基于MSP430的汽車黑匣子的設(shè)計

1、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）學(xué) 院 電子信息學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 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the design of vehicle black box based on msp430畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：基于msp430的汽車黑匣子的設(shè)計一、畢業(yè)設(shè)計（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開發(fā)板，keil、protel99軟件，936仿真器等； 2 設(shè)計內(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)計總體原則; (3)

2、 進(jìn)行汽車黑匣子結(jié)構(gòu)規(guī)范計算;(4) 繪汽車黑匣子電路框圖、程序流程圖等；(5) 設(shè)計汽車黑匣子電路圖和c原程序。 二、完成后應(yīng)交的作業(yè)（包括各種說明書、圖紙等）1. 畢業(yè)設(shè)計論文一份（不少于1.5萬字）；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、完成開題報告。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)計原理；2、硬件、軟件設(shè)計。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、完成中期檢查報告。第十二十五周（5月12日-6月8日）：撰寫畢業(yè)設(shè)計論文。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 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 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（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)時采集并記錄汽車行駛狀態(tài)的電子儀器,它對保證行車安全和發(fā)生道路交通事故后的責(zé)任分析等有著重要的作用。國內(nèi)外對于汽車行駛記錄儀的研究開發(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)展和汽車市場的逐漸普及，很多研究所和廠家開始了汽車行駛記錄儀的研究和開發(fā)，曾經(jīng)有五花八門的產(chǎn)被推向市場。為了加強(qiáng)對汽車行駛記錄儀的規(guī)范，國家于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，實(shí)用性規(guī)范化的“汽車行駛記錄儀”產(chǎn)品的研究由此拉開序幕。本系統(tǒng)完全依照汽車行駛記錄儀的國家標(biāo)準(zhǔn)而開發(fā)的，以msp430超低功耗單片機(jī)作為主控器件、以fm24c04鐵電存儲器作為實(shí)時存儲器,能夠?qū)ζ囆旭倳r的轉(zhuǎn)向燈、制動、超速超時告警、輪速信號等信息進(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)通過數(shù)據(jù)分析處理軟件對實(shí)時記錄的數(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

7、vehicle traveling data recorder,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 recor

8、der is existed very early 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 marke

9、t. for enhancing the criterion 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 record

10、er,uses msp430 ultra-low 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

11、the pc connected to these 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 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀11.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀21.2.3 未來發(fā)展動態(tài)31.3 課題的研究內(nèi)容及

12、解決方案41.3.1 課題的研究內(nèi)容和目的41.3.2 課題的解決方案4第二章 系統(tǒng)芯片原理介紹62.1 主控制器簡介62.1.1 概述62.1.2 特性62.1.3 主要框圖82.2 isd2560芯片簡介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 時鐘芯片簡介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133.2.1 汽車速度信號采集133.2.2 汽車開關(guān)量的采集153.2.3 溫度采集電路圖163.2.4

13、 語音采集電路173.3 數(shù)據(jù)存儲單元設(shè)計183.3.1 數(shù)據(jù)存儲芯片的選擇183.3.2 fm24c64鐵電存儲器電路的實(shí)現(xiàn)8183.4 時鐘電路設(shè)計193.5 lcd液晶顯示203.6 數(shù)據(jù)通信的設(shè)計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233.7 黑匣子系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計23第四章 黑匣子軟件設(shè)計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 報警模塊284.6 存儲模塊294.7 時鐘模塊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

14、38iv本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第一章 緒論1.1 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，以及對事故責(zé)任的鑒定越來越困難。據(jù)統(tǒng)計，近20年來，由于交通事故造成的死亡人數(shù)已達(dá)108萬人以上。并且，許多重大、特大交通事故均是由于發(fā)現(xiàn)晚、報案遲等原因造成事故責(zé)任無法認(rèn)定，同時也給國家和人民生命則產(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)問題。由于沒有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段應(yīng)用于該領(lǐng)域，導(dǎo)致事故各方紛爭四起，更有

15、甚者偽造、破壞、轉(zhuǎn)移事故現(xiàn)場，進(jìn)行騙取保險金等不法行為。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，是一個值得研究的問題。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，汽車駕駛員的超速行駛、違章?lián)尩?、疲勞駕駛、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。而另一個事實(shí)是，哪里有交通警察在場，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

16、(vehicle traveling data recorder)，亦稱“汽車黑匣子”，是安裝在車輛上，能夠記錄、存儲、顯示、打印車輛運(yùn)行速度、時間、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 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 國外發(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，美國和德國又開發(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)記錄事故過程中汽車

17、駕駛員的操作和汽車運(yùn)行情況，因而它既可作為事故分析依據(jù)，同時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tts,、比利時wustbulglum公司使用汽車黑匣子前后事故率統(tǒng)計情況表明，事故率比沒裝汽車黑匣子前降低了34%一53%。6目前，發(fā)達(dá)國家的汽車生產(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:能及時顯示出汽車行駛時的動態(tài)數(shù)據(jù)，位于儀

18、表板上，供駕駛員掌握車況并作糾控之用。3、數(shù)據(jù)采集處理卡:數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示、存檔、報警、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、報警時受話及解除警報之用。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的速度、信號、方向。1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀在我國，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)過國家有關(guān)權(quán)威部門檢測合格后，汽車黑匣子開始

19、在全國各省市推廣使用。汽車黑匣子對提高車隊(duì)的營運(yùn)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。從國內(nèi)研制的汽車黑匣子來看，基本上具備以下特點(diǎn)：1、可實(shí)時監(jiān)測并記錄汽車行駛的各種狀態(tài)信息(包括:速度、制動、前照燈、小燈、左、右轉(zhuǎn)向燈等)；2,在發(fā)生交通事故時，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，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

20、手:5、用戶可按需求或有關(guān)規(guī)定設(shè)置三級限速，當(dāng)車輛超速時，汽車黑匣子會按不同限速分級聲光報警;6、可寫入車牌號、車型號;7、汽車黑匣子管理軟件可統(tǒng)計分析任何時段的行車速度、行駛里程、停車次數(shù)、停車時間、超速次數(shù)、超速時間以及收、發(fā)車時間等，提供汽車管理人員關(guān)心的種種數(shù)據(jù)。1.2.3 未來發(fā)展動態(tài)隨著微電子與計算機(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。最終使它成為確?，F(xiàn)代道路交通運(yùn)輸安全和高效物流動態(tài)

21、營運(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。日本計劃于2015年前投入500億美元用于發(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。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。目前，在美國、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記錄。汽車駕駛記

22、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)(bluetooth藍(lán)牙)和電子標(biāo)簽(electronictag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(shí)時地傳送到有關(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its系統(tǒng)的重要組成部分。1.3 課題的研究內(nèi)容及解決方案1.3.1 課題的研究內(nèi)容和目的目前，汽車黑匣子在國內(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。本課題的研究內(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

23、在汽車上，功耗不能太大，所以黑匣子的主控器件不能有太大的功耗，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)存儲器的選型和電路實(shí)現(xiàn)汽車黑匣子對汽車行駛狀態(tài)的左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、剎車、輪速信號進(jìn)行實(shí)時采集并存儲。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)生事故之后存儲器仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)完好，并且在掉電的情況下，能長期保存數(shù)據(jù)的完好。同時，歷史數(shù)據(jù)需要大容量數(shù)據(jù)存儲器來存儲。這些就對外圍數(shù)據(jù)存儲器的選型提出了要求。3、左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、剎車信號、輪速信號數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)汽車行駛狀態(tài)的左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、剎車、輪速信號需要進(jìn)行實(shí)時的采集。其中左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、剎車信號可以當(dāng)作數(shù)

24、字信號采集，輪速信號需要進(jìn)行模擬量的采集，數(shù)據(jù)采集之后還需要進(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)計與實(shí)現(xiàn)硬件電路設(shè)計和制作好以后，需要對其進(jìn)行編程，以控制主控器進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集和存儲的操作5,pc機(jī)汽車黑匣子信息分析軟件的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)在事故發(fā)生之后，我們需要對事故發(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，采用fm24c64存儲器作為

25、實(shí)時快速數(shù)據(jù)存儲器。黑匣子硬件電路主要由主控器msp430及其外圍數(shù)據(jù)采集電路、fm24c64組成的數(shù)據(jù)存儲系統(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 主控制器簡介2.1.1 概述 msp430 系列是一個 16 位的、具有精簡指令集的、超低功耗的混合型單片機(jī)，在 1996 年問世，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）活動模式250a 1m

26、hz,2.2v; （2）待機(jī)模式0.7a; （3）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)時間不超過1s。l 十六位精簡指令結(jié)構(gòu)，62.5n 秒的指令執(zhí)行周期。l 基本時鐘模塊配置： （1）片內(nèi)高頻時鐘源，頻率高達(dá)16mhz并存有四個已經(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)字時鐘源增強(qiáng)型uart。具有波特率發(fā)生器、間隔檢測、幀錯誤檢測和自動地址檢測功能。400khz字節(jié)方式i2c通信端口和spi通信端口。l 帶有三個捕獲/比較器的16

27、 位定時器timer_a，timer_bl 通用串行通訊接口： （1）增強(qiáng)型的異步通訊，支持波特率自動檢測。 （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、自動掃描特性和數(shù)據(jù)傳送控制器l 22 個可編程的運(yùn)放oa0，oa1。l 掉電檢測（brownout detector)。l flash 存儲器高達(dá)32kb，ram 高達(dá)1kb。l 調(diào)試接口。l 串行在系統(tǒng)編程，無需外加編程電壓，可選擇燒斷熔絲來保護(hù)代碼。l 內(nèi)置自啟動引導(dǎo)程序（bootstrap loader)。l 在線仿真

28、模塊： （1）spy-bi-wire （2）4-wire jtag2.1.3 主要框圖圖2.1msp430方框圖2.2 isd2560芯片簡介美國isd公司的2500芯片，按錄放時間60秒、75秒、90秒和120秒分成isd2560、2575、2590和25120四個品種。isd2500系列和1400系列語音電路一樣，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)，所以錄放時間長；有10個地址輸入端(1400系列僅為8個)，尋址能力可達(dá)1024位；最多能分600段；設(shè)有ovf（溢出）端，便于多個器件級聯(lián)。2.2.1 dip封裝圖及各

29、引線端功能4圖2.2 dip封裝圖表2-1 各引線端功能引線端名稱功能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)字信號電源正極17、18mic、mic ref麥克風(fēng)輸入和輸出參考端19agc自動增益控制20、21ana in、out模擬信號輸入和輸出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)束信號輸出26xclk外部時鐘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，地址端就

30、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)志在全部語音錄放結(jié)束時，給出eom標(biāo)志a2/m2未用當(dāng)工作模式 操作時，此端應(yīng)接低電平a3/m3循環(huán)放音從0地址開始連續(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)允許信號中止a6/m6按鈕控制簡化器件接口使用操作模式時需要注意兩點(diǎn):1、所有操作模式下的操作都是從0地址開始，以后的操作根據(jù)模式的不同，而從相應(yīng)的地址開始工作。當(dāng)電路中錄音轉(zhuǎn)放音或進(jìn)入省電狀態(tài)時，地址計數(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，ce

31、電平變低的任何時間執(zhí)行操作模式操作。如果下一片選周期msb（ab,a9）地址位中有一個(或兩個)變?yōu)榈碗娖?，則執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來設(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位非易失性存儲器。鐵電隨機(jī)存儲器（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，相對于eeprom或其他非易失性存儲器，fram具有系統(tǒng)可靠性更高，結(jié)構(gòu)更簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)。與eeprom系列不同的是，fm24c64以總線速度進(jìn)行寫操作，無須延時。數(shù)據(jù)發(fā)到fm24c64后直接寫到具體的單元地址， 下一個總線操作可以立

32、即開始。fm24c64可以支持1萬億次讀寫次數(shù)，或者是eeprom的1百萬倍。以上的這些特性使得fm24c64對于某些非易失性應(yīng)用場合非常理想，在這些場合，系操作頻率及讀寫速度要求非常高。舉例來說，數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中，系統(tǒng)對寫周期的要求很高，eeprom較長的寫入周期可能會導(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)

33、到了總線速度，沒有寫入延時時間，所以可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時信息存儲，在汽車運(yùn)行發(fā)生意外時，能夠存儲準(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，使整個電路板小型化，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?，信息可以在常溫下保留時間近10年。fm24c64鐵電存儲器與msp430的接線簡圖如圖2.4所示:圖2.4 接線圖2.4 時鐘芯片簡介2.4.1 概述pcf8583是一款帶有256個字節(jié)的時鐘/日歷芯片。地址

34、和數(shù)據(jù)通過i2c總線傳輸。在每次對數(shù)據(jù)字節(jié)的讀或?qū)懖僮骱?，?nèi)建的字地址寄存器自動增加。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器件連接到總線上。    內(nèi)置的32.768khz振蕩器和ram的前8個字節(jié)用于時鐘/日歷和計數(shù)器功能。接下來的8個字節(jié)可作為報警寄存器或當(dāng)作ram來使用。剩下的240個字節(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年日歷時鐘，可選24小時或12小時格式l 32.768khz或50hz時基l 串行i2c總

35、線接口l 256字節(jié)ram，字節(jié)地址可自動增加具有可編程的鬧鐘、定時和日歷功能2.4.3 功能框圖圖2.5 功能框圖第三章 汽車黑匣子硬件系統(tǒng)設(shè)計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)采集單元完成對汽車行駛狀態(tài)最為關(guān)鍵的幾個信號的采集，主控器協(xié)調(diào)各相關(guān)部件的協(xié)同工作并完成對信息的處理，數(shù)據(jù)存儲單元以一定的存儲方式存儲數(shù)。3.2 數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計3.2.1 汽車速度信號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)動的渦輪軸轉(zhuǎn)盤上的一對永久磁鋼產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，因該磁

36、場的作用在霍爾傳感器中產(chǎn)生脈沖信號，其頻率與車速成正比(對確定的車型，比例常數(shù)一定)。接著該脈沖信號經(jīng)過放大，光電隔離和整形送至mcu定時計數(shù)。速度脈沖信號根據(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新的速度傳感器，用來把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號，系統(tǒng)終端就接收此速度脈沖信號;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，不需要另外配置速度傳感器。速度脈沖信號是汽車在行使?fàn)顟B(tài)下發(fā)出的脈沖信號，車輪每旋轉(zhuǎn)一圈就會發(fā)出一個脈沖信號，經(jīng)檢測此脈沖信號為比較規(guī)則的矩形波信號，經(jīng)過簡單的處理，單片機(jī)可以非常方便的檢測到此脈沖

37、信號10。速度脈沖信號的檢測電路如圖3.2所示。圖中速度信號接汽車速度傳感器的輸出，pulse信號送mcu的外部中斷口。圖3.2汽車速度信號處理電路因?yàn)樗俣让}沖信號是直接從汽車發(fā)出的，由于汽車環(huán)境的惡劣，該速度脈沖信號會有非常多的抖動，脈沖信號會在不停的產(chǎn)生很多的尖峰電壓，而且在汽車高速行駛時情況會更加惡劣，速度脈沖信號就會對電路產(chǎn)生更多的高頻干擾，所以不能將此脈沖信號直接加載到系統(tǒng)上，必須進(jìn)行隔離，抑制高頻干擾。對此本系統(tǒng)使用的是toshiba公司生產(chǎn)的光藕合器件tlp521,tlp521的前端的led的開啟電壓最低只要1.0v，最大1.3v時便可以開啟，使tlp521的后端三極管導(dǎo)通。由于

38、不同汽車的速度傳感器發(fā)出的速度脈沖信號的值及波形完全不同，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)車測試發(fā)現(xiàn)有的汽車發(fā)出的速度脈沖信號的幅值只有2.4v左右，而有些汽車發(fā)出的速度脈沖信號的幅值卻可能達(dá)到8v左右，所以電路中就必須對此有所考慮使得電路對不同的車型、不同的脈沖信號都可以準(zhǔn)確檢測到。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，本系統(tǒng)使用的速度檢測電路在輸入脈沖的幅值大于2.0v時，便可以使tlp521導(dǎo)通，mcu就可以檢測到完整的脈沖波形。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)車測試時，無論在低速的狀態(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)確的檢測到速度信號。經(jīng)過速度檢測電路的速度脈沖信號被送到mc

39、u的一個中斷口，采用中斷計數(shù)。經(jīng)反復(fù)測試速度脈沖信號經(jīng)過圖3.4所示的速度檢測電路后，頻率沒有任何的改變，送給mcu的脈沖信號與輸入系統(tǒng)的脈沖信號的頻率完全一樣，送給mcu的速度脈沖信號是標(biāo)準(zhǔn)的方波信號，其幅值最大為5v左右，最小為0.3v左右，mcu完全可以準(zhǔn)確的檢測到此脈沖信號。本系統(tǒng)中設(shè)置有一個汽車系數(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)，每一個脈沖表示車輪轉(zhuǎn)過一圈。不同的車型對應(yīng)著不同的k值，比如，在實(shí)車測試時，上海大眾生產(chǎn)的passat2.0所測得的k值為4190，東南汽車生產(chǎn)的freeca車所測得的k值就為5120，而上海通用生產(chǎn)的別克君威所測得的k值為6640。k值

40、測試的方法非常簡單，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)會在行使的過程中記錄這一段歷程中汽車發(fā)出的總的脈沖數(shù)，然后用這個總的脈沖數(shù)除以里程數(shù)，就可以計算出該車的k值。當(dāng)然這個過程都是由該系統(tǒng)自動完成的，不需要人工進(jìn)行計算。在測試k值時由于每次都會產(chǎn)生一些誤差，所以應(yīng)該多測試幾次取平均值，這會使得取得的k值更加準(zhǔn)確。系統(tǒng)計算速度和里程時都是使用該k值進(jìn)行計算的。速度和里程的計算方法如下可以定時一段時間(比如5分鐘，本系統(tǒng)使用的10分鐘)計算一次里程，中斷會不停的對速度脈沖進(jìn)行計數(shù)，用5分鐘內(nèi)計數(shù)到的脈沖總數(shù)除以該車的k值，就是汽車在這段時間內(nèi)所行駛的歷程數(shù)，然后再把這個值累加到總

41、里程中進(jìn)行存儲就可以了。速度的計算方法如下，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)際處理速度是每0.2s計算一次速度)，這就可以利用每秒鐘所計得的速度脈沖數(shù)來計算速度，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表示汽車一個小時能發(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的汽車速度，單位是km/h。3.2.2 汽車開關(guān)量的采集本系統(tǒng)中要采集的汽車開關(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個開關(guān)量。由于這些開關(guān)量同速度脈沖信號一樣直接由汽車發(fā)出，同樣如果把這些信號直接加載給系統(tǒng)的mcu來處理

42、就會產(chǎn)生很多的干擾，而且由于不同型號的車輛這些開關(guān)量信號的不同，所以必須向處理速度傳感器信號一樣要對這些開關(guān)量信號進(jìn)行隔離處理，然后再發(fā)送給mcu來處理。汽車開關(guān)量信號的處理電路如下圖3.3所示。本電路依然使用tlp521來對開關(guān)量進(jìn)行隔離，因?yàn)橛?路開關(guān)量信號需要采集，而本系統(tǒng)又?jǐn)U展了兩路采集電路保留用來滿足不同客戶的需求，所以一共就有11路開關(guān)量需要采集，本系統(tǒng)中是將8路開關(guān)量經(jīng)過tlp521后連接到一個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)總線也通過一個tpic6b595n連接到mcu，mcu通過片選兩個tpic6b595n

43、來分別處理lcd和8路開關(guān)量。本系統(tǒng)對汽車開關(guān)量的記錄是在在記錄汽車停車前20s速度數(shù)據(jù)時與速度一起記錄的。停車前20s的數(shù)據(jù)是每個0.2s記錄一次速度，同時要記錄此時的汽車開關(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)的處理時有了充分的事實(shí)依據(jù)。·圖3.3開關(guān)量信號采集處理電路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

44、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)正比于絕對溫度k,有些則正比于攝氏溫度或華氏溫度u。一些正比于攝氏溫度的芯片在使用單電源電壓時也能用于檢測負(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格和使用簡單的優(yōu)勢繼續(xù)為大眾所采用。圖3.4 溫度采集處理電路73.2.4 語音采集電路數(shù)碼語音芯片選用的是isd2500系列單片語音錄放集成電路isd2560，它具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無須專用的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。錄音時間為60 s，能重復(fù)錄放達(dá)10萬次。芯片采用多電平直接模

45、擬量存儲專利技術(shù)，省去了a/d、d/a轉(zhuǎn)換器。每個采樣值直接存儲在片內(nèi)單個eeprom單元中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、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，供錄音時使用。圖3.5 語音采集處理電路3.3 數(shù)據(jù)存儲單元設(shè)計3.3.1 數(shù)據(jù)存儲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)存儲芯片應(yīng)具有掉

46、電長時間保存數(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)把電場加到鐵電晶體材料上，晶陣的中心原子會沿著電場方向運(yùn)動，到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。這一特殊材料使得鐵電存儲產(chǎn)品同時擁有隨即存取存儲器(ram)和非易失存儲產(chǎn)品的特性，并提供了一個嶄新的儲存器產(chǎn)品：一個非易失性的ram。理想的存儲器產(chǎn)品應(yīng)該是高集成度、快速讀寫、低成本、具有無限讀寫周期的非易失存儲器，本課題采用fm24c64鐵電存儲器比較符合這些特點(diǎn)。3.3.2 fm24c64鐵電存儲器電路的實(shí)現(xiàn)8鐵電存儲器fm24c64，是一種64k非易失性的存儲器，該芯片具有速度快、可靠性高、保存時間長

47、的優(yōu)點(diǎn)。fm24c64鐵電存儲器可以和其他ram存儲器一樣，自由儲存信息，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，反復(fù)擦寫10萬次。另外，不同于普通的存儲器，它通過數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)，基本沒有延時，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。存儲空間如果已滿，就會通過接口把鐵電存儲器所有信息傳給大容量存儲器?；谶@種性能，fm24c64存儲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)時數(shù)據(jù)的直接存儲介質(zhì)。同時，fm2

48、4c64鐵電存儲器是支持i2c總線協(xié)議的數(shù)據(jù)存儲器。fm24c64的a1,a2為芯片的地址引腳(fm24c64的容量為512*8位，沒有用到此2個引腳，在系統(tǒng)中將其接地，wp位寫保護(hù)線，如果與vdd相連，則對上半部分存儲器的寫操作就被封鎖，而對下半部分存儲器的讀/寫操作可以正常進(jìn)行，這時被保護(hù)部分可以作為串行只讀存儲器使用。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)線和時鐘線。圖3.6 存儲器電路3.4 時鐘電路設(shè)計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，自動增量的地址寄存器，32.768khz振蕩器，分頻器，

49、上電復(fù)位電路和i2c總線接口。ram的頭8個字節(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，01h-07h單元為時鐘計數(shù)器，地址為08h-ofh的單元可以編程為空閑單元或時鐘寄存器。本系統(tǒng)中我們只使用了pcf8583的時鐘功能和ram，鬧鐘功能沒有用。通過置位控制/狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來選擇32.768khz時鐘方式，50hz時鐘方式或計數(shù)器方式。在日歷時鐘方式中，百分之一秒、秒、分、時、日、月、年和星期都是以bcd碼存放的，定時計數(shù)器存儲的最大數(shù)為99天。加電時，i2c總線接口、控制/狀態(tài)寄存器和時鐘計數(shù)器均被復(fù)位，復(fù)位以后為32.768khz時鐘方式，

50、24小時格式，初始時間為1月1日零點(diǎn)中斷線開路。當(dāng)電源電壓低于一定值時(典型值為1.9v)產(chǎn)生對i2c接口的復(fù)位信號，但該復(fù)位信號對控制/狀態(tài)寄存器和計數(shù)器沒有影響。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，芯片會選擇vcc供電，當(dāng)vcc掉電時，各用電池bt1會自動為芯片供電，而且當(dāng)電池容量不足時vcc還可以為電池供

51、電，這就保證了pcf8583無論在什么情況下都可以安全穩(wěn)定的工作，絕不會因?yàn)榈綦姸贡４娴臄?shù)據(jù)丟失。圖3.7 時鐘產(chǎn)生電路3.5 lcd液晶顯示隨著信息技術(shù)、計算機(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法比擬的理想顯示終端，通過與計算機(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

52、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)cdmodule”,簡稱“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便，程序?qū)崿F(xiàn)起來也比較簡單。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程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時顯示，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)時時鐘，溫度。通過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

53、性能上完全滿足系統(tǒng)的要求，可以在這個操控屏上實(shí)現(xiàn)國標(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)過了高低溫測試，可以在低溫-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單明了，并且配合led及蜂鳴器來提醒司機(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“事故”發(fā)生后，在通過“黑匣子”分析“事故”原因前，必須先將其內(nèi)部存儲的歷史數(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)是只需一對傳送線，這

54、樣就大大降低了傳送成本。盡管串行通信的速率相對于并行通信來說較低，但在黑匣子傳輸數(shù)據(jù)的過程中，對速率要求不高，故串行通信是比較合適的選擇。從數(shù)據(jù)傳輸方向來看，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)向二個方向中的任一方向傳送，但每次只能有一個站發(fā)送，另一個站接收:全雙工通信有兩條傳輸線，允許兩個方向的同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本設(shè)計中，汽車行駛記錄儀通過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，通信過程符合rs-232c標(biāo)準(zhǔn)3.6.1 rs232標(biāo)準(zhǔn)目

55、前最常用的串行通信總線接口是美國電氣工業(yè)協(xié)會(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，其過程如圖3.7所示?？紤]到低功耗的要求，我們選用了maxim公司生產(chǎn)的max232芯片來完成這一轉(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,r1