為主流。 本文的主要工作汽車行駛記錄儀主要由記錄器、顯示器、MCU主控芯片、PC機(jī)處理軟件和傳感器組成，汽車行駛記錄儀，通常安裝在發(fā)電機(jī)蓋的內(nèi)側(cè)，其自身的保護(hù)裝置非常嚴(yán)密，在車輛發(fā)生事故后可為事故分析提供可靠的依據(jù)，其功能和作用如下： （1）記錄器。當(dāng)遇到不測(cè)或被切斷電源后，原先記錄下的數(shù)據(jù)能被完好的保留，一般可以保存十幾年。能及時(shí)顯示出汽車行駛時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，一般安裝在儀表盤上，供駕駛員及時(shí)掌控車況。對(duì)采集到的各種汽車數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分類，并將其轉(zhuǎn)存到存儲(chǔ)模塊中。 （4）PC機(jī)處理軟件系統(tǒng)。 （5）傳感器。 汽車行駛記錄儀能在事故發(fā)生后安全回收，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮到耐撞擊、耐火、耐腐蝕、防潮、防水等安全性能，使汽車行駛記錄儀在受墜毀沖擊、擠壓、著火及液體污染物浸漬后，數(shù)據(jù)記憶體仍能復(fù)原。 本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了本課題的研究背景和意義，闡述了我國(guó)在當(dāng)今交通壓力的催生下，發(fā)展汽車形式記錄儀的緊迫性和重要性。在查閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，初步介紹了國(guó)內(nèi)最近幾年對(duì)汽車行駛記錄儀的研究情況，以及國(guó)外汽車行駛記錄儀的發(fā)展情況。最后，還以章節(jié)為線索，對(duì)本論文的主要內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)論述。系統(tǒng)總體框圖如圖21所示。2)數(shù)據(jù)采集單元駕駛員身份采集選用普通的存儲(chǔ)卡，駕駛員身份容易被非法更改。由于設(shè)計(jì)的速度采集電路可以采集模擬和數(shù)字信號(hào)，車速計(jì)算方法與車輛半徑無(wú)關(guān)，所以設(shè)計(jì)的記錄儀適應(yīng)各種車輛安裝。本系統(tǒng)需采集的數(shù)據(jù)較多，可以分成駕駛員身份和實(shí)時(shí)時(shí)鐘、車速信號(hào)、開關(guān)量信號(hào)三類。對(duì)不同種類的信號(hào)采用不同的采集方式，分別采用12C接口，脈沖累計(jì)器和200ms定時(shí)查詢等方式。通過(guò)采集開關(guān)型霍爾車速傳感器的脈沖數(shù)，實(shí)現(xiàn)車速采集功能。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元選用磁盤抗震性能差，本文采用IC芯片，提高存儲(chǔ)單元的抗震性能，并且兼顧快速寫入速度、較大存儲(chǔ)空間的需求。4)液晶顯示器默認(rèn)實(shí)時(shí)顯示車速等數(shù)據(jù)。 主控制器主控制器是記錄儀主機(jī)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、輸出等功能。MC9S12D64最小系統(tǒng)電路如圖22所示[3]。MC9S12D64最小硬件系統(tǒng)由供電電路、復(fù)位電路、振蕩電路和鎖相環(huán)電路等組成。時(shí)鐘電路選用串聯(lián)振蕩電路，PE7腳必須拉高，如果PE7腳接地，時(shí)鐘的外部振蕩電路必須選用并聯(lián)振蕩電路。鎖相環(huán)濾波電路由電容C2C22和電阻R24組成，VDDPLL引腳由單片機(jī)內(nèi)部提供2．5V電壓。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)硬件是實(shí)現(xiàn)記錄儀功能的重要載體。 數(shù)據(jù)采集單元論述駕駛員身份識(shí)別、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、車速、里程等數(shù)據(jù)采集單元的電路設(shè)計(jì)。駕駛員代碼為阿拉伯?dāng)?shù)字，其最大長(zhǎng)度不超過(guò)7位，代碼設(shè)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(yīng)與其機(jī)動(dòng)車駕駛證證號(hào)相對(duì)應(yīng)。本文采用IC卡的方式識(shí)別不同的駕駛員。SLE4442提供最小10萬(wàn)次的擦寫次數(shù)，數(shù)據(jù)保存10年，具備12C總線接口。MC9S12D64單片機(jī)內(nèi)嵌一個(gè)12C模塊，硬件實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，只需把SLE4442的兩線(SCL和SDA)和MC9S12D64對(duì)應(yīng)的引腳相連即可，由于SCL和SDA是開漏輸出，所以要加上拉電阻。接觸推拔式IC卡卡座有常開、常閉兩種類型，本文采用常開卡座。U5的10腳為常開卡座的輔助觸點(diǎn)，PW—IC腳與單片機(jī)IO引腳相連，有IC卡插入時(shí)，輔助觸點(diǎn)與Q訊D—STA接通，Q2導(dǎo)通，PW—IC為高電平，D15點(diǎn)亮；反之，無(wú)IC卡插入。記錄儀應(yīng)能對(duì)連續(xù)駕駛時(shí)間進(jìn)行記錄。5s以內(nèi)。NXP8563可以作為一個(gè)從接收器或從傳送器，此時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)線SCL只能是輸入信號(hào)線，數(shù)據(jù)信號(hào)線SDA則為一條雙向信號(hào)線。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用單片機(jī)的兩個(gè)IO口與NXP8563的SCL和SDA相連接，通過(guò)軟件模擬12C總線。在OSCI和OSCO端可以連接一個(gè)32．768KHz的石英晶體，在OSCI和GND間接電容器以調(diào)整振蕩頻率。當(dāng)汽車熄火時(shí)，通過(guò)電池給NXP8583供電[6]。本文選用開關(guān)型霍爾傳感器采集車速脈沖信號(hào)。為增強(qiáng)速度信號(hào)的抗干擾性，提高測(cè)量速度信號(hào)的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)采用如圖3．3所示的速度脈沖信號(hào)采集電路。MC9S12D64內(nèi)嵌2個(gè)16位脈沖累加器(PACA、PACB)，相應(yīng)的輸入引腳為IOC7／PT7和10CO／PTO，本文中VPl信號(hào)輸入IOC0／PT0；開關(guān)S1選擇模擬或者數(shù)字信號(hào)輸入通道，提高了主機(jī)系統(tǒng)的適應(yīng)性。模擬輸入信號(hào)電路由電壓跟隨器、遲滯比較器、光電隔離等部分組成。參考電壓Uref的取值需經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定，Ubuf為O伏或5伏電壓。又經(jīng)光耦進(jìn)行光電隔離模擬數(shù)字信號(hào)后，送入單片機(jī)的脈沖累加器輸入端口，由單片機(jī)定時(shí)讀取脈沖數(shù)，計(jì)算得到汽車行駛速度[7]。 存儲(chǔ)需求分析國(guó)標(biāo)要求記錄儀具備車輛行駛速度的測(cè)量、記錄存儲(chǔ)功能。1)事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求國(guó)標(biāo)要求記錄儀應(yīng)能以不大于0．2s的時(shí)間間隔持續(xù)記錄并存儲(chǔ)停車前20秒實(shí)時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng)的車輛行駛速度及車輛制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)、記錄次數(shù)至少為10次。需要存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)至少應(yīng)該包含以下信息：駕駛員代碼，單獨(dú)存儲(chǔ)，十六進(jìn)制，占用3個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間。速度，十六進(jìn)制，占用1個(gè)字節(jié)。考慮到時(shí)間僅能精確到秒，所以時(shí)間不需要每200ms記錄一次，每5次(1秒)記錄一次時(shí)間。表31 疑點(diǎn)數(shù)據(jù)的格式序號(hào)123合計(jì)項(xiàng)目名稱時(shí)間速度車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（字節(jié)）61*51*56根據(jù)疑點(diǎn)數(shù)據(jù)的邏輯格式，可以計(jì)算出每秒事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)占用16個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)空間。記錄儀應(yīng)能以不大于1分鐘的時(shí)間間隔持續(xù)記錄并存儲(chǔ)車輛在最近360d時(shí)內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，該行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)為車輛在行駛過(guò)程中與實(shí)時(shí)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的每分鐘間隔內(nèi)的平均行駛速度。需要存儲(chǔ)的行駛數(shù)據(jù)包含以下幾組信息，如駕駛員代碼，單獨(dú)存儲(chǔ)，十六進(jìn)制，3字節(jié)。BJ(年、月、日、時(shí)、分)，8421BCD碼，5字，速度，十六進(jìn)制，1字節(jié)，里程，8421BCD碼，3字節(jié)。本記錄儀中，總共存儲(chǔ)最近360小時(shí)內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，因此需要的存儲(chǔ)空問(wèn)為：360*60*9=194400(字節(jié))=189．84375k(字節(jié))。預(yù)計(jì)總的數(shù)據(jù)量將會(huì)有200k字節(jié)。實(shí)時(shí)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(zé)任，歷史數(shù)據(jù)存放汽車和司機(jī)的行駛狀況，作為事故分析的參考依據(jù)和對(duì)汽車、司機(jī)的運(yùn)行狀況考核。本文設(shè)計(jì)的記錄儀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在鐵電存儲(chǔ)器中，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)閃存中。1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記錄儀不僅要有較大的存儲(chǔ)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(jìn)行保存。在記錄儀掉電或單片機(jī)任務(wù)繁忙的情況下，會(huì)造成車輛行駛信息不能及時(shí)的存儲(chǔ)。單片機(jī)可以將采集的數(shù)據(jù)及時(shí)保存在緩存中，在空閑周期內(nèi)，將成頁(yè)或成塊的車輛行駛數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到Flash存儲(chǔ)器中，充分保證記錄儀的可靠性。前者要考慮電池充放電電路、同時(shí)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(fù)雜度增大、可靠性降低。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。2）歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)對(duì)于大容量的非易失性存儲(chǔ)器，通常采用EEPROM或Flash型存儲(chǔ)器，它們不僅可以在掉電的情況下不會(huì)丟失所保存的數(shù)據(jù)，并且可改寫的次數(shù)也很大，價(jià)格低廉，其中Flash型器件的擦寫速度更快，可擦寫次數(shù)也比EEPROM高。Flash存儲(chǔ)器有并行接口方式、SPI接口方式和12C接口方式三種。綜上所述，F(xiàn)Ml808很適合應(yīng)用在汽車行駛記錄儀這種要求以字節(jié)寬度進(jìn)行快速頻繁寫操作的非易失性應(yīng)用場(chǎng)合，SPI接口的閃存AT45DB081B適合本記錄儀的應(yīng)用。1）鐵電存儲(chǔ)器美國(guó)Ramtron公司鐵電存貯器FRAMl808是一款并行接口掉電不揮發(fā)存儲(chǔ)器。內(nèi)存被分成32塊，每塊擁有1K字節(jié)，每塊的1K字節(jié)包括256行和4列。FRAMl808片選／CE每次訪問(wèn)均須選通地址的原因，第一是鎖存新地址；第二是在／CE為高電平時(shí)，建立鐵電存儲(chǔ)器必須預(yù)充電時(shí)間。／CE(片選線)不能接地，單片機(jī)在FMl808接口的時(shí)候必須產(chǎn)生／CE的下降沿。鐵電存儲(chǔ)器接口電路如圖3．4所示。AT45DB081B的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)分為主存儲(chǔ)區(qū)、兩個(gè)緩存區(qū)及一個(gè)狀態(tài)寄存器。AT45DB081B有段、塊和頁(yè)三種操作方式，相關(guān)操作包括讀操作指令、編程擦出指令兩部分。由于MC9S12D64內(nèi)嵌1個(gè)SPI模塊，所以AT45DB081B的硬件電路容易實(shí)現(xiàn)，只需將二者對(duì)應(yīng)管腳相連即可。如果要對(duì)其執(zhí)行寫操作，必須使WP為高。為了提高AT45DB081B的可靠性，／WP端接電源，允許寫。這時(shí)SI上的任何數(shù)據(jù)都被忽略，SO處于高阻態(tài)[89]。當(dāng)無(wú)按鍵操作時(shí)，可默認(rèn)顯示車輛的實(shí)時(shí)行駛速度、實(shí)時(shí)時(shí)鐘或駕駛員代碼。僅使用面板按鍵不能對(duì)速度、時(shí)間、里程等原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、刪除。本系統(tǒng)要求能夠進(jìn)行字