基于MSP430的汽車黑匣子的設(shè)計(jì)

1、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）學(xué) 院 電子信息學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 二零零九年六月基于msp430的汽車黑匣子的設(shè)計(jì)the design of vehicle black box based on msp430畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于msp430的汽車黑匣子的設(shè)計(jì)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達(dá)到的指標(biāo)和應(yīng)做的實(shí)驗(yàn)等） 1 提供條件： msp430開(kāi)發(fā)板，keil、protel99軟件，936仿真器等； 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求:(1) 調(diào)研收集分析有關(guān)資料，總結(jié)汽車黑匣子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；(2) 確定汽車黑匣子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體原則; (3)

2、 進(jìn)行汽車黑匣子結(jié)構(gòu)規(guī)范計(jì)算;(4) 繪汽車黑匣子電路框圖、程序流程圖等；(5) 設(shè)計(jì)汽車黑匣子電路圖和c原程序。 二、完成后應(yīng)交的作業(yè)（包括各種說(shuō)明書、圖紙等）1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份（不少于1.5萬(wàn)字）；2. 外文譯文一篇（不少于5000英文單詞）；3汽車黑匣子電路圖和c原程序。三、完成日期及進(jìn)度自2009年2月25日起至2009年6月20日止進(jìn)度安排：第一三周（2月25日-3月16日）：1、 熟悉課題；2、查閱資料；3、翻譯外文文獻(xiàn)；4、完成開(kāi)題報(bào)告。第四八周（3月17日-4月20日）：1、熟悉msp430單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，掌握常用模塊的設(shè)計(jì)原理；2、硬件、軟件設(shè)計(jì)。第九十一周（4月21日-

3、5月11日）：1、硬件、軟件調(diào)試（若有條件）。2、完成中期檢查報(bào)告。第十二十五周（5月12日-6月8日）：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。第十六周（6月9日-6月15日）：1、交論文； 2、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)驗(yàn)收。第十七周（6月16日-6月20日）：畢業(yè)答辯。五、主要參考資料（包括書刊名稱、出版年月等）:1電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 1998。72模擬電子線路2 電子科技大學(xué)出版社 2004.73sp430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與實(shí)踐 沈建華 編著 北京航空航天大學(xué)出版社 2008.74msp430單片機(jī)基礎(chǔ)與實(shí)踐 謝興紅 編著 北京航空航天大學(xué)出版社 2008.15mcs-51單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例 清華

4、大學(xué)出版社 2004.36單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京航空航天大學(xué)出版社 1996.127.8051單片機(jī)基礎(chǔ)教程 科學(xué)出版社 2003.98.基于mcs-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電子工業(yè)出版社 2004.7 系(教研室)主任： （簽章） 年 月 日 學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)： （簽章） 年 月 日本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要根據(jù)飛機(jī)“黑匣子”的原理而研究的監(jiān)控記錄汽車實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況的系統(tǒng)，俗稱“汽車黑匣子”。汽車黑匣子，又稱汽車行駛記錄儀,是可以實(shí)時(shí)采集并記錄汽車行駛狀態(tài)的電子儀器,它對(duì)保證行車安全和發(fā)生道路交通事故后的責(zé)任分析等有著重要的作用。國(guó)內(nèi)外對(duì)于汽車行駛記錄儀的研究開(kāi)發(fā)已經(jīng)有不下十余年的歷史。20

5、世紀(jì)90年代后隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和汽車市場(chǎng)的逐漸普及，很多研究所和廠家開(kāi)始了汽車行駛記錄儀的研究和開(kāi)發(fā)，曾經(jīng)有五花八門的產(chǎn)被推向市場(chǎng)。為了加強(qiáng)對(duì)汽車行駛記錄儀的規(guī)范，國(guó)家于2003年4月15日頒布了汽車行駛記錄儀gb/t19056-2003標(biāo)準(zhǔn)，2003年9月1日起實(shí)施。應(yīng)該說(shuō)，實(shí)用性規(guī)范化的“汽車行駛記錄儀”產(chǎn)品的研究由此拉開(kāi)序幕。本系統(tǒng)完全依照汽車行駛記錄儀的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而開(kāi)發(fā)的，以msp430超低功耗單片機(jī)作為主控器件、以fm24c04鐵電存儲(chǔ)器作為實(shí)時(shí)存儲(chǔ)器,能夠?qū)ζ囆旭倳r(shí)的轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)、超速超時(shí)告警、輪速信號(hào)等信息進(jìn)行采集、處理、記錄。記錄儀利用rs232串口與pc機(jī)連接通訊，將這些記

6、錄數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)分析處理軟件對(duì)實(shí)時(shí)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理分析。關(guān)鍵詞：汽車黑匣子、msp430、gb/t19056-2003國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)abstract according to the aircraft black box principle and the study of real-time monitor the operation of motor vehicle records of the system, commonly known as car black box.automobile black box, also known as vehicle traveling data r

7、ecorder,which can be collected and recorded in real-time vehicle status with electronic devices, it is to ensure traffic safety and road traffic accidents occurred in the responsibility of the post-analysis plays an important role.the study of the vehicle traveling data recorder is existed very earl

8、y in inland and outland, 90 years of 20 centuries along with the fast development of technology and science and car market, a lot of graduate schools and company start to research and exploit the vehicle traveling data recorder, and many related production appear in the market. for enhancing the cri

9、terion of the vehicle traveling data recorder, nation issued the standard of vehicle traveling data recorder gb/t 19056-2003 on april 15, 2003, and practice on september 1，2003.this system is exploited completely according to national standard of vehicle traveling data recorder,uses msp430 ultra-low

10、 power single-chip microcomputer as the master device, fm24c04 ferroelectric memory as a real-time memory.it is able to record ,collect , process the information of car lights, braking, speeding time-out warning and wheel speed.recorder using rs232 serial communications with the pc connected to thes

11、e records through data analysis data processing software for real-time data recorded in post-processing analysis.搜索keywords: automobile black box, msp430，gb/t19056-2003 national standard. 目 錄第一章 緒論11.1 課題的選題背景與意義11.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀11.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀21.2.3 未來(lái)發(fā)展動(dòng)態(tài)31.3 課題的研究?jī)?nèi)容及解決方案41.3.1 課題的研究?jī)?nèi)容和目的41.

12、3.2 課題的解決方案4第二章 系統(tǒng)芯片原理介紹62.1 主控制器簡(jiǎn)介62.1.1 概述62.1.2 特性62.1.3 主要框圖82.2 isd2560芯片簡(jiǎn)介82.2.1 dip封裝圖及各引線端功能482.2.2 操作模式92.3 fm24c64芯片介紹102.4 時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介112.4.1 概述112.4.2 特性112.4.3 功能框圖12第三章 汽車黑匣子硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)133.1 汽車黑匣子硬件系統(tǒng)總體構(gòu)架133.2 數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計(jì)133.2.1 汽車速度信號(hào)采集133.2.2 汽車開(kāi)關(guān)量的采集153.2.3 溫度采集電路圖163.2.4 語(yǔ)音采集電路173.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)183

13、.3.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片的選擇183.3.2 fm24c64鐵電存儲(chǔ)器電路的實(shí)現(xiàn)8183.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)193.5 lcd液晶顯示203.6 數(shù)據(jù)通信的設(shè)計(jì)213.6.1 rs232標(biāo)準(zhǔn)223.6.2 max232芯片223.6.3 rs232接口硬件電路設(shè)計(jì)233.7 黑匣子系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì)23第四章 黑匣子軟件設(shè)計(jì)244.1 概述244.2 軟件主流程244.3 數(shù)據(jù)采集264.4 信息顯示284.5 報(bào)警模塊284.6 存儲(chǔ)模塊294.7 時(shí)鐘模塊30結(jié) 論31致 謝33參 考 文 獻(xiàn)34附 錄 1 硬件原理圖35附 錄 2 軟件流程圖38iv本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒論1.1

14、課題的選題背景與意義隨著交通的迅速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)的一種重要的交通土具，并且其數(shù)量仍在不斷增加中。但這直接導(dǎo)致了交通事故的增加，以及對(duì)事故責(zé)任的鑒定越來(lái)越困難。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近20年來(lái)，由于交通事故造成的死亡人數(shù)已達(dá)108萬(wàn)人以上。并且，許多重大、特大交通事故均是由于發(fā)現(xiàn)晚、報(bào)案遲等原因造成事故責(zé)任無(wú)法認(rèn)定，同時(shí)也給國(guó)家和人民生命則產(chǎn)造成了巨大的損失。交通肇事的事故現(xiàn)場(chǎng)是事故責(zé)任認(rèn)定的主要依據(jù)，由此引發(fā)了各種各樣的人為及非人為的種種因素，致使交警斷案的準(zhǔn)確性、可信度等出現(xiàn)問(wèn)題。由于沒(méi)有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段應(yīng)用于該領(lǐng)域，導(dǎo)致事故各方紛爭(zhēng)四起，更有甚者偽造、破壞、轉(zhuǎn)移事故現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行騙取保險(xiǎn)金等不

15、法行為。如何采取有效措施預(yù)防道路交通事故的發(fā)生，提高事故處理的準(zhǔn)確性、公正性及快速性，是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，汽車駕駛員的超速行駛、違章?lián)尩馈⑵隈{駛、疏忽大意等是導(dǎo)致交通事故的主要原因，占交通事故量的80%以上。而另一個(gè)事實(shí)是，哪里有交通警察在場(chǎng)，哪里的交通事故就極少發(fā)生。這就提示我們，如果給每一輛汽車安裝上“電子警察”，有效地監(jiān)督駕駛?cè)藛T的駕駛行為，必能預(yù)防或減少交通事故的發(fā)生:另一方而，在發(fā)生交通事故后，“電子警察”也能給我們提供數(shù)據(jù)和資料，提高事故處理的效率和準(zhǔn)確性。這種“電子警察”就是“汽車行駛狀態(tài)記錄儀”。行駛狀態(tài)記錄儀(vehicle traveling data

16、recorder)，亦稱“汽車黑匣子”，是安裝在車輛上，能夠記錄、存儲(chǔ)、顯示、打印車輛運(yùn)行速度、時(shí)間、里程以及有關(guān)車輛運(yùn)行安全的其他狀態(tài)信息的數(shù)字式電子記錄裝置。它對(duì)防止疲勞駕駛，車輛超速和違章、約束駕駛員的不良行為、分析鑒定事故、提高交通的管理執(zhí)法水平和運(yùn)輸管理水平、保障車輛運(yùn)行安全等有著重要的實(shí)際作用及意義4。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代后期，歐洲率先推出了機(jī)電模擬式駕駛記錄儀:20世紀(jì)90年代初，美國(guó)和德國(guó)又開(kāi)發(fā)了數(shù)字式汽車事故記錄儀，用以監(jiān)督汽車駕駛員的超速駕駛行為。由于汽車黑匣子能真實(shí)記錄事故過(guò)程中汽車駕駛員的操作和汽車運(yùn)行情況，因而它既可作為事故分

17、析依據(jù)，同時(shí)也是考核汽車駕駛員違規(guī)操作的重要監(jiān)督手段。由于這種“監(jiān)督”、“見(jiàn)證”的功能，大大提高了汽車駕駛員的安全責(zé)任感，從而大幅度降低了事故率。據(jù)德國(guó)tts,、比利時(shí)wustbulglum公司使用汽車黑匣子前后事故率統(tǒng)計(jì)情況表明，事故率比沒(méi)裝汽車黑匣子前降低了34%一53%。6目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車生產(chǎn)廠家已在部分汽車上安裝了汽車黑匣子，其功能和作用如下:1、記錄器:能在汽車行駛中客觀、精確地記錄下多種工作狀態(tài)。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，一般情況可保存10年之久。2、顯示器:能及時(shí)顯示出汽車行駛時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，位于儀表板上，供駕駛員掌握車況并作糾控之用。3、數(shù)據(jù)采

18、集處理卡:數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、存檔、報(bào)警、受話的磁卡，插入記錄器后用文字顯示，并能記錄下該車的采集的時(shí)間及各種狀態(tài)下的工作數(shù)據(jù):也可把采集到的若干數(shù)據(jù)送計(jì)算機(jī)存檔進(jìn)行圖像處理和事故分析。磁卡還可作為汽車遭劫、被盜、報(bào)警時(shí)受話及解除警報(bào)之用。4,pc機(jī)處理軟件系統(tǒng):可直接采集設(shè)置記錄器中的汽車參數(shù)、時(shí)間、速范圍，還能以圖線再現(xiàn)發(fā)生事故的汽車行駛軌跡。5、傳感器:能夠向記錄器提供汽車行駛時(shí)的速度、信號(hào)、方向。1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀在我國(guó)，生產(chǎn)汽車黑匣子的企業(yè)有l(wèi)0余家，產(chǎn)品數(shù)十種，并不斷有新產(chǎn)品推出，經(jīng)過(guò)國(guó)家有關(guān)權(quán)威部門檢測(cè)合格后，汽車黑匣子開(kāi)始在全國(guó)各省市推廣使用。汽車黑匣子對(duì)提高車隊(duì)的營(yíng)運(yùn)

19、效率和降低事故率等方而的顯著效果，受到物流運(yùn)輸、汽車租賃、企事業(yè)車隊(duì)、保險(xiǎn)公司和交通管理部門的歡迎。但由于汽車黑匣子安裝配套成本較大，目前私家車用戶安裝使用的比較少。從國(guó)內(nèi)研制的汽車黑匣子來(lái)看，基本上具備以下特點(diǎn)：1、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄汽車行駛的各種狀態(tài)信息(包括:速度、制動(dòng)、前照燈、小燈、左、右轉(zhuǎn)向燈等)；2,在發(fā)生交通事故時(shí)，可提供事故分析功能，幫助有關(guān)部門快速確定事故原因；3,在正常營(yíng)運(yùn)中，又是管理部門加強(qiáng)監(jiān)督和管理的強(qiáng)有力工具，幫助管理人員全面了解汽車的運(yùn)行情況；4,在車輛發(fā)生故障時(shí)，它又可提供故障診斷功能，成為汽車維修人員判斷故障的得力助手:5、用戶可按需求或有關(guān)規(guī)定設(shè)置三級(jí)限速，當(dāng)車

20、輛超速時(shí)，汽車黑匣子會(huì)按不同限速分級(jí)聲光報(bào)警;6、可寫入車牌號(hào)、車型號(hào);7、汽車黑匣子管理軟件可統(tǒng)計(jì)分析任何時(shí)段的行車速度、行駛里程、停車次數(shù)、停車時(shí)間、超速次數(shù)、超速時(shí)間以及收、發(fā)車時(shí)間等，提供汽車管理人員關(guān)心的種種數(shù)據(jù)。1.2.3 未來(lái)發(fā)展動(dòng)態(tài)隨著微電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，汽車黑匣子的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單純事故記錄的功能，從發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，汽車黑匣子勢(shì)必將與汽車其它電子系統(tǒng)(如gps定位、通訊、報(bào)警、測(cè)重、測(cè)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(wú)線傳輸和數(shù)據(jù)集成處理的方向發(fā)展。最終使它成為確保現(xiàn)代道路交通運(yùn)輸安全和高效物流動(dòng)態(tài)營(yíng)運(yùn)管理的不可或缺的記錄處理、顯示和數(shù)據(jù)傳送的綜

21、合裝置，也必將成為智能交通系統(tǒng)(its)的重要組成部分。日本計(jì)劃于2015年前投入500億美元用于發(fā)展全國(guó)的its系統(tǒng)，美國(guó)以及德國(guó)等歐洲國(guó)家在its領(lǐng)域的投入也都有相當(dāng)大的規(guī)模，我國(guó)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(lái)，對(duì)城市未來(lái)的its進(jìn)行了構(gòu)想，并有了發(fā)展規(guī)劃。這一趨勢(shì)，必然為汽車黑匣子的發(fā)展與應(yīng)用提供廣闊的空間。目前，在美國(guó)、歐洲已經(jīng)出現(xiàn)了不少適合各種不同運(yùn)輸專業(yè)管理需要的汽車黑匣子。例如美國(guó)dct公司專為havi公司開(kāi)發(fā)的汽車駕駛記錄儀就兼有油耗記錄和停車卸貨量的記錄。汽車駕駛記錄儀還可以同目前國(guó)際上流行的專用近距離無(wú)線通訊技

22、術(shù)(bluetooth藍(lán)牙)和電子標(biāo)簽(electronictag以及智能射頻識(shí)別技術(shù)(rfid)相結(jié)合，將記錄的數(shù)據(jù)快速、實(shí)時(shí)地傳送到有關(guān)部門?？傊?，汽車黑匣子的全面性、包容性和適應(yīng)性是實(shí)現(xiàn)汽車電子綜合化、集成化的核心，并必將成為未來(lái)its系統(tǒng)的重要組成部分。1.3 課題的研究?jī)?nèi)容及解決方案1.3.1 課題的研究?jī)?nèi)容和目的目前，汽車黑匣子在國(guó)內(nèi)的配套安裝費(fèi)用比較昂貴，本課題致力于研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本的汽車黑匣子，其主要功能是進(jìn)行汽車行駛狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)。本課題的研究?jī)?nèi)容主要包括:1,黑匣子主控器件的選型由于汽車黑匣子的土作環(huán)境是在汽車上，功耗不能太大，所以黑匣子的主控器件不能

23、有太大的功耗，并能有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和操作的能力。2、外圍數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選型和電路實(shí)現(xiàn)汽車黑匣子對(duì)汽車行駛狀態(tài)的左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、剎車、輪速信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)。由于汽車行駛狀態(tài)是分析事故、明晰責(zé)任的重要數(shù)據(jù)，要求在發(fā)生事故之后存儲(chǔ)器仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)完好，并且在掉電的情況下，能長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)的完好。同時(shí)，歷史數(shù)據(jù)需要大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)。這些就對(duì)外圍數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選型提出了要求。3、左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、剎車信號(hào)、輪速信號(hào)數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)汽車行駛狀態(tài)的左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、剎車、輪速信號(hào)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集。其中左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、剎車信號(hào)可以當(dāng)作數(shù)字信號(hào)采集，輪速信號(hào)需要進(jìn)行模擬量的采集，數(shù)據(jù)采

24、集之后還需要進(jìn)行相應(yīng)的濾波處理。這些都需要外圍電路的支持。4、硬件監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)硬件電路設(shè)計(jì)和制作好以后，需要對(duì)其進(jìn)行編程，以控制主控器進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)的操作5,pc機(jī)汽車黑匣子信息分析軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在事故發(fā)生之后，我們需要對(duì)事故發(fā)生前的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，于是我們需要在pc機(jī)上有一個(gè)配套的信息分析軟件。6、硬件、軟件抗干擾技術(shù)的實(shí)現(xiàn)汽車行駛的外界干擾很大，所以汽車黑匣子需要具有很強(qiáng)的抗干擾能力，這個(gè)在軟件和硬件上都要做到抗干擾的處理。1.3.2 課題的解決方案本課題采用以msp430單片機(jī)為核心的電路設(shè)計(jì)，采用fm24c64存儲(chǔ)器作為實(shí)時(shí)快速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。黑匣子硬件電路主要由主控器m

25、sp430及其外圍數(shù)據(jù)采集電路、fm24c64組成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)兩部分組成。msp430的監(jiān)控程序使用msp430單片機(jī)專用c+語(yǔ)言編寫制作而成,black box使用keilc51編寫而成。第二章 系統(tǒng)芯片原理介紹2.1 主控制器簡(jiǎn)介2.1.1 概述 msp430 系列是一個(gè) 16 位的、具有精簡(jiǎn)指令集的、超低功耗的混合型單片機(jī)，在 1996 年問(wèn)世，由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開(kāi)發(fā)手段，已成為眾多單片機(jī)系列中一顆耀眼的新星。2.1.2 特性1主要特性l 低工作電壓：1.83.6vl 超低功耗： （1）活動(dòng)模式250a 1mhz,2.2v; （2）待機(jī)模式0.7a; （3

26、）掉電模式（ram 數(shù)據(jù)保持） 0.1a。 （4）5 種節(jié)電模式。l 從待機(jī)到喚醒的響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1s。l 十六位精簡(jiǎn)指令結(jié)構(gòu)，62.5n 秒的指令執(zhí)行周期。l 基本時(shí)鐘模塊配置： （1）片內(nèi)高頻時(shí)鐘源，頻率高達(dá)16mhz并存有四個(gè)已經(jīng)校正的頻率參數(shù)存在在flash的信息段a中，其誤差在1%以內(nèi)。 （2）內(nèi)部還有低功耗低頻振蕩器vlo （3）32khz晶振模塊 （4）外部數(shù)字時(shí)鐘源增強(qiáng)型uart。具有波特率發(fā)生器、間隔檢測(cè)、幀錯(cuò)誤檢測(cè)和自動(dòng)地址檢測(cè)功能。400khz字節(jié)方式i2c通信端口和spi通信端口。l 帶有三個(gè)捕獲/比較器的16 位定時(shí)器timer_a，timer_bl 通用串行通訊接口

27、： （1）增強(qiáng)型的異步通訊，支持波特率自動(dòng)檢測(cè)。 （2）紅外編/解碼器 （3）同步通訊spi （4）i2c （5）lin頻率可進(jìn)行很好的調(diào)節(jié)。l 10 位，200-ksps a/d 轉(zhuǎn)換器帶有內(nèi)部參考源、采樣保持、自動(dòng)掃描特性和數(shù)據(jù)傳送控制器l 22 個(gè)可編程的運(yùn)放oa0，oa1。l 掉電檢測(cè)（brownout detector)。l flash 存儲(chǔ)器高達(dá)32kb，ram 高達(dá)1kb。l 調(diào)試接口。l 串行在系統(tǒng)編程，無(wú)需外加編程電壓，可選擇燒斷熔絲來(lái)保護(hù)代碼。l 內(nèi)置自啟動(dòng)引導(dǎo)程序（bootstrap loader)。l 在線仿真模塊： （1）spy-bi-wire （2）4-wire j

28、tag2.1.3 主要框圖圖2.1msp430方框圖2.2 isd2560芯片簡(jiǎn)介美國(guó)isd公司的2500芯片，按錄放時(shí)間60秒、75秒、90秒和120秒分成isd2560、2575、2590和25120四個(gè)品種。isd2500系列和1400系列語(yǔ)音電路一樣，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi)e2prom容量為480k(1400系列為128k)，所以錄放時(shí)間長(zhǎng)；有10個(gè)地址輸入端(1400系列僅為8個(gè))，尋址能力可達(dá)1024位；最多能分600段；設(shè)有ovf（溢出）端，便于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)。2.2.1 dip封裝圖及各引線端功能4圖2.2 dip封裝圖表2-1 各引線端功能引線

29、端名稱功能17a0/m0a6/m6地址810a7a9地址11aux in輔助輸入12、13vssd、vssa數(shù)字和模擬地14、15sp+、sp-揚(yáng)聲器輸出16、28vcca、vccd模擬、數(shù)字信號(hào)電源正極17、18mic、mic ref麥克風(fēng)輸入和輸出參考端19agc自動(dòng)增益控制20、21ana in、out模擬信號(hào)輸入和輸出22ovf溢出23ce片選（低電平有效）24pd芯片低功耗狀態(tài)控制25eom錄放音結(jié)束信號(hào)輸出26xclk外部時(shí)鐘27p/r錄/放控制選擇2.2.2 操作模式當(dāng)最高位地址(msb)a8,a9都為高電平時(shí)，地址端就作為操作模式選擇端(高電平有效)表2-2 操作模式模式控制功

30、能典型應(yīng)用a0/m0信息檢索快速檢索信息a1/m1刪除eom標(biāo)志在全部語(yǔ)音錄放結(jié)束時(shí)，給出eom標(biāo)志a2/m2未用當(dāng)工作模式 操作時(shí)，此端應(yīng)接低電平a3/m3循環(huán)放音從0地址開(kāi)始連續(xù)重復(fù)放音a4/m4連續(xù)尋址可錄放連續(xù)的多段信息a5/m5ce電平觸發(fā)允許信號(hào)中止a6/m6按鈕控制簡(jiǎn)化器件接口使用操作模式時(shí)需要注意兩點(diǎn):1、所有操作模式下的操作都是從0地址開(kāi)始，以后的操作根據(jù)模式的不同，而從相應(yīng)的地址開(kāi)始工作。當(dāng)電路中錄音轉(zhuǎn)放音或進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。2、操作模式位不加鎖定，可以在msb（a8,a9）地址位為高電平時(shí)，ce電平變低的任何時(shí)間執(zhí)行操作模式操作。如果下一片選周期msb（

31、ab,a9）地址位中有一個(gè)(或兩個(gè))變?yōu)榈碗娖剑瑒t執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來(lái)設(shè)定的操作模式狀態(tài)丟失。2.3 fm24c64芯片介紹fm24c64是采用先進(jìn)的鐵電技術(shù)制造的64k位非易失性存儲(chǔ)器。鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器（fram）具有非易失性，并且可以象ram一樣快速讀寫，數(shù)據(jù)在掉電后可以保存10年，相對(duì)于eeprom或其他非易失性存儲(chǔ)器，fram具有系統(tǒng)可靠性更高，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。與eeprom系列不同的是，fm24c64以總線速度進(jìn)行寫操作，無(wú)須延時(shí)。數(shù)據(jù)發(fā)到fm24c64后直接寫到具體的單元地址， 下一個(gè)總線操作可以立即開(kāi)始。fm24c64可以支持1萬(wàn)億次讀寫次數(shù)，或者是eep

32、rom的1百萬(wàn)倍。以上的這些特性使得fm24c64對(duì)于某些非易失性應(yīng)用場(chǎng)合非常理想，在這些場(chǎng)合，系操作頻率及讀寫速度要求非常高。舉例來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中，系統(tǒng)對(duì)寫周期的要求很高，eeprom較長(zhǎng)的寫入周期可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，fm24c64的這些綜合特性使系統(tǒng)具有更快的寫操作速度和更少的系統(tǒng)開(kāi)銷。fm24c64 為使用串行eeprom 的用戶提供了便利， 它在硬件上可以直接替換eeprom。fm24c64 使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兩線接口，8 腳sop 封裝，操作溫度范圍為：-40至+85。圖2.3 fm24c64c引腳圖該芯片的優(yōu)點(diǎn)如下:寫操作達(dá)到了總線速度，沒(méi)有寫入延時(shí)時(shí)間，所以可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息存儲(chǔ)，在

33、汽車運(yùn)行發(fā)生意外時(shí)，能夠存儲(chǔ)準(zhǔn)確的信息。鐵電工藝非常先進(jìn)，不僅體積小，而且抗干擾能力強(qiáng)，掉電后沒(méi)有數(shù)據(jù)的損耗，依然保持所有的信息。封裝小，非常適用于嵌入式的電路板設(shè)計(jì)，使整個(gè)電路板小型化，集成化。該芯片與msp430匹配，工作條件采用了低功耗，真工作電壓只有5v,工作電流150ua.在汽車黑匣子使用中體現(xiàn)了良好的性能?；诘凸模畔⒖梢栽诔叵卤Ａ魰r(shí)間近10年。fm24c64鐵電存儲(chǔ)器與msp430的接線簡(jiǎn)圖如圖2.4所示:圖2.4 接線圖2.4 時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介2.4.1 概述pcf8583是一款帶有256個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘/日歷芯片。地址和數(shù)據(jù)通過(guò)i2c總線傳輸。在每次對(duì)數(shù)據(jù)字節(jié)的讀或?qū)懖僮骱螅瑑?nèi)

34、建的字地址寄存器自動(dòng)增加。地址管腳a0用于編程硬件地址，這樣在不增加硬件的情況下允許將兩個(gè)器件連接到總線上。內(nèi)置的32.768khz振蕩器和ram的前8個(gè)字節(jié)用于時(shí)鐘/日歷和計(jì)數(shù)器功能。接下來(lái)的8個(gè)字節(jié)可作為報(bào)警寄存器或當(dāng)作ram來(lái)使用。剩下的240個(gè)字節(jié)都作為ram由用戶自由支配供電電壓為2.5v6v2.4.2 特性l 日歷時(shí)鐘工作電源和ram數(shù)據(jù)保持電壓為1v6vl 工作電流最大為50mal 4年日歷時(shí)鐘，可選24小時(shí)或12小時(shí)格式l 32.768khz或50hz時(shí)基l 串行i2c總線接口l 256字節(jié)ram，字節(jié)地址可自動(dòng)增加具有可編程的鬧鐘、定時(shí)和日歷功能2.4.3 功能框圖圖2.5

35、功能框圖第三章 汽車黑匣子硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 汽車黑匣子硬件系統(tǒng)總體構(gòu)架汽車黑匣子硬件電路主要由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元(主控器)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等三部分組成，如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)總框圖數(shù)據(jù)采集單元完成對(duì)汽車行駛狀態(tài)最為關(guān)鍵的幾個(gè)信號(hào)的采集，主控器協(xié)調(diào)各相關(guān)部件的協(xié)同工作并完成對(duì)信息的處理，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以一定的存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)數(shù)。3.2 數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計(jì)3.2.1 汽車速度信號(hào)采集汽車車速表的工作流程如下:首先是固定于變速箱第二軸驅(qū)動(dòng)的渦輪軸轉(zhuǎn)盤上的一對(duì)永久磁鋼產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因該磁場(chǎng)的作用在霍爾傳感器中產(chǎn)生脈沖信號(hào)，其頻率與車速成正比(對(duì)確定的車型，比例常數(shù)一定)。接著該脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)放大

36、，光電隔離和整形送至mcu定時(shí)計(jì)數(shù)。速度脈沖信號(hào)根據(jù)不同的汽車有不同的采集方法，如果汽車的速度表為機(jī)械式，則必須在汽車上安裝一個(gè)新的速度傳感器，用來(lái)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)，系統(tǒng)終端就接收此速度脈沖信號(hào);相反如果汽車本身的速度表就為數(shù)字式的，則系統(tǒng)終端可以直接采集汽車的速度傳感器的脈沖信號(hào)，不需要另外配置速度傳感器。速度脈沖信號(hào)是汽車在行使?fàn)顟B(tài)下發(fā)出的脈沖信號(hào)，車輪每旋轉(zhuǎn)一圈就會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)檢測(cè)此脈沖信號(hào)為比較規(guī)則的矩形波信號(hào)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理，單片機(jī)可以非常方便的檢測(cè)到此脈沖信號(hào)10。速度脈沖信號(hào)的檢測(cè)電路如圖3.2所示。圖中速度信號(hào)接汽車速度傳感器的輸出，pulse信號(hào)送mcu的

37、外部中斷口。圖3.2汽車速度信號(hào)處理電路因?yàn)樗俣让}沖信號(hào)是直接從汽車發(fā)出的，由于汽車環(huán)境的惡劣，該速度脈沖信號(hào)會(huì)有非常多的抖動(dòng)，脈沖信號(hào)會(huì)在不停的產(chǎn)生很多的尖峰電壓，而且在汽車高速行駛時(shí)情況會(huì)更加惡劣，速度脈沖信號(hào)就會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生更多的高頻干擾，所以不能將此脈沖信號(hào)直接加載到系統(tǒng)上，必須進(jìn)行隔離，抑制高頻干擾。對(duì)此本系統(tǒng)使用的是toshiba公司生產(chǎn)的光藕合器件tlp521,tlp521的前端的led的開(kāi)啟電壓最低只要1.0v，最大1.3v時(shí)便可以開(kāi)啟，使tlp521的后端三極管導(dǎo)通。由于不同汽車的速度傳感器發(fā)出的速度脈沖信號(hào)的值及波形完全不同，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)車測(cè)試發(fā)現(xiàn)有的汽車發(fā)出的速度脈沖信號(hào)的幅值

38、只有2.4v左右，而有些汽車發(fā)出的速度脈沖信號(hào)的幅值卻可能達(dá)到8v左右，所以電路中就必須對(duì)此有所考慮使得電路對(duì)不同的車型、不同的脈沖信號(hào)都可以準(zhǔn)確檢測(cè)到。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，本系統(tǒng)使用的速度檢測(cè)電路在輸入脈沖的幅值大于2.0v時(shí)，便可以使tlp521導(dǎo)通，mcu就可以檢測(cè)到完整的脈沖波形。而且經(jīng)多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化電路，本電路具有很強(qiáng)的抗干擾能力，在進(jìn)行實(shí)車測(cè)試時(shí)，無(wú)論在低速的狀態(tài)或者在110km/h的高速狀態(tài)下，系統(tǒng)都可以穩(wěn)定工作，可以非常準(zhǔn)確的檢測(cè)到速度信號(hào)。經(jīng)過(guò)速度檢測(cè)電路的速度脈沖信號(hào)被送到mcu的一個(gè)中斷口，采用中斷計(jì)數(shù)。經(jīng)反復(fù)測(cè)試速度脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)圖3.4所示的速度檢測(cè)電路后，頻率沒(méi)有任何的改變，送

39、給mcu的脈沖信號(hào)與輸入系統(tǒng)的脈沖信號(hào)的頻率完全一樣，送給mcu的速度脈沖信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，其幅值最大為5v左右，最小為0.3v左右，mcu完全可以準(zhǔn)確的檢測(cè)到此脈沖信號(hào)。本系統(tǒng)中設(shè)置有一個(gè)汽車系數(shù)值(k值)，它表示的是汽車行駛一公里所發(fā)出的脈沖數(shù)，每一個(gè)脈沖表示車輪轉(zhuǎn)過(guò)一圈。不同的車型對(duì)應(yīng)著不同的k值，比如，在實(shí)車測(cè)試時(shí)，上海大眾生產(chǎn)的passat2.0所測(cè)得的k值為4190，東南汽車生產(chǎn)的freeca車所測(cè)得的k值就為5120，而上海通用生產(chǎn)的別克君威所測(cè)得的k值為6640。k值測(cè)試的方法非常簡(jiǎn)單，將該系統(tǒng)正確接入汽車之后，讓汽車行駛一段里程，該系統(tǒng)會(huì)在行使的過(guò)程中記錄這一段歷程中汽車

40、發(fā)出的總的脈沖數(shù)，然后用這個(gè)總的脈沖數(shù)除以里程數(shù)，就可以計(jì)算出該車的k值。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程都是由該系統(tǒng)自動(dòng)完成的，不需要人工進(jìn)行計(jì)算。在測(cè)試k值時(shí)由于每次都會(huì)產(chǎn)生一些誤差，所以應(yīng)該多測(cè)試幾次取平均值，這會(huì)使得取得的k值更加準(zhǔn)確。系統(tǒng)計(jì)算速度和里程時(shí)都是使用該k值進(jìn)行計(jì)算的。速度和里程的計(jì)算方法如下可以定時(shí)一段時(shí)間(比如5分鐘，本系統(tǒng)使用的10分鐘)計(jì)算一次里程，中斷會(huì)不停的對(duì)速度脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，用5分鐘內(nèi)計(jì)數(shù)到的脈沖總數(shù)除以該車的k值，就是汽車在這段時(shí)間內(nèi)所行駛的歷程數(shù)，然后再把這個(gè)值累加到總里程中進(jìn)行存儲(chǔ)就可以了。速度的計(jì)算方法如下，本系統(tǒng)中l(wèi)cd上的速度顯示是每秒鐘刷新一次(mcu的實(shí)際處理速度

41、是每0.2s計(jì)算一次速度)，這就可以利用每秒鐘所計(jì)得的速度脈沖數(shù)來(lái)計(jì)算速度，公式如下:速度=每秒鐘的速度脈沖數(shù)*3600/k值每秒鐘的速度脈沖數(shù)乘以3600表示汽車一個(gè)小時(shí)能發(fā)出的脈沖數(shù)，而k值表示汽車每公里發(fā)出的脈沖數(shù)，相除之后正好就是此時(shí)的汽車速度，單位是km/h。3.2.2 汽車開(kāi)關(guān)量的采集本系統(tǒng)中要采集的汽車開(kāi)關(guān)量包括剎車、左轉(zhuǎn)向、右轉(zhuǎn)向、近光燈、遠(yuǎn)光燈、霧燈、喇叭、倒車燈等8個(gè)開(kāi)關(guān)量。由于這些開(kāi)關(guān)量同速度脈沖信號(hào)一樣直接由汽車發(fā)出，同樣如果把這些信號(hào)直接加載給系統(tǒng)的mcu來(lái)處理就會(huì)產(chǎn)生很多的干擾，而且由于不同型號(hào)的車輛這些開(kāi)關(guān)量信號(hào)的不同，所以必須向處理速度傳感器信號(hào)一樣要對(duì)這些開(kāi)關(guān)

42、量信號(hào)進(jìn)行隔離處理，然后再發(fā)送給mcu來(lái)處理。汽車開(kāi)關(guān)量信號(hào)的處理電路如下圖3.3所示。本電路依然使用tlp521來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行隔離，因?yàn)橛?路開(kāi)關(guān)量信號(hào)需要采集，而本系統(tǒng)又?jǐn)U展了兩路采集電路保留用來(lái)滿足不同客戶的需求，所以一共就有11路開(kāi)關(guān)量需要采集，本系統(tǒng)中是將8路開(kāi)關(guān)量經(jīng)過(guò)tlp521后連接到一個(gè)tpic6b595n，然后由tpic6b595n送到處理器msp430的p29口進(jìn)行處理。lcd的數(shù)據(jù)總線也通過(guò)一個(gè)tpic6b595n連接到mcu，mcu通過(guò)片選兩個(gè)tpic6b595n來(lái)分別處理lcd和8路開(kāi)關(guān)量。本系統(tǒng)對(duì)汽車開(kāi)關(guān)量的記錄是在在記錄汽車停車前20s速度數(shù)據(jù)時(shí)與速度一起記錄的。

43、停車前20s的數(shù)據(jù)是每個(gè)0.2s記錄一次速度，同時(shí)要記錄此時(shí)的汽車開(kāi)關(guān)量，這就可以方便的知道汽車在停車前司機(jī)進(jìn)行了哪些相關(guān)的操作，是否踩了剎車，汽車是否在轉(zhuǎn)向等，這就可以讓監(jiān)管人員做相應(yīng)的處理時(shí)有了充分的事實(shí)依據(jù)。圖3.3開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集處理電路3.2.3 溫度采集電路圖電熱調(diào)節(jié)器和硅溫度傳感器被廣泛地使用在模擬輸出溫度傳感器中。說(shuō)明了電壓和溫度成線性關(guān)系的必要性,與電熱調(diào)節(jié)器相比,硅溫度傳感器是更好的選擇,但在比較狹窄的溫度范圍內(nèi),電熱調(diào)節(jié)器也能提供合理的線性度和靈敏度。硅溫度傳感器可以有不同的輸出刻度和偏移量。例如,有些硅傳感器的傳輸函數(shù)正比于絕對(duì)溫度k,有些則正比于攝氏溫度或華氏溫度u。一

44、些正比于攝氏溫度的芯片在使用單電源電壓時(shí)也能用于檢測(cè)負(fù)溫。在大多數(shù)應(yīng)用中,這些器件的輸出被送至比較器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器,以將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。然而盡管需要附加器件,電熱調(diào)節(jié)器和硅溫度傳感器以它的低價(jià)格和使用簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)繼續(xù)為大眾所采用。圖3.4 溫度采集處理電路73.2.4 語(yǔ)音采集電路數(shù)碼語(yǔ)音芯片選用的是isd2500系列單片語(yǔ)音錄放集成電路isd2560，它具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無(wú)須專用的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。錄音時(shí)間為60 s，能重復(fù)錄放達(dá)10萬(wàn)次。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，省去了a/d、d/a轉(zhuǎn)換器。每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè)eeprom單元中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再

45、現(xiàn)語(yǔ)音、音樂(lè)、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。isd2560與單片機(jī)msp430的接口電路以及外圍電路如圖 2 所示。單片機(jī)的p1口、p3.2和 p3.3別與isd2560的地址線相連，用以設(shè)置語(yǔ)音段的起始地址。p3.0p3.3用以控制錄放音狀態(tài)。p3.7連接一按鍵，供錄音時(shí)使用。圖3.5 語(yǔ)音采集處理電路3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)3.3.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片的選擇由于汽車行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)需要保存到汽車出現(xiàn)交通事故后，因此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片應(yīng)具有掉電長(zhǎng)時(shí)間保存數(shù)據(jù)的功能，并自身具有很高的可靠性。鐵電存儲(chǔ)器(fram)的核心技術(shù)是鐵電晶體材料。它的工作原理是:當(dāng)把電場(chǎng)

46、加到鐵電晶體材料上，晶陣的中心原子會(huì)沿著電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。這一特殊材料使得鐵電存儲(chǔ)產(chǎn)品同時(shí)擁有隨即存取存儲(chǔ)器(ram)和非易失存儲(chǔ)產(chǎn)品的特性，并提供了一個(gè)嶄新的儲(chǔ)存器產(chǎn)品：一個(gè)非易失性的ram。理想的存儲(chǔ)器產(chǎn)品應(yīng)該是高集成度、快速讀寫、低成本、具有無(wú)限讀寫周期的非易失存儲(chǔ)器，本課題采用fm24c64鐵電存儲(chǔ)器比較符合這些特點(diǎn)。3.3.2 fm24c64鐵電存儲(chǔ)器電路的實(shí)現(xiàn)8鐵電存儲(chǔ)器fm24c64，是一種64k非易失性的存儲(chǔ)器，該芯片具有速度快、可靠性高、保存時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。fm24c64鐵電存儲(chǔ)器可以和其他ram存儲(chǔ)器一樣，自由儲(chǔ)存信息，掉電后依然可以保持?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以保持10年以上

47、，反復(fù)擦寫10萬(wàn)次。另外，不同于普通的存儲(chǔ)器，它通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)，基本沒(méi)有延時(shí)，可以以最快的速度0.2毫秒把信息保留，讀寫的壽命可達(dá)10。次。它的體積小，在集成小型化的電路設(shè)計(jì)中非常實(shí)用，芯片是8引腳，實(shí)際使用了2引腳進(jìn)行輸入輸出信息。存儲(chǔ)空間如果已滿，就會(huì)通過(guò)接口把鐵電存儲(chǔ)器所有信息傳給大容量存儲(chǔ)器。基于這種性能，fm24c64存儲(chǔ)器給用戶提供了非常實(shí)用的功能，這些功能是很多其他硬件所不能替代的，因此我們把fm24c64作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的直接存儲(chǔ)介質(zhì)。同時(shí)，fm24c64鐵電存儲(chǔ)器是支持i2c總線協(xié)議的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。fm24c64的a1,a2為芯片的地址引腳(fm24c64的容量為512*8位

48、，沒(méi)有用到此2個(gè)引腳，在系統(tǒng)中將其接地，wp位寫保護(hù)線，如果與vdd相連，則對(duì)上半部分存儲(chǔ)器的寫操作就被封鎖，而對(duì)下半部分存儲(chǔ)器的讀/寫操作可以正常進(jìn)行，這時(shí)被保護(hù)部分可以作為串行只讀存儲(chǔ)器使用。如果不需要寫保護(hù)功能，必須將其接地:sda、scl、為12c總線的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線。圖3.6 存儲(chǔ)器電路3.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)pcf8583的結(jié)構(gòu)框圖如圖3.7所示。如圖所示，pcf8583內(nèi)部含有0-256字節(jié)的ram，自動(dòng)增量的地址寄存器，32.768khz振蕩器，分頻器，上電復(fù)位電路和i2c總線接口。ram的頭8個(gè)字節(jié)單元(ooh-07h)作為可尋址的寄存器，其中地址為ooh的單元為控制/狀態(tài)寄存器

49、，01h-07h單元為時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，地址為08h-ofh的單元可以編程為空閑單元或時(shí)鐘寄存器。本系統(tǒng)中我們只使用了pcf8583的時(shí)鐘功能和ram，鬧鐘功能沒(méi)有用。通過(guò)置位控制/狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來(lái)選擇32.768khz時(shí)鐘方式，50hz時(shí)鐘方式或計(jì)數(shù)器方式。在日歷時(shí)鐘方式中，百分之一秒、秒、分、時(shí)、日、月、年和星期都是以bcd碼存放的，定時(shí)計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)的最大數(shù)為99天。加電時(shí)，i2c總線接口、控制/狀態(tài)寄存器和時(shí)鐘計(jì)數(shù)器均被復(fù)位，復(fù)位以后為32.768khz時(shí)鐘方式，24小時(shí)格式，初始時(shí)間為1月1日零點(diǎn)中斷線開(kāi)路。當(dāng)電源電壓低于一定值時(shí)(典型值為1.9v)產(chǎn)生對(duì)i2c接口的復(fù)位信號(hào)，但該復(fù)位信號(hào)

50、對(duì)控制/狀態(tài)寄存器和計(jì)數(shù)器沒(méi)有影響。pcf8583在系統(tǒng)中與mcu的硬件連接電路如下圖所示。圖中sda,scl為i2c總線的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線，它們與mcu的i/0口相連。如圖所示，本系統(tǒng)使用的晶振是32.728khz石英品體，為系統(tǒng)供電分為兩部分，一部分是利用系統(tǒng)電源vcc供電，另一部分是使用3.6v的鎳福cni-cd電池供電。當(dāng)電源電壓vcc大于3.6v時(shí)，芯片會(huì)選擇vcc供電，當(dāng)vcc掉電時(shí)，各用電池bt1會(huì)自動(dòng)為芯片供電，而且當(dāng)電池容量不足時(shí)vcc還可以為電池供電，這就保證了pcf8583無(wú)論在什么情況下都可以安全穩(wěn)定的工作，絕不會(huì)因?yàn)榈綦姸贡４娴臄?shù)據(jù)丟失。圖3.7 時(shí)鐘產(chǎn)生電路3.5

51、lcd液晶顯示隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種儀器儀表逐漸趨于智能化和多功能化。人們要求儀器不僅能顯示常規(guī)的數(shù)字，還應(yīng)具有非常友好的人機(jī)對(duì)話界面。由于低功耗、高品質(zhì)、輕巧、平板型結(jié)構(gòu)、不眩光、不刺激眼睛、無(wú)電磁輻射和x射線等諸多優(yōu)點(diǎn)，液晶顯示器已經(jīng)在平板顯示領(lǐng)域中占據(jù)了主導(dǎo)地位，更由于它顯示字符規(guī)范、可漢字化、能顯示各種圖形、曲線等豐富的內(nèi)容，作為一種其他顯示器件無(wú)法比擬的理想顯示終端，通過(guò)與計(jì)算機(jī)有機(jī)地結(jié)合，在低功耗和便攜儀器儀表等領(lǐng)域中已得到廣泛的應(yīng)用。液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、pcb線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件，英文名稱叫“l(fā)cdmodu

52、le”,簡(jiǎn)稱“l(fā)cm”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。本系統(tǒng)使用的液晶模塊擁有非常簡(jiǎn)單的接口，使得它可以非常方便的與mcu進(jìn)行連接，而且模塊操作非常簡(jiǎn)便，程序?qū)崿F(xiàn)起來(lái)也比較簡(jiǎn)單。該lcm與mcu的硬件連接如下圖所示。在本系統(tǒng)中，lcm的使用是為了將汽車在行駛過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，可以讓司機(jī)清楚的看到當(dāng)前的狀況。在默認(rèn)狀態(tài)下lcd屏上顯示的信息包括:當(dāng)前汽車速度(km/h,實(shí)時(shí)時(shí)鐘，溫度。通過(guò)以上的這些介紹我們可以看出，系統(tǒng)中使用的lcm可以在低成本高性能上完全滿足系統(tǒng)的要求，可以在這個(gè)操控屏上實(shí)現(xiàn)國(guó)標(biāo)所規(guī)定的所有行車記錄儀lcd應(yīng)該達(dá)到的功能。而且該lcm經(jīng)過(guò)了高低溫測(cè)試，可以在低溫-

53、20度高溫70度條件下正常工作，這已經(jīng)完全可以達(dá)到國(guó)標(biāo)的要求。lcd屏在系統(tǒng)中最主要的功能就是菜單操作簡(jiǎn)單明了，并且配合led及蜂鳴器來(lái)提醒司機(jī)正確駕駛，實(shí)際使用中可以看到這些功能都完成的非常好，客戶對(duì)此比較滿意2。圖3.8 顯示芯片接線電路3.6 數(shù)據(jù)通信的設(shè)計(jì)“事故”發(fā)生后，在通過(guò)“黑匣子”分析“事故”原因前，必須先將其內(nèi)部存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)入至pc中。這里我們采用了串行通信技術(shù)。串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位順序傳送的通信方式，它的突出優(yōu)點(diǎn)是只需一對(duì)傳送線，這樣就大大降低了傳送成本。盡管串行通信的速率相對(duì)于并行通信來(lái)說(shuō)較低，但在黑匣子傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中，對(duì)速率要求不高，故串行通信是比較合適的選擇。

54、從數(shù)據(jù)傳輸方向來(lái)看，串行通信可分為單工通信，半雙工通信和全雙工通信。單工通信只有一根數(shù)據(jù)傳輸線，只允許數(shù)據(jù)向一個(gè)方向傳送;半雙工通信也只有一根數(shù)據(jù)傳輸線，允許數(shù)據(jù)向二個(gè)方向中的任一方向傳送，但每次只能有一個(gè)站發(fā)送，另一個(gè)站接收:全雙工通信有兩條傳輸線，允許兩個(gè)方向的同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本設(shè)計(jì)中，汽車行駛記錄儀通過(guò)rs232口和上位機(jī)串行通信，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換。通信接口使用標(biāo)準(zhǔn)rs232c9針接口，通信過(guò)程符合rs-232c標(biāo)準(zhǔn)3.6.1 rs232標(biāo)準(zhǔn)目前最常用的串行通信總線接口是美國(guó)電氣工業(yè)協(xié)會(huì)(eia)1969年推薦的rs-232c，其全稱是“使用二進(jìn)制進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)終端設(shè)各和數(shù)據(jù)通信

55、設(shè)備(dec)之間的接口”。此標(biāo)準(zhǔn)中邏輯“0”電平規(guī)定為+5v-+15v,邏輯“1”電平規(guī)定為-5v-15v，與一般微處理器、單片機(jī)的邏輯電平是不一致的。因此，在實(shí)際使用中需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，其過(guò)程如圖3.7所示。考慮到低功耗的要求，我們選用了maxim公司生產(chǎn)的max232芯片來(lái)完成這一轉(zhuǎn)換。3.6.2 max232芯片max232芯片是maxim公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙rs232發(fā)送/接收器。該芯片適用于符合rs-232c標(biāo)準(zhǔn)的通信接口。max232芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的+5v電源變換成rs-232輸出電平所需的士l0v電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5v電源就可以。max232外圍需要4個(gè)電解電容，這是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需的電容。其取值均為1f/25v，使用時(shí)應(yīng)盡量靠近芯片。max232的引腳t1in,t2in,rlout,r20ut為接ttl/cmos電平的引腳，引腳t10ut,t20ut,r1in,r2in