車輛行駛記錄儀的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ )存檔日期：存檔編號(hào)：本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論 文 題目：車輛行駛記錄儀的設(shè)計(jì)姓名：學(xué)院：電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器班級(jí)、學(xué)號(hào)：指 導(dǎo) 教師：江蘇師范大學(xué)教務(wù)處印制摘要隨著我國(guó)國(guó)民收入的逐漸增長(zhǎng),汽車也逐漸走進(jìn)了龐大的家庭消費(fèi)市場(chǎng)，汽車的迅速普及，給車輛行駛記錄儀帶來(lái)了很大的發(fā)展空間。本設(shè)計(jì)就記錄儀的功能實(shí)現(xiàn)與拓展進(jìn)行深入的研究。設(shè)計(jì)首先實(shí)現(xiàn)對(duì)行車速度等行駛參量的實(shí)時(shí)測(cè)量、顯示與存儲(chǔ)的功能，并結(jié)合了應(yīng)用前景廣泛的 GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)為車輛用戶提供遠(yuǎn)程監(jiān)控、實(shí)時(shí)定位、超速報(bào)警以及防盜報(bào)警等實(shí)用

2、的拓展功能。設(shè)計(jì)首先概述了車輛行駛記錄儀的設(shè)計(jì)要求，并給出系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)首先介紹了測(cè)量行駛記錄儀的行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)與趨勢(shì)，并對(duì)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)產(chǎn)品的功能優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了概括，并在整個(gè)行業(yè)產(chǎn)品現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上提出了本設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 硬件部分設(shè)計(jì)采用了 TI 公司 MSP430F149 單片機(jī)為微控制器 ,根據(jù)車輛行駛記錄儀的要求對(duì)系統(tǒng)的主控模塊、液晶顯示模塊、行車數(shù)據(jù)采集測(cè)量模塊、 GPS 接收定位模塊、 GSMGPRS 無(wú)線通信模塊以及防盜報(bào)警等模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì) 1。軟件設(shè)計(jì)以 IAR for MSP430 為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，結(jié)合 430 系列單片機(jī)強(qiáng)大的在線調(diào)試能力，以 C 語(yǔ)言為編程語(yǔ)言編寫

3、出實(shí)用程序。軟件設(shè)計(jì)部分根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能給出了系統(tǒng)各個(gè)部分的程序流程圖，并對(duì)重難點(diǎn)程序設(shè)計(jì)部分給出了實(shí)際調(diào)試成功的設(shè)計(jì)程序。結(jié)尾部分從技術(shù)角度對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)性的探討。關(guān)鍵詞： MSP430F149 單片機(jī)GPSGSMGPRS低功耗AbstractIn recent years, as the economy continues to develop, car gradually into the , personal automobile consumption of the car, the vehicle traveling data recorder is a big space fo

4、r development . Now vehicle traveling data recorder on the market presents a state of vigorous development, therefore, the design of the vehicle traveling data recorder were studied.Design and implementation of vehicle speed, other status information time, mileage and vehicle-related basic functions

5、 ofrecording, storage, etc., andtheintegration ofGPS(GlobalPositioning System) technology, GSM GPRS communications technology and other discusses in detail the design andimplementation of vehicle recorder system introduces the research background, research status and domestic and foreign cars record

6、er summarized, on the basis of the contents of the proposed researchtopic. Theuses TI's low-power America's MSP430F149 single chipmicrocontroller, vehicle travelingdatarecorder based on therequirements of the system's control module, speed module, GPSpositioning module receives, GSMGPRS

7、communication moduleand burglar alarm and other modules of the design, and the final plan was described and details of implementation with the principles of the major functional components.Software designed to IAR for MSP430 development platform, with C language programming language with powerful de

8、bugging capabilities msp430 microcontroller design utility. Software design flow chart of the detailed description of each module, and part of the process. Finally, from a technical point of view the design are summarized.Keywords: MSP430F149 microcontrollerGPSGSMGPRSLow power consumption目錄摘 要.IAbst

9、ract.II1 緒論.11.1課題研究背景及意義 .11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . .11.3本論文的主要工作 . .22 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .32.1系統(tǒng)功能 . .32.2微控制器的選擇 .32.3系統(tǒng)方案確定 . .43 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .53.1主控模塊設(shè)計(jì) . .53.1.1 SD 卡接口設(shè)計(jì) .53.1.2電源模塊 . .53.2溫度數(shù)據(jù)的采集與處理 .63.3交互電路設(shè)計(jì) . .73.3.1液晶顯示電路設(shè)計(jì) .73.3.2按鍵控制電路設(shè)計(jì) . .83.4 GPS 定位電路設(shè)計(jì) .83.5無(wú)線通訊模塊設(shè)計(jì) . .93.5.1無(wú)線通訊方案選擇 .93.5.2無(wú)線通訊方案方案確定 .93.6速

10、度測(cè)量模塊電路設(shè)計(jì) .113.6.1車輛行駛記錄儀的車速測(cè)量要求 .113.6.2車速測(cè)量原理 . .113.7汽車報(bào)警模塊 . .124 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)134.1 軟件整體設(shè)計(jì)思想 .134.2 主程序流程圖 .134.3 子程序程序設(shè)計(jì) .14測(cè)速子程序設(shè)計(jì) .14基于 GPS 接收系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)15軟件子程序設(shè)計(jì)16顯示子程序設(shè)計(jì) .17溫度測(cè)量子系統(tǒng)設(shè)計(jì)19報(bào)警模塊的軟件流程圖215 結(jié)論22致 謝23參考文獻(xiàn)24附錄一：電路圖26附錄二：系統(tǒng)實(shí)物28附錄三：元器件清單291 緒論1.1 課題研究背景及意義隨著我國(guó)國(guó)民收入的逐漸增長(zhǎng)，個(gè)人汽車市場(chǎng)也日益繁榮，對(duì)于人們出行來(lái)說(shuō)，是一個(gè)極大的

11、便利。但是與此同時(shí)，我國(guó)的汽車交通事故也在逐年增加，隨著技術(shù)手段的不斷發(fā)展，車輛行駛記錄儀被認(rèn)為是一種可以有效降低交通事故發(fā)生率的車載設(shè)備。車輛行駛記錄儀能夠?qū)囕v行駛速度、 里程等行車參量實(shí)時(shí)測(cè)量 2，還能對(duì)駕駛員進(jìn)行超速提醒，這對(duì)降低汽車交通事故發(fā)生率起到了積極的作用，配合衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ GPS）和無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)， 還可以實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程防盜報(bào)警以及運(yùn)輸公司可以遠(yuǎn)程了解和監(jiān)控各個(gè)車輛的實(shí)時(shí)位置與狀態(tài)，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)配置，進(jìn)行遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)管理。目前車輛行駛記錄儀已經(jīng)在個(gè)人用戶和商業(yè)用戶中逐漸被廣泛使用。目前國(guó)內(nèi)車輛行駛記錄儀市場(chǎng)上還主要有低端的車輛行駛記錄儀為主，這些記錄儀一般只有簡(jiǎn)單的測(cè)量行車速

12、度、里程等簡(jiǎn)單的功能，而高端行車記錄儀雖然功能豐富，但造價(jià)昂貴、安裝復(fù)雜不變，限制了其市場(chǎng)推廣速度，本設(shè)計(jì)的目的即在于設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線通訊功能和 GPS 定位功能與一體的車輛行駛記錄儀的一套完整方案。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀二十世紀(jì)三十年代初期，德國(guó)首先制造出了人類歷史上第一臺(tái)行駛記錄儀，這臺(tái)車輛行駛記錄儀是紙盤式的記錄儀。隨后歐洲國(guó)家逐步明確要求在要害行業(yè)和汽車運(yùn)輸行業(yè)必須安裝車輛行駛記錄儀，這些都促進(jìn)了車輛行駛記錄儀的普及工作。由于建國(guó)初期中國(guó)的汽車制造業(yè)基底較薄，因此國(guó)內(nèi)汽車的輔助設(shè)備車輛行駛記錄儀的應(yīng)用的更晚，大約在1990 年，國(guó)內(nèi)車輛行駛記錄儀的使用才逐漸推廣開(kāi)來(lái)。隨著汽車電

13、子行業(yè)的迅猛發(fā)展，車輛行駛記錄儀也逐漸隨著技術(shù)的發(fā)展潮流不斷改進(jìn)，由最初的簡(jiǎn)單的紙盤式行駛記錄儀，到如今的高精度、多功能的電子式記錄儀，從最初的僅記錄速度、里程等功能單一的記錄儀到如今的和汽車導(dǎo)航、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能監(jiān)控等高級(jí)功能結(jié)合在一起的高端車輛行駛記錄儀。 但受制于高端車輛行駛記錄儀的高昂價(jià)格，目前個(gè)人汽車市場(chǎng)的中低端車輛行駛記錄儀的市場(chǎng)占有率較高，而配備有GPS 定位導(dǎo)航、遠(yuǎn)程終端控制等高級(jí)功能的車輛行駛記錄儀市場(chǎng)占有率較低，一般用于交通運(yùn)輸行業(yè)。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常見(jiàn)的車輛行駛記錄儀總體上來(lái)說(shuō)有兩種類型：一種是獨(dú)立式行車記錄儀和另一種是將行車記錄儀與GPS 定位系統(tǒng)合二為一的，它們基本上用 S

14、D 卡錄制，采集的車輛行駛數(shù)據(jù)可以方便的用電腦讀出，方便查看，都能滿足一般的行車記錄需求，安裝簡(jiǎn)單方便。目前市面上大部分行車記錄儀除了能實(shí)現(xiàn)諸如行車速度、里程和溫度等基本的車輛行駛參量的實(shí)時(shí)測(cè)量顯示外，很多高端的行車記錄儀還具有防盜報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等實(shí)用的高級(jí)作用。但目前市場(chǎng)上的車輛行駛記錄儀的功能多種多樣、質(zhì)量參差不齊、價(jià)格也高低不同，諸多設(shè)計(jì)上達(dá)不到行車記錄儀的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，還缺乏統(tǒng)一的規(guī)范，系統(tǒng)的穩(wěn)定性有待提高、相關(guān)軟硬件設(shè)計(jì)還有優(yōu)化提高的空間。1.3 本論文的主要工作設(shè)計(jì)主要的研究?jī)?nèi)容：（1）按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量車輛行駛里程、溫度、速度等行車信息；（2）對(duì)相關(guān)行車信息進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、既可以通過(guò)無(wú)

15、線通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸行車數(shù)據(jù)也可以通過(guò)SD 接口輸出數(shù)據(jù)；（3）結(jié)合 GPS 技術(shù)和無(wú)線通訊技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程防盜報(bào)警和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽唬?）能輔助事故記錄與分析，能夠記錄汽車事故發(fā)生的汽車各種行車信息等情況，為交警處理汽車交通事故提供判斷依據(jù)；（5）可對(duì)汽車司機(jī)疲勞駕駛、車輛行駛超速等違章問(wèn)題進(jìn)行報(bào)警提示3，對(duì)預(yù)防道路交通事故發(fā)生，保障行車安全，起到非常關(guān)鍵的作用；（6）采用 micro SD 卡拓展作為行車信息的存儲(chǔ)與更新；2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)功能中華人民共和國(guó)在 2003年實(shí)行汽車行駛記錄儀標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車輛行駛記錄儀應(yīng)具有以下功能 4:（1）自檢功能 ;（2）能夠?qū)π旭傑囕v的行駛速度、里

16、程等車輛進(jìn)行測(cè)量與存儲(chǔ)5;（3）能夠識(shí)別車輛駕駛員的身份，實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警、疲勞駕駛報(bào)警功能;（4）測(cè)量數(shù)據(jù)可以通過(guò)液晶等顯示屏顯示;（5）具有人機(jī)交互的功能，可以通過(guò)按鍵控制執(zhí)行的功能;（6）數(shù)據(jù)通信功能。2.2 微控制器的選擇（1）方案一：采用MCS51 系列單片機(jī)作為微控制器采用 STC89C52 作為微控制器， STC89C52 是 STC 公司早年生產(chǎn)的一種拓展型的 8 位微控制器。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉且MCS-51 系列是最早引入國(guó)內(nèi)的單片機(jī)系列，在國(guó)內(nèi)有著極其廣泛的應(yīng)用，設(shè)計(jì)范例經(jīng)典，設(shè)計(jì)方案成熟，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的低端行車記錄儀產(chǎn)品大多采用這一微控制器。但是其CPU 運(yùn)算能力較差、不易拓

17、展、外圍接口模塊不足且IO 口不能滿足本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求，顯然不能滿足此設(shè)計(jì)的要求。（2）方案二：采用TI 公司的 MSP430 系列單片機(jī)采用 MSP430F149 單片機(jī)為微處理器， msp430系列單片機(jī)是由是美國(guó)德州儀器（ TI ）九十年代推出的主打超低功耗的十六位單片機(jī)，具有豐富的片內(nèi)片外接口。其主要特點(diǎn)是處理能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快及超低功耗等特點(diǎn)。內(nèi)部的看門狗定時(shí)器可以保證在程序跑飛時(shí)自動(dòng)的復(fù)位使程序重新開(kāi)始執(zhí)行，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性；硬件 USART 串行總線接口可以進(jìn)行UART 異步串行通信方式和I2C同步串行通信方式；本設(shè)計(jì)需要較多的通訊接口和較多的IO 端口連接外圍拓展模塊，如 US

18、B 通訊接口、 SD 卡接口、顯示交互模塊、按鍵交互模塊、聲光報(bào)警模塊、 GPRS 通訊模塊等。另外， MSP430 系列單片機(jī)有較多的中斷，有不同的優(yōu)先級(jí)，利用這些中斷源可以在軟件上采用中斷觸發(fā)機(jī)制，這樣可以實(shí)現(xiàn)超低功耗的特點(diǎn)。綜上考慮了設(shè)計(jì)的硬件要求以及MSP430F149 使用廣泛、性價(jià)比高等特點(diǎn)，最終設(shè)計(jì)選用 MSP430 系列的 MSP430F149 單片機(jī)作為系統(tǒng)的微控制器。2.3 系統(tǒng)方案確定設(shè)計(jì)采用 MSP430F149 單片機(jī)為微處理器，通過(guò)外接電路包括霍爾測(cè)速模塊、 USB 通訊接口、 SD 卡接口、 LCD 顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、按鍵交互模塊、GPS 接收機(jī)定位模塊 6

19、和無(wú)線通訊通訊模塊組成具有實(shí)用價(jià)值的低功耗的行車記錄儀系統(tǒng)。系統(tǒng)總體框圖如圖2-1 所示：電源模塊八路開(kāi)關(guān)量輸入GPS接收模塊測(cè)速頻率量輸入GSM/GPRS通訊模塊模擬量輸入MSP430F149單片機(jī)LCD 顯示模塊溫度測(cè)量模塊按鍵交互模塊存儲(chǔ)模塊復(fù)位電路圖 2-1時(shí)鐘電路系統(tǒng)總體框圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)以MSP430F149單片機(jī)為核心，與集成霍爾元件模塊組成測(cè)速模塊、與液晶LCD12864 組成系統(tǒng)顯示模塊、 與 DS18B20組成車溫測(cè)量模塊、 與SD卡接口組成系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊、與蜂鳴器和三極管組成的報(bào)警電路組成系統(tǒng)的報(bào)警模塊、與SIM900A 組成系統(tǒng)的 GSMGPRS 通訊模塊以及與 GAR

20、MIN 公司的 GPS15組成定位接收模塊構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。3.1 主控模塊設(shè)計(jì)卡接口設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用外接 SD 卡進(jìn)行行車相關(guān)信息的存儲(chǔ)與定期更新。MSP430F149單片機(jī)通過(guò)串行外設(shè)協(xié)議總線與SD 卡插槽進(jìn)行連接， 串行外設(shè)協(xié)議總線只需四根線即可完成通訊， 串行外設(shè)協(xié)議總線以主從方式工作，在單片機(jī)與 SD 卡通訊為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，所以不需要進(jìn)行尋找操作， 所以便于讀取各種SD 卡的數(shù)據(jù)信息。SD 卡接口電路圖如圖3-1 所示：圖 3-1SD 卡接口電路圖電源模塊車輛行駛記錄儀一般使用車載電源來(lái)提供整個(gè)系統(tǒng)的電源，而一般的車載電源大都為12V 直流電源。本系統(tǒng)中MSP430 處理器的正常工作電壓為l

21、.8V-3.6V，GPS15 芯片的工作電壓為3.0V-5.5V，SIM900A 芯片的工作電壓要求為 3.2-4.8V，電流應(yīng)大于 2A,所以需要設(shè)計(jì)出由 12V 車載電源供電的電源電路 7。本設(shè)計(jì)采用降壓型穩(wěn)壓芯片 LM2596 ， LM2596 能夠輸出高達(dá) 3A 的驅(qū)動(dòng)電流 ,與此同時(shí)還具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。LM2596 分為固定輸出電壓和可調(diào)輸出電壓兩種類型，其中固定輸出電壓有3.3V 、5V 和 12V，而可調(diào)輸出電壓可以輸出 1.2V 到 37V 的各種電壓。LM2596 實(shí)現(xiàn) 12V 轉(zhuǎn) 3.3V 電壓原理圖如圖3-2 所示：圖 3-2電源電路電路圖3.2 溫度數(shù)據(jù)的采

22、集與處理采用集成的 DALLAS18B20 溫度傳感器，該傳感器是集成的數(shù)字式溫度傳感器，全部電路和元器件都集成在形如一只普通三極管大小的集成電路內(nèi)。且僅需占用兩個(gè) IO 口資源，轉(zhuǎn)換速度快，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度也滿足要求本設(shè)計(jì)的精度要求，且其測(cè)量分辨率可以調(diào)節(jié)，按照需要的精度要求選擇不同的分辨率，可選擇9 到 12 位不同的分辨率，分辨率越高，測(cè)量精度越高，但轉(zhuǎn)換速度也相應(yīng)的越慢，選擇任意分辨率都能完全滿足系統(tǒng)測(cè)量環(huán)境溫度的精度要求。由于其可用 3.0 5.5V 的寬供電電壓范圍，方便系統(tǒng)的供電電源設(shè)計(jì)，若用寄生電源供電方式可以直接通過(guò)與微處理器IO 口的數(shù)據(jù)線供電， 這樣外接連線更加便捷

23、。DS18B20 與 MSP430F149 連接的電路圖如圖3-3 所示：圖 3-3 DS18B20 接口原理圖3.3 交互電路設(shè)計(jì)液晶顯示電路設(shè)計(jì)器件選擇：采用8 位并行、帶中文字庫(kù)LCD12864 作為顯示輸出模塊，LCD12864 最低至 3.0V 電源電壓供電，可以直接其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，足以顯示本設(shè)計(jì)中需要的全部數(shù)據(jù)與提示漢字等，MSP430F149 單片機(jī)片內(nèi)外圍接口電路可以直接連接LCD12864 。MSP430 單片機(jī)與液晶 LCD12864 的連接電路圖如圖3-4 所示：圖 3-4 LCD12864 連接電路圖按鍵控制

24、電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中使用按鍵實(shí)現(xiàn)基本的系統(tǒng)復(fù)位、控制顯示和執(zhí)行選擇操作等功能。按鍵通過(guò)一個(gè)5.1K 的電阻連接到 3.3V，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)， IO 檢測(cè)到電平，當(dāng)有按鍵被按下時(shí)， IO 檢測(cè)到低電平，通過(guò)軟件延時(shí)去抖電路判斷是否有按鍵按下，并執(zhí)行相應(yīng)的程序。鍵盤的接口電路圖如圖3-5 所示：圖 3-5 按鍵接口電路圖3.4 GPS 定位電路設(shè)計(jì)GPS 是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。GPS 定位系統(tǒng)組成部分主要包括用戶接收機(jī)、空間衛(wèi)星和地面控制部分8。本系統(tǒng)采用了GPS 接收芯片，將得到的包含位置的信息通過(guò)UART異步串行通信協(xié)議傳輸給MSP430F149 處理器進(jìn)行處理，獲得實(shí)時(shí)車輛行駛經(jīng)度、緯度和

25、方向等信息。本系統(tǒng)中GPS 接收模塊使用GARMIN 公司的 GPS15 接收模塊。 GPS15 有 FLASH 閃存，不需要在程序中設(shè)計(jì)時(shí)初始化。目前商用的 GPS 模塊 ,大都支持 12 通道 ,采用 CA 編碼和 NMEAO183 協(xié)議 ,通過(guò) RS232 接口控制 7。 GPS15 與 MSP430F149 的連接框圖如圖 3-6 所示：圖 3-6 GPS 接口原理框圖3.5 無(wú)線通訊模塊設(shè)計(jì)無(wú)線通訊方案選擇（1）方案一：采用藍(lán)牙傳輸近場(chǎng)無(wú)線通訊模塊藍(lán)牙通信方式是一種應(yīng)用十分廣泛的通訊方式，在手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品中應(yīng)用十分廣泛，無(wú)需移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)支持、無(wú)需客戶付費(fèi)和低功耗是藍(lán)牙傳輸?shù)闹饕?/p>

26、優(yōu)點(diǎn)。但是藍(lán)牙通訊技術(shù)距離比較短，手機(jī)內(nèi)藍(lán)牙通訊接收距離一般為十五米以內(nèi)。雖然傳輸速度可以滿足一般的傳輸要求，而車載無(wú)線通訊的目的是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，監(jiān)控中心與車輛的位置一般很遠(yuǎn)且不固定，故藍(lán)牙通訊模塊不適合本設(shè)計(jì)。（2）方案二：采用基于GSMGPRS 網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通訊模塊GPRS 是通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service)簡(jiǎn)稱 9，屬于 2.5G 通訊技術(shù)，介于第二代和第三代移動(dòng)通訊技術(shù)之間。GPRS 是 GSM的延續(xù)，GPRS 的傳輸速率可提升至56 甚至 114Kbps，可以滿足車輛行駛信息、位置信息和報(bào)警信號(hào)的傳輸，且實(shí)用性高，不過(guò)使用者需要支付一定的

27、傳輸費(fèi)用。綜合系統(tǒng)的實(shí)際需求以及不同通訊技術(shù)的技術(shù)特性，本設(shè)計(jì)采用GSMGPRS 無(wú)線通訊技術(shù)作為系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線通訊與數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵞K。測(cè)量行駛記錄儀需要通過(guò)無(wú)線通訊模塊與外界通訊實(shí)現(xiàn)將行車信息和GPS定位信息等發(fā)送至遠(yuǎn)程終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能、遠(yuǎn)程防盜報(bào)警等功能,并根據(jù)設(shè)計(jì)需要還可以實(shí)現(xiàn)接收遠(yuǎn)程終端發(fā)出的短消息或遠(yuǎn)程命令,滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求，按服務(wù)中心或用戶的需求完成控制要求。無(wú)線通訊方案方案確定無(wú)線通信模塊采用 SIMCom 公司的 SIM900A 芯片， SIM900A 是專為中國(guó)和印度市場(chǎng)設(shè)計(jì)的一款雙頻 GSMGPRS 模塊。其性能穩(wěn)定、性價(jià)比高。SIM900A有通訊接口、 SIM 卡接

28、口、語(yǔ)音接口、鍵盤接口和顯示接口，可以實(shí)現(xiàn)短信息收發(fā)、數(shù)據(jù)傳輸通訊等功能。SIM900A 模塊結(jié)構(gòu)如圖 3-7 所示：GSMGPRS 無(wú)線通訊模塊電路由 SIM900A 芯片及其外圍接口電路組成， 外圍電路主要包括電源部分、 音頻接口電路、串口通信電路及 SIM 卡接口電路 10。電源部分需要 2A 以上的供電電流，以保證模塊正常工作。 MSP430F149 通過(guò)串口 UART1 與 SIM900A 進(jìn)行異步串行通信 , 程序上通過(guò)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn) AT 指令，實(shí)現(xiàn)收發(fā)短信、傳輸數(shù)據(jù)的功能 7。 GSMGPRS 無(wú)線通訊需要連接有效的 SIM 卡才能正常的工作， 且通過(guò) SIM 卡進(jìn)行資費(fèi)的清算。

29、SIM900A 支持并不支持電信卡的 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)。 SIM900A 與 SIM 接口電路圖如圖 3-8 所示：電源SIM 卡天線GSM/GPRS 模塊音頻電路串口通訊圖 3-7 GSMGPRS模塊結(jié)構(gòu)圖F VCC_4RC35J8100nFSIMVCC1VCCGND5SIMRSTR112RSTVPP6SIMCLK37R15CLKI/OC2SIM-FC133PF33PFSIMDATAR1822RC4R5522pF43261SMF05CJ65J54RF132231CON3SMAD5LEDPOWKEY12R7341K56789101112131415161787 65 43 21 09 87 6

30、5 43266 66 66 66 65 55 55 55521 SC31DDDDDFDDTTTDDD1 1UO ONNNNNRNNAAANNEIITGGGGGG GBB BG GLPP AVV VteG G TnSGPIO10/KBC1 51PWRKEYPWRKEYOUTGPIO9/KBC25049DTRGPIO8/KBC2 48RIGPIO7/KBC347DCDGPIO6/KBC446DSRGND45CTSGND44RTSGPIO5/KBR0 43TXD_OGPIO4/KBR1 42RXD_IGPIO3/KBR241DISP_CLKGPIO2/KBR3DISP_DATAGPIO1/KBR44

31、039DISP_D/CGND38DISP_CSSCL37VDD EXTSDAD DAS36NRESETK TPWM2X XD TE35GNDRLTRDALSRPWM1P N_VD C RPE EC _ _ _D C CC TG GDM MM MMPNNNNI IP PI IDRBBN I II IIGMMSSLLAVDDGSSSSS89 01 23 45 67 89 01 234SIM 900A11 22 22 22 22 22 33 333AC32C TKTC ALSVDCRMMMMIIII4.7UFS SSS圖 3-8 SIM900A 與 SIM 接口電路3.6 速度測(cè)量模塊電路設(shè)計(jì)車輛行

32、駛記錄儀的車速測(cè)量要求中華人民共和國(guó)汽車行駛記錄儀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GBT19056 2003)對(duì)車速采集測(cè)量有如下強(qiáng)制規(guī)定：記錄儀應(yīng)能以1s 的時(shí)間間隔持續(xù)記錄并存儲(chǔ)車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)單位為千米每小時(shí)，最大測(cè)量速度應(yīng)大于220km");Delay_ms(300);延時(shí) 300msUart0Sends("AT+CMGF=1rn");短消息格式文本Delay_ms(300);延時(shí) 300ms此處為短信接收方電話號(hào)Delay_ms(300);延時(shí) 300msUart0Sends("yusheng");TXBUF0=0X1A;TXBUF_0Delay_m

33、s(20000);延時(shí) 2s顯示子程序設(shè)計(jì)LCD12864 模塊有并行和串行兩種連接方法，參考其芯片手冊(cè)時(shí)應(yīng)注意到LCD12864 與單片機(jī)串行連接方式與并行連接方式對(duì)應(yīng)不同的控制時(shí)序，本設(shè)計(jì)中因?yàn)橹恍枰騆CD12864 寫入數(shù)據(jù)與命令而無(wú)需讀取數(shù)據(jù)，因此只需設(shè)計(jì)出寫命令函數(shù)與寫數(shù)據(jù)函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的顯示要求，寫命令函數(shù)與寫數(shù)據(jù)函數(shù)如下：寫命令子函數(shù)void write_command(unsigned char command)LCD_DATA_DIR=0XFF;LCD_CON_DIR |=LCD_RW+LCD_RS+LCD_EN;LCD_CON_OUT &=(LCD_RW+LC

34、D_RS);delay();LCD_CON_OUT &=LCD_EN;LCD_CON_OUT |=LCD_EN;delay();LCD_DATA_OUT=command;delay();LCD_CON_OUT &=LCD_EN;delay();寫數(shù)據(jù)子函數(shù)void write_data(uchar data)LCD_DATA_DIR=0XFF;LCD_CON_DIR |=LCD_RW+LCD_RS+LCD_EN;LCD_CON_OUT |=LCD_RS;delay();LCD_CON_OUT &=LCD_RW;delay();LCD_CON_OUT &=LCD_

35、EN;LCD_CON_OUT |=LCD_EN;delay();LCD_DATA_OUT=data;delay();LCD_CON_OUT &=LCD_EN;delay();溫度測(cè)量子系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù) DS18B20芯片手冊(cè)，因?yàn)?DS18B20對(duì)讀寫時(shí)序有著嚴(yán)格的時(shí)序要求，只需嚴(yán)格按手冊(cè)控制讀寫時(shí)間， 采用通過(guò)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)延時(shí)極為精確的us級(jí)延時(shí)就可以按照芯片手冊(cè)給出的讀寫時(shí)序完成溫度測(cè)量系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。首先需要設(shè)定計(jì)時(shí)器時(shí)鐘頻率為1MHZ 。確定時(shí)鐘頻率后， 可以較準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn) us 級(jí)別延時(shí)，延時(shí)函數(shù)如下：功能： us 級(jí)別延時(shí)n=10，則延時(shí) 10*5+6=56us-void Dela

36、yNus(unsigned int n)while(n-);延時(shí)函數(shù)確定后，根據(jù) DS18B20芯片手冊(cè)，編寫出 DS18B20讀寫函數(shù)，完成這一步驟，之后在函數(shù)中對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理與校驗(yàn)，即可配合顯示模塊實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量。 DS18B20的讀函數(shù)和寫函數(shù)如下：寫函數(shù)voidWrite_18B20(unsigned char data)unsigned char x;for(x=0;x<8;x+)DQ0;DelayNus(1);延時(shí) 13us左右if(n&0X01)=0X01)DQ1;elseDQ0;n=n>>1;DelayNus(9);延時(shí) 50usDQ1;讀

37、函數(shù)unsigned char Read_18B20(void data)uchar b;unsigned char flag;for(b=0;b<8;b+)flag >>= 1;DQ0;_NOP();_NOP();延時(shí) 5us_NOP();_NOP();_NOP();延時(shí) 6usDQ1;DelayNus(1);延時(shí) 9usP1DIR= P1DIR&( BIT6);_NOP();if(P1IN&BIT6)flag = flag|0x80;DelayNus(8);延時(shí) 45usP1DIR= P1DIR|BIT6;DQ1;DelayNus(1);延時(shí) 10usif

38、(temp=0xff)write_data(0x30+6);return temp;報(bào)警模塊的軟件流程圖報(bào)警模塊采用中斷處理機(jī)制，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)滿足報(bào)警條件時(shí)，MSP430F149 單片機(jī)自動(dòng)進(jìn)入報(bào)警中斷處理子函數(shù)，如汽車超速時(shí)， 一方面蜂鳴器報(bào)警提示汽車超速行駛，另一方面在LCD12864 液晶顯示器上顯示超速提醒，提示駕駛員降低車輛行駛速度，完成中斷處理子程序，系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行之前的操作，如果測(cè)量依然超速，那么系統(tǒng)再次進(jìn)入報(bào)警中斷處理子函數(shù)，如此循環(huán)，直至車輛的行駛速度不再超速時(shí)，程序不再進(jìn)入報(bào)警中斷處理子函數(shù)，報(bào)警系統(tǒng)關(guān)閉，車輛正常行駛。報(bào)警模塊的流程圖如圖4-4 所示：開(kāi)始報(bào)警信號(hào)

39、檢測(cè)N滿足報(bào)警條件?N啟動(dòng)防盜報(bào)警 ?YY延遲處理防盜報(bào)警子程序N報(bào)警信號(hào)仍存在?Y蜂鳴器報(bào)警數(shù)據(jù)儲(chǔ)存關(guān)閉報(bào)警信號(hào)返回調(diào)用圖 4-4汽車防盜報(bào)警模塊5 結(jié)論中國(guó)汽車市場(chǎng)的長(zhǎng)足發(fā)展促進(jìn)了行車記錄儀的發(fā)展，技術(shù)的不斷發(fā)展也促使著行車記錄儀的不斷發(fā)展，從最初的機(jī)械式記錄儀到如今的功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的全數(shù)字式記錄儀，從單一的記錄車速、里程等相關(guān)行駛數(shù)據(jù)到如今融合了 GPS 定位技術(shù)、 GPRS 通訊技術(shù)的高端行車記錄儀。本設(shè)計(jì)就是探討在傳統(tǒng)的行車記錄儀中融合 GPS 定位技術(shù)和 GPRS 通訊技術(shù)等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位、遠(yuǎn)程通訊等功能并形成一套符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的性價(jià)比高、性能穩(wěn)定的行車記錄儀。設(shè)計(jì)采用 MSP43

40、0F149 單片機(jī)為微控制器，采用 SIMCom 公司的 SIM900A為 GSMGPRS 通訊芯片，配合 GARMIN 公司的 GPS15，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程報(bào)警以及車速、車溫等行車參量的實(shí)時(shí)測(cè)量傳輸?shù)裙δ?，?shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。致 謝在這三多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，在這里我要對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師齊老師表示由衷的謝意，齊老師一直都以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度給予我細(xì)致入微的輔導(dǎo)，對(duì)難以理解的地方仔細(xì)表述，大到整個(gè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路的分析，小到論文具體格式的每一處細(xì)節(jié)問(wèn)題的一一指出，齊老師總能深入淺出的給予指導(dǎo)，齊老師這種高度的責(zé)任心是我今后工作生活的榜樣。衷心的感謝參與評(píng)審論文的各位教授、老師們對(duì)論文的認(rèn)真評(píng)審，并

41、為此提出的寶貴意見(jiàn)。也由衷的感謝電氣學(xué)院的各位老師們，老師們的諄諄教誨是我們學(xué)習(xí)的榜樣。也感謝我大學(xué)同學(xué)們?yōu)槌愿冻龅男燎诤顾?，最后在論文中被我參考的著作或論文的作者。參考文獻(xiàn)1 詹洪陳 . 嵌入式汽車行駛記錄儀 D. 南京：南京信息工程大學(xué)， 2010.2 蘇曉東 . 基于單片機(jī)的汽車行駛記錄儀的設(shè)計(jì) . 信息技術(shù) J， 2009 年第 08期:127-130.3 譚毅 . 混合動(dòng)力汽車行駛記錄儀的研究 D. 沈陽(yáng)：東北大學(xué)， 2008.4 GBT19056 2003 汽車行駛記錄儀 S北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2003汽車行駛記錄儀起草工作組 .5 李建偉 . 車輛行駛記錄儀研究 D. 青島：

42、青島大學(xué)， 2005.6 張玉龍 林春麗 . GPS 與 GPRS 在車載無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究 J. 電子設(shè)計(jì)工程， 2011 年第 13 期 :93-95.7 張經(jīng)愛(ài) . 基于 MSP430 的車載監(jiān)控系統(tǒng)終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D. 湖北：華中師范大學(xué)， 2008.8 吳家菁 . 淺談 GPS 測(cè)量誤差 J. 黑龍江科技信息， 2013 年第 32 期.9 崔騰濤 . 中國(guó)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入技術(shù)的現(xiàn)狀及展望A. 北京通信學(xué)會(huì)，10 陳家敏 吳強(qiáng) 陳家麗 . GPRS 無(wú)線通訊模塊 SIM300C 及其外圍電路設(shè)計(jì) J.電子制作， 2013 年第 05 期:146-147.11 我國(guó)實(shí)施的汽車行駛記錄儀新標(biāo)準(zhǔn) J.城市公用事業(yè)，2012 年第 05 期:48-51.12 朱曉梅 . 基于 GPS 的汽車定位導(dǎo)航器的設(shè)計(jì) D. 徐州：江蘇師范大學(xué)，2008.13 LM2596 開(kāi)關(guān)