汽車行駛記錄儀的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、摘要汽車行駛記錄儀,俗稱汽車黑匣子,是對(duì)車輛行駛速度、時(shí)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(chǔ)并可通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出的數(shù)字式電子 記錄裝置。目前全國(guó)各地客運(yùn)公司、物流公司、旅游公司及危險(xiǎn)品運(yùn)輸公司、公交 集團(tuán)及企事業(yè)單位都在緊張有序地安裝汽車行駛記錄儀。本文研究了當(dāng)前汽車總線 的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及存儲(chǔ)技術(shù)。本文簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外汽車行駛記錄儀的發(fā)展情況,分析了汽車行駛記錄儀的 結(jié)構(gòu)、原理和分類。在此基礎(chǔ)上,以記錄儀的主機(jī)為主要研究對(duì)象,選用開關(guān)型霍 爾傳感器采集車速信號(hào)。設(shè)計(jì)車速采集電路、車輛特征系數(shù)的測(cè)試方法、車速和里 程的計(jì)算方法,重點(diǎn)研究事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式以及自

2、定義液晶顯示 器。關(guān)鍵詞:汽車行駛記錄儀;數(shù)據(jù)存儲(chǔ);自定義液晶顯示器。AbstractVehicle traveling data recorder, commonly known as black box car, is a vehicle speed, time, mileage and vehicle other status information recording, storing and outputting data through the interface of digital electronic recording device. At present all over

3、 the country passenger transport companies, logistics companies, tourism companies and dangerous goods transport companies, bus group and the enterprises and institutions are in nervous and orderly ground installation of vehicle traveling data recorder. This paper studied the vehicle bus data transm

4、ission technology and storage technology.his paper briefly introduces the development of vehicle traveling data recorder of vehicle traveling data recorder, the structure, working principle and classification of. On this basis, the recorder of the host as the main object of study, choose the switch

5、type HOLZER sensor acquisition speed signal. The design of the speed acquisition circuit, vehicle feature coefficient testing method, the speed and mileage calculation method; focus on doubtful accident data and historical data storage formats and custom LCD.Keywords : Vehicle traveling data recorde

6、r; data storage; Custom LCD.目錄摘要 . I Abstract . II 第一章 緒論 . 1 1.1 課題研究背景及意義 . . 2 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r . . 2 1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展 . 2 1.2.2國(guó)外發(fā)展 . 3 1.3 汽車行駛記錄儀在交通管理中的必要性 . 4 1.4 汽車行駛記錄儀的分類 . 5 1.5 本文的主要工作 . . 7 1.6本章小結(jié) . 8第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) . . 9 2.1系統(tǒng)框圖 . 9 2.2主控制器 . 10 第三章 系統(tǒng)方案的硬件設(shè)計(jì)3.1數(shù)據(jù)采集單元 . . 13 3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 . . 15 3.3液晶顯

7、示單元 . . 20 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) . 22 4.1系統(tǒng)軟件整體流程 . . 22 4.2數(shù)據(jù)采集單元 . . 23 4.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 . . 28 4.4液晶顯示單元 . . 30 第五章 總結(jié) . 34 致謝 . 35參考文獻(xiàn) . . 36第一章 緒論1.1 課題的研究背景及意義我國(guó)自改革開放以來(lái),道路交通基礎(chǔ)設(shè)施日益完善,汽車的擁有量也不斷 增加,交通的發(fā)展一方面為社會(huì)創(chuàng)造了大量的財(cái)富,另一方面也帶來(lái)了嚴(yán)重的 交通隱患。僅 2011年我國(guó)交通事故死亡人數(shù)就超過(guò)了 20萬(wàn)人。而發(fā)達(dá)國(guó)家則有 自 己 的 一 套 方 法 , 他 們 為 控 制 機(jī) 動(dòng) 車 安 全 駕 駛 , 通 過(guò)

8、 立 法 (如 歐 盟 第 3825/85法規(guī) 強(qiáng)制安裝機(jī)械式紙盤汽車行駛記錄儀,對(duì)遏制疲勞駕駛、車輛超速等交通 違章,約束駕駛員的不良駕駛行為,保障安全行車很有效。各級(jí)交通部門面對(duì) 的問(wèn)題是如何通過(guò)科學(xué)的方法提高道路交通管理水平,減少事故發(fā)生。由于交 通管理的復(fù)雜性,交通車輛的運(yùn)行范圍大,活動(dòng)范圍涉及全國(guó)各地,管理部門 無(wú)法隨時(shí)隨地的對(duì)車輛進(jìn)行追蹤監(jiān)控。交通管理部門迫切需要一種可以代替人 工對(duì)車輛的運(yùn)行狀況和駕駛員的操作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的電子設(shè)備。交通管理 中也需要一種能夠有效保障車輛安全、提供實(shí)時(shí)調(diào)度管理的產(chǎn)品,使我國(guó)的交 通管理能夠真 正邁入智能化時(shí)代。而汽車行駛記錄儀就是一種能夠安裝在

9、車輛 上全過(guò)程同步記錄、監(jiān)控車輛運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)防交通事故發(fā)生的高新技術(shù)產(chǎn)品。 美國(guó)、日本、香港、馬來(lái)西亞等地都在大量使用汽車行駛記錄儀,我國(guó)許 多大城市的車輛也安裝上了汽車行駛記錄儀。 經(jīng)過(guò)運(yùn)輸企業(yè)的使用, 事實(shí)證明, 安裝使用汽車行駛記錄儀有利于規(guī)范駕駛員操作,降低汽車公里胎耗、油耗, 提高駕駛員安全意識(shí),從而減少應(yīng)交通事故給企業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失。安裝汽車 行駛記錄儀后,運(yùn)輸企業(yè)可以依據(jù)記錄的數(shù)據(jù)對(duì)駕駛員的進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)或批評(píng)教育 甚至是處罰,長(zhǎng)期堅(jiān)持使用汽車行駛記錄儀,不僅可以 培養(yǎng)駕駛員規(guī)范操作的 良好習(xí)慣,還有助于運(yùn)輸企業(yè)篩選出經(jīng)常有不良駕駛行為的個(gè)別司機(jī),找出重 點(diǎn)監(jiān)督對(duì)象,從而達(dá)到 “ 管車

10、、管人、管安全 ” 的目的。依托 6PS 服務(wù) 平臺(tái) , 汽車 行 駛記 錄儀 不 僅 能夠 記 錄車 輛行 駛 過(guò) 程中 的 所有 基本信息,還可以與遠(yuǎn)在千里之外的管理中心實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息交換。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)強(qiáng)大的地理、交通和服務(wù)信息支持下,管理中心可以依據(jù)記錄儀反饋信息及時(shí) 為目標(biāo)車輛選擇最佳行駛路線,確定目的地方向和距離,并可提供各類相關(guān)服 務(wù)信息。同時(shí),記錄儀可以根據(jù)獲取的參數(shù)為駕駛員提供諸如超時(shí)、超速、防 盜、緊急車況等預(yù)警信息服務(wù),也可將 被盜、遭劫信息實(shí)時(shí)傳送到管理中心, 由管理中心對(duì)車輛實(shí)施遠(yuǎn)程控制并通知 110報(bào)警,為人員和車輛提供安全保障。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1.2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展

11、我國(guó)汽車用電子產(chǎn)品水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比大約落后 10年左右。在汽車 行駛記錄儀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行之前,國(guó)內(nèi)已經(jīng)有好幾家開始了在汽車行駛記錄儀方 面 的 研 究 。其 中 , 航 空 工 業(yè) 總 公司 第 631研 究 所 研 制的 車 載 行 駛 記 錄 儀 ,它 已 經(jīng)能記錄并打印最近一次停車前 128秒內(nèi)車輛的瞬時(shí)速度、車輛的剎車、鳴笛、 轉(zhuǎn)向及所有燈的開啟情況,掉電后數(shù)據(jù)能保存 72小時(shí);西安遠(yuǎn)交信息產(chǎn)業(yè)有限 公司開發(fā)的汽車黑匣子,能監(jiān)視車速范圍為 0一 240公里/小時(shí),其它檢測(cè)狀態(tài) 包括:剎車、鳴笛、倒車、大燈、小燈、左轉(zhuǎn)燈、右轉(zhuǎn)燈,具有內(nèi)置時(shí)鐘和實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)壓縮算法,可以記錄 2天的運(yùn)行

12、數(shù)據(jù),掉電后數(shù)據(jù)可以保存 5年。公安部、 交通部和國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局于 2001年底聯(lián)合下發(fā)了關(guān)于加強(qiáng)公路客運(yùn) 交 通 安全 管 理 的 通 告 , 通 告 要 求, 長(zhǎng) 途 客 運(yùn) 車輛 應(yīng) 當(dāng) 安 裝 、 使 用 符合 國(guó) 家 有 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的行駛記錄儀。同時(shí),還于 2002年制定了 2002年預(yù)防道路交通安全管 理的通告 ,明確規(guī)定對(duì)疲勞駕駛和車輛超速等 8項(xiàng)違章行為進(jìn)行集中整治。此 后加緊制定汽車行駛記錄儀全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的步伐,公安部于 2003年發(fā)布了汽車 行 駛 記 錄 儀 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) GB /T19056 2003(以 下 簡(jiǎn) 稱 “ 記 錄 儀 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 并 于 當(dāng) 年

13、 9月 1日實(shí)行,該標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)有利于從根本上解決追在眉睫的交通事故,有利 于規(guī)范、統(tǒng)一汽車行駛記錄儀的全國(guó)市場(chǎng),有利于與國(guó)際智能交通行業(yè)接軌, 與 時(shí) 代 同 步 。 我 國(guó) 的 汽 車 行 駛 記 錄 儀 標(biāo) 準(zhǔn) 既 充 分 參 考 了 歐 盟 的 法 律 和 技 術(shù) 標(biāo) 準(zhǔn),又很好的結(jié)合了我國(guó)的道路交通管理、道路運(yùn)輸和記錄儀產(chǎn)品技術(shù)水平的實(shí)際情況。 發(fā)達(dá) 國(guó) 家 汽車 行駛 記錄儀 和 事 故 記錄器 (黑 匣子 是 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),兩種 產(chǎn)品。 而我國(guó)則只有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn), 有效 的克服了既要安裝行駛記錄儀又要黑匣子, 增加車主經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)等問(wèn)題。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)除規(guī)定了記錄超速、疲勞駕駛等汽車行駛 記錄儀的功

14、能外,還規(guī)定了記錄剎車燈以及其它七種可選狀態(tài)的黑匣子功能。 此外還有環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試方法、通訊協(xié)議和管理軟件等都作了嚴(yán)格規(guī)定?？梢?說(shuō) 汽 車 行 駛 記 錄 儀 國(guó) 標(biāo) 的 頒 布 已 成 為 今 后 國(guó) 內(nèi) 智 能 交 通 行 業(yè) 發(fā) 展 的 分 水 嶺 和 界標(biāo)。目前我國(guó)生產(chǎn)汽車行駛記錄儀的企業(yè)不多,能通過(guò)公安部檢測(cè)合格的更 是鳳毛麟角。能否通過(guò)公安部檢測(cè)達(dá)標(biāo)已經(jīng)是一個(gè)首當(dāng)其沖的挑戰(zhàn),它直接決 定了企業(yè)能否合法進(jìn)入國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)。同時(shí)通過(guò)汽車行駛記錄儀在各省市的推 廣應(yīng)用情況可以看到,當(dāng)前國(guó)內(nèi)的記錄儀技術(shù)還很不成熟。這就留給了我們很 大的發(fā)展余地。1.2.1國(guó)外成果汽車行駛記錄儀在國(guó)外已經(jīng)得

15、到了大量的使用,其中歐共體于 1975年就通 過(guò)了在汽車上安裝汽車行駛記錄儀的立法,要求 3.5噸以上貨車、 9座以上客 車必須安裝行駛記錄儀,歐盟在第 3825/85號(hào)法規(guī)關(guān)于公路運(yùn)輸車輛的記錄 設(shè) 備 的 第 三 款 中 規(guī) 定 :“ 記 錄 設(shè) 備 應(yīng) 在 歐 盟 成 員 國(guó) 使 用 的 客 貨 運(yùn) 輸 車 輛 上 安 裝和使用 ” 。到這一立法要求歐洲的 15個(gè)成員國(guó)在 10年內(nèi),給在用的 900萬(wàn)輛卡 車和轎車安裝這一裝置。這一作法將很快在美國(guó)引起效 仿,美國(guó)通用汽車公司 到 1999年有半數(shù)的汽車都已經(jīng)安裝了這種裝置,而到了 2000年幾乎所有的通用 汽 車 都 安 裝 了 這 種

16、 裝 置 。 近 年 美 國(guó) 通 用 公 司 已 經(jīng) 授 權(quán) 加 利 福 尼 亞 圣 克 拉 拉 的 Vetronix 公司推出可解讀記錄儀信息的電子系統(tǒng)。 Vetronix 公司主管柯爾說(shuō),該 項(xiàng)裝置已經(jīng)上市一年,美國(guó)各州州警及各地警察局已經(jīng)廣泛采用這款售價(jià) 2495美元的解讀裝置。在加拿大、日本、香港、馬來(lái)西亞等地,警方對(duì)交通事故的 處理大部分也是以現(xiàn)場(chǎng)對(duì)汽車行駛記錄儀記載的信息分析結(jié)果為依據(jù)。美國(guó)加 利福尼亞州的多家汽車技術(shù)公司最近宣布,將把新近生產(chǎn)出來(lái)的 商用汽車控制 和記錄裝置投入市場(chǎng)。這一系統(tǒng)完全獨(dú)立于汽車上原有的計(jì)算機(jī)模塊,擁有自己的微處理器、傳感器和存儲(chǔ)模塊,與飛機(jī)數(shù)據(jù)記錄儀十

17、分相似,因而能保證 數(shù)據(jù)的真實(shí)性?；镜纳逃密囅到y(tǒng)包括事故發(fā)生記錄、運(yùn)輸記錄和防盜技術(shù)。 其 附 加的 模 塊 和 更 高 級(jí) 的 “ 即 插 即 用 ” 技 術(shù) 包 括 行駛 稱 重 、 6PS 定 位 系統(tǒng) 、 電 子 計(jì)費(fèi)、聲音識(shí)別、聲音合成及導(dǎo)航。另一種商用拖車系統(tǒng)的基本型包括事故發(fā) 生記錄、 無(wú)線衛(wèi)星通訊和 GPS 定位系統(tǒng), 升級(jí)后加上了行駛稱重和防盜系統(tǒng)。 “ 黑 匣 子 ” 的 無(wú) 線 通 訊 特 性 可 以 將 數(shù) 據(jù) 下 載 到 固 定 設(shè) 備 上 及 車 載 設(shè) 備 上 , 這 就 極 大 地方便了旅行過(guò)程中的商務(wù)活動(dòng)。1.3汽車行駛記錄儀在交通管理中的必要性1.3.1

18、交通事故的主要原因據(jù)公安部交通管理局分析,造成當(dāng)前交通事故高發(fā)的五大原因中,駕駛員 安全知識(shí)的缺乏和安全意識(shí)的薄弱是誘發(fā)道路交通事故的重要原因。 2004年機(jī) 動(dòng)車駕駛員肇事 66. 7萬(wàn)起,造成 8. 2萬(wàn)人死亡、 46. 2萬(wàn)人受傷,直接經(jīng)濟(jì) 損失 28. 4億元, 分別占全年事故總數(shù)的 86. 7%、 77. 3%、 84. 6%和 91. 8%。 據(jù)統(tǒng)計(jì), 2004年國(guó)內(nèi)因駕駛員因素導(dǎo)致的交通事故占總數(shù)的 89. 8%,造成的 死亡人數(shù)、受傷人數(shù)分別占到了總數(shù)的 87. 4%、 90. 6%,其中 3年以下駕齡 的駕駛員造成的事故占 50%,造成的死亡人數(shù)占總數(shù)的 36. 3%,在道路

19、運(yùn)輸 行業(yè)中一次死亡 3人以上的道路運(yùn)輸事故中,有 78. 2%與駕駛員違章超載、 超速、違章占道、違章超車、疲勞駕駛等因素有關(guān),造成的死亡人數(shù)、受傷人 數(shù)分別占總死亡人數(shù)的 83. 7%、 79. 4%。1.3.2汽車行駛記錄儀的作用1自檢功能記錄儀通電后會(huì)對(duì)系統(tǒng)各部件及接口進(jìn)行檢測(cè),自檢通過(guò)后“嘀的” ”一聲 響提示用戶記錄儀開始正常工作。2 具有身份識(shí)別功能司機(jī)每次開車時(shí)利用 U 盤驗(yàn)證身份, 記錄儀分類保存每個(gè)司機(jī)的行駛數(shù) 據(jù) 。 3 車輛行駛時(shí)間、速度、里程的記錄及存儲(chǔ)功能詳實(shí)記錄存儲(chǔ)車輛行駛的時(shí)間、速度及里程。4 超速報(bào)警及記錄功能當(dāng)汽車超過(guò)預(yù)先設(shè)置的超速值時(shí),會(huì)第一時(shí)間報(bào)警提醒,

20、并記錄下來(lái)。 5 超時(shí)駕駛(疲勞駕駛報(bào)警及記錄功能司機(jī)連續(xù)駕駛接近 4小時(shí),記錄儀會(huì)聲音提示,超過(guò) 4小時(shí)就開始記錄。 6 具有事故疑點(diǎn)記錄分析功能記錄儀會(huì)以 0.2秒間隔記錄事故發(fā)生前 20秒車輛行駛速度、剎車等信息。 7 顯示打印功能可通過(guò)液晶 LCD 顯示和即時(shí)打印最近 15min 內(nèi)每分鐘的平均車速記錄、超 時(shí)駕駛(疲勞駕駛記錄、超速記錄及車輛相關(guān)信息。8 數(shù)據(jù)通訊功能可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) USB 或串口采集記錄儀數(shù)據(jù)、設(shè)置記錄儀參數(shù),車輛信息、駕 駛員檔案的管理功能。9 管理軟件提供良好的人機(jī)界面,實(shí)現(xiàn)車輛信息、駕駛員檔案錄入、修 改 、查 詢 統(tǒng) 計(jì)及 報(bào) 表 打 印功 能 。 增 加 經(jīng)

21、濟(jì) 效益 , 科 學(xué)合 理 的 進(jìn) 行員 工 調(diào) 度, 車輛保養(yǎng)。10存儲(chǔ)視頻圖象(選配攝像頭、 SD 卡 1。1.4 汽車行駛記錄儀的分類隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,各種類型的汽車行駛記錄儀在技術(shù)上已經(jīng)比較 成熟,形成了比較明顯的個(gè)性化,同時(shí)也形成了綜合化管理的大趨勢(shì) ,近年來(lái) 在許多國(guó)家和地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。汽車行駛記錄儀按照功能可分為如下幾 類:1單一型主要記錄 行駛過(guò) 程中 的某一單 項(xiàng)參數(shù) (如 :速度、 里程 , 并 對(duì)記錄下 來(lái)的 數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的管理。主要特征是功能的單一。比如,加拿大的車輛速度監(jiān)控 器,對(duì)出現(xiàn)超速情況首先進(jìn)行報(bào)警提示,三次報(bào)警后,如還在超速,就會(huì)自動(dòng) 控制剎車。2

22、事故型以記錄事故發(fā)生時(shí)的車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)為主要目的。記錄模式以飛機(jī)黑匣子為 參照藍(lán)本。主要特征是記錄停車前短時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù),一般為一分鐘到幾小時(shí)之 間,并不是連續(xù)全程記錄模式。汽車黑匣子就是以此命名的,也可以 說(shuō)汽車黑 匣子是屬于汽車行駛記錄儀事故型。有的事故型記錄儀除了可以記錄行駛過(guò)程 中的速度變化情況和發(fā)出超速報(bào)警信號(hào)外,還可記錄行駛過(guò)程中車輛運(yùn)行的方 向變化和駕駛?cè)藛T的操作行為,以便在出現(xiàn)事故時(shí),能夠根據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)的 信息來(lái)分析判斷事故的原因和責(zé)任。此類記錄儀,一般可記錄、存儲(chǔ)每次行駛的起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、行駛里程、 停車前一分鐘內(nèi)和十分鐘內(nèi)的最大車速以及停車前一分鐘內(nèi)的速度、左燈、右 燈、

23、大燈、喇叭、剎車、剎車氣壓等工作狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)。適用于只需要事故 型的單位和個(gè)人用戶。目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上出現(xiàn)的記錄儀大部分是屬于這 一類的 產(chǎn)品 (如:德國(guó) VDOKIENZLE 公司生產(chǎn)的 UDS 型事故數(shù)據(jù)記錄儀 。3管理型管理型記錄儀是在事故型的基礎(chǔ)上,結(jié)合數(shù)字式記錄儀記錄的數(shù)據(jù)可以進(jìn) 行二次開發(fā)利用的特點(diǎn),根據(jù)營(yíng)運(yùn)車輛管理的需要開發(fā)的新一代數(shù)字式行駛記 錄儀,是事故型的升級(jí)型。主要特征是事故型加上簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。其 功能除了具備事故型記錄儀的主要事故分析功能外,還增加了簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)管 理系統(tǒng),用于運(yùn)營(yíng)單位的司機(jī)、車輛、車隊(duì)以及實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)單位的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的自 動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化基本管理。目前國(guó)

24、內(nèi)外市場(chǎng)上出現(xiàn)的記錄儀有相當(dāng)部分是屬于這 一類的產(chǎn)品。這類產(chǎn) 品的典型代表:國(guó)外有美國(guó) 0. T . C .公司生產(chǎn)的 SWl00型車輛監(jiān)控系統(tǒng)。4綜合管理型綜合管理型是在總結(jié)了事故型和管理型記錄儀經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,從軟件、硬件和系統(tǒng)功能上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),以綜合管理為主要目的而開發(fā)的新一代行駛 記錄儀。主要特征是多通道數(shù)據(jù)采集處理,全程連續(xù)記錄,大容量存儲(chǔ)卡和強(qiáng) 大的綜合管理軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)資源共享。此類型行駛記錄儀利用多通道數(shù)據(jù)采 集處理平臺(tái)、 GPS 衛(wèi)星定位儀、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡和后臺(tái)綜合管理平臺(tái)軟件等 強(qiáng)有力的現(xiàn)代化技術(shù)手段,重點(diǎn)針對(duì)營(yíng)運(yùn)和特種車輛的綜合化管理目標(biāo),來(lái)完 成車輛綜合化管理進(jìn)程。

25、其數(shù)據(jù)一經(jīng)采集各職能部門都受益,特別是適用于中 大型企業(yè)十幾臺(tái)車乃至上千臺(tái)車的綜合管理需求?？赏ㄟ^(guò)在微機(jī)軟件界面上存 放的全程連續(xù)記錄曲線和各開關(guān)傳感器的連續(xù)狀態(tài),對(duì)車輛的營(yíng)運(yùn)、安全、質(zhì) 量等綜合指標(biāo)進(jìn)行強(qiáng)有力的全程監(jiān)控,并根據(jù)需求打印統(tǒng)計(jì)圖表。從以上各類 行駛記錄儀都是采取事后分析方式,在事后才下載數(shù)據(jù),再根據(jù)數(shù)據(jù)或圖形進(jìn) 行分析處理。對(duì)于在事件現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的情況不能及時(shí)獲得信息,避免和減少交通 事故的發(fā)生。為此又有新的一代產(chǎn)品問(wèn)世,可以稱之為 3G 型行駛記錄儀。 5 3G 型行駛記錄儀3G 型行駛記錄儀是在行駛記錄儀 的基礎(chǔ)上加上 3G 系統(tǒng) (即 GPS 衛(wèi)星定位 系統(tǒng)、 GIS 電子地理

26、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。主要特 征是行駛記錄儀通過(guò)現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行時(shí)傳送數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題即時(shí)處理。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。隨 之車載部分也可簡(jiǎn)化處理, 從而降低系統(tǒng)成本, 也就更有利于大面積推廣使用。1.5 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

27、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。能在汽車行駛中客觀、精確地記錄下多種工作狀態(tài),如前進(jìn)、后退、加 /減速、勻速、轉(zhuǎn)彎、爬坡、上下橋、超速、飛車時(shí)的參數(shù)。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。 (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),一般安裝在儀表盤上, 供駕駛員及時(shí)掌控車況。(3 MCU 主控芯片。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。還要借助軟件系統(tǒng)控制其它模塊,如數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)顯示等。 (4 PC 機(jī)處理軟件系統(tǒng)?？芍苯硬杉O(shè)置記錄器中的汽車參數(shù)、時(shí)間、

28、限 速范圍,還能以圖線形式再現(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。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。論 文 首 先 對(duì) 汽 車 行 駛 記 錄 儀 系 統(tǒng) 的 產(chǎn) 生 和 應(yīng) 用 背 景 進(jìn) 行 了 討 論 , 接 著 討論 了汽車行駛記錄儀的主要功能和結(jié)構(gòu),然后進(jìn)行了硬件電路的設(shè)計(jì),主要包括 傳感器的選 擇, 汽 車 行駛 記錄 儀 (黑 匣子 主機(jī)電 路設(shè)計(jì),其 中 包 括數(shù)據(jù) 采集模 塊設(shè)計(jì),

29、數(shù)據(jù)輸出模塊設(shè)計(jì)和顯示電路設(shè)計(jì)。1.6 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。其發(fā)展必將對(duì)中國(guó)當(dāng)前的經(jīng) 濟(jì)效益和社會(huì)效益產(chǎn)生巨大影響。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。還根據(jù)這些資料展現(xiàn)的前景,對(duì)汽車行駛記錄儀的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn) 行預(yù)測(cè)。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。第 2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)框圖本文設(shè)計(jì)的記錄儀主機(jī)主要由主控制器、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、液晶 顯示器、熱敏打印機(jī)和數(shù)據(jù)通信

30、單元等組成。系統(tǒng)總體框圖如圖 2-1所示。 圖 2-1系統(tǒng)總體框圖1 主控制器選用 Freescale16位微處理器 MC9S12D64,該系列芯片抗干擾,在汽車電子產(chǎn) 品中應(yīng)用較多。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。本文選用接 觸式邏輯加密卡,更改駕駛員身份需要經(jīng)過(guò)密碼校驗(yàn),保護(hù)駕駛員的合法權(quán)益。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。不僅可以采集國(guó)標(biāo)規(guī)定的剎車信號(hào),還可以 采集霧燈等其它七路車輛狀態(tài)信號(hào)。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)

31、三類。不同的信號(hào)編碼、存儲(chǔ)格式不同。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。 IC 卡實(shí)現(xiàn)駕駛員身份識(shí)別功能;實(shí)時(shí)時(shí)鐘為記錄儀主機(jī)記錄、存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)提供不間斷的時(shí)間依據(jù)。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。3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。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。系統(tǒng)主存儲(chǔ)器容量高達(dá) 1M 字節(jié),可以存儲(chǔ)高于國(guó)標(biāo)規(guī)定的 360h 的數(shù)據(jù) 2。 4 液晶顯示器默認(rèn)實(shí)時(shí)顯示車速等數(shù)據(jù)。由于記錄儀只需顯

32、示和打印 100多個(gè)漢字及其它字 符,所需的存儲(chǔ)空間小,為降低成本,自定義液晶和打印機(jī)的字庫(kù)。2.2 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 。 考 慮 各 種 因 素 , 系 統(tǒng) 選 用 飛 思 卡 爾 公 司 生 產(chǎn) 的 16位 微 控 制 器 MC9S12D64。 MC9S12D64最小系統(tǒng)電路如圖 2-2所示 3。圖 2-2MC9S12D64最小系統(tǒng)電路MC9S12D64頻率高達(dá) 25MHz ,可采用鎖相環(huán)技術(shù)提高系統(tǒng)的電磁兼容性,片 內(nèi)有 64KBFlash 、 4KBRAM 和 1KBEEPROM ,片內(nèi)集成 2個(gè)異步串口 SC

33、I 、 1個(gè)同 步外圍設(shè)備串口 SPI 、 1個(gè) 12C 總線接口、 1個(gè) CAN 模塊、 16位定時(shí)器、脈沖累加 器模塊、 8通道輸入捕捉通道和輸出比較通道、最多高達(dá) 91個(gè)獨(dú)立數(shù)字 I /O ,其中 20個(gè)具有外部中斷及喚醒功能 4。 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。 JPl 為系統(tǒng)的 BDM(背景開發(fā)模式 調(diào)試接口。 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。電容 C18、 C19和晶振 Y1組成最小系統(tǒng)的時(shí)鐘電路。 鎖相環(huán)濾波電路由電容 C21、 C22和電阻 R24組成

34、, VDDPLL 引腳由單片機(jī)內(nèi)部提 供 2. 5V 電壓。 XFC 引腳是壓控振蕩器 (vCO的電壓控制端,通過(guò)給鎖相環(huán)電路編 程,以數(shù)字方式鎖定 VCO 的控制端電壓 5。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。 本章重點(diǎn)分析記錄儀主機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、 存儲(chǔ)、顯示單元的電路設(shè)計(jì)。3.1 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)。 3.1.1 駕駛員身份識(shí)別國(guó)標(biāo)規(guī)定記錄儀應(yīng)能實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)藛T身份記錄功能,應(yīng)能記錄駕駛員代碼和公安 交通管理部門核發(fā)的機(jī)動(dòng)車駕駛證證號(hào)。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

35、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)。在每次駕車前,駕駛?cè)藛T首先應(yīng) 確認(rèn)自己的代碼。 本文采用 IC 卡的方式識(shí)別不同的駕駛員。 為了保證駕駛員的信息 不被隨意更改,選用西門子公司生產(chǎn)的接觸式邏輯加密卡 SLE4442。 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。 SLE4442存儲(chǔ)器主 要由 256字節(jié) E2pROM 型主存儲(chǔ)器、 32位 PROM 型保護(hù)存儲(chǔ)器和 4字節(jié) E2PROM 型加密存儲(chǔ)器組成。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

36、 (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。 RST 弓 I 腳與單片機(jī) IO 腳相連。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。 IC 卡插入方向?yàn)?IC 卡觸點(diǎn)面向上,并 且觸點(diǎn)端朝前。 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。3.1.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘國(guó)標(biāo)規(guī)定記錄儀記錄儀應(yīng)能提供北京時(shí)間同期和時(shí)鐘,應(yīng)能以年、月、日或 yy

37、yy / mm /dd /的方式記錄實(shí)時(shí)日期;應(yīng)能以時(shí)、分、秒或 hh :mm :ss 的方式記錄實(shí)時(shí) 時(shí)鐘。記錄儀應(yīng)能對(duì)連續(xù)駕駛時(shí)間進(jìn)行記錄。連續(xù)記錄 24h 數(shù)據(jù),記錄時(shí)間允許誤 差在 5s 以內(nèi)。選用 NXP 公司推出的一種低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片 NXP8563, 其帶有一個(gè) 400KHz12C 總線接口, 允許使用備用電池長(zhǎng)時(shí)間供電, 每次讀寫數(shù)據(jù)后, 內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增量。 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。 芯片 8腳封裝,體積小,功耗低,在實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘集成電路選型時(shí)

38、,是一款性價(jià)比 高的芯片。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。由于 12C 總線接口均為開漏或丌集電極輸出,故需加上拉電 阻。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。電池座子有臥式和立式之分,前者便宜,后者價(jià)格貴, 但是節(jié)省布線空間。當(dāng)汽車熄火時(shí),通過(guò)電池給 NXP8583供電 6。3.1.3車速采集車速傳感器是國(guó)標(biāo)規(guī)定的記錄儀的重要組成部分之一,速度脈沖信號(hào)可以從車 速儀表盤采集,或者按照用戶要求安裝車速傳感器。本文選用

39、開關(guān)型霍爾傳感器采 集車速脈沖信號(hào)。采集脈沖信號(hào)時(shí)必須要將方波信號(hào)提高到滿足幾電平, 才能提供給單片機(jī)端口。 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。 圖中汽車速度傳感器的輸出接 VP0, VPl 信號(hào)送 MCU 的 脈沖累加器引腳。 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。本文調(diào)試時(shí),輸入信 號(hào)為數(shù)字信號(hào)。模擬輸入信號(hào)電路由電壓

40、跟隨器、遲滯比較器、光電隔離等部分組成。遲滯比 較器的閾值電壓 UTl 和 Ur2計(jì)算公式如公式 3-1和公式 3-2所示。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。buf ref T U R R R U R R R U 6057576057601+-+= (3-1 buf ref T U R R R U R R R U 6057576057601+= (3-2 由速度傳感器采集到的速度信號(hào)經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓管 z1限壓, 使信號(hào)幅度在 O-5V 之間, 然后信號(hào)送入電壓跟隨器、遲滯比較器,通過(guò)遲滯比較器的回差電壓,消除了外界 信號(hào)的干擾。又經(jīng)光耦進(jìn)行光電隔離模

41、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。 圖 3-1 速度脈沖信號(hào)采集電路3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元詳細(xì)分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的需求, 闡述存儲(chǔ)方案的選擇, 給出事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)和行駛 狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式。3.2.1 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。車輛行駛速度數(shù)據(jù) 主要由事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)和行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)兩部分組成。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。 速度記錄 單位為 km /h ,測(cè)

42、量范圍為 0km /h 220km /h ,測(cè)量分辨率等于或優(yōu)于 lkm /h 。 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。時(shí)間 (年、月、日、時(shí)、分、秒 , 8421BCD 碼,占用 6個(gè)字節(jié)。速度,十六進(jìn)制,占用 1個(gè)字節(jié)。車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù),十六進(jìn)制,占用 1個(gè)字節(jié)?？紤]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。 由此得出事故疑點(diǎn)數(shù) 據(jù)的邏輯格式如表 3. 1所示。表 3-1 疑點(diǎn)數(shù)據(jù)的格式序號(hào) 1 2 3 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) 6 1*5 1*5

43、 6 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。 20秒實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)所需要的數(shù)據(jù)空間:20*16=320(字節(jié) 2 行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求國(guó)標(biāo)規(guī)定無(wú)論車輛在行駛狀態(tài)還是停駛狀態(tài),記錄儀均應(yīng)能提供實(shí)時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng) 的車輛行駛速度信息。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。 速度的單位為 km /h , 測(cè)量范圍為:0km /h . 220km /h ,分辨率等于或優(yōu)于 lkm /h 。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

44、,單獨(dú)存儲(chǔ),十六進(jìn)制, 3字節(jié)。時(shí) IBJ(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)。 從而可得每一分鐘需要記錄的歷史數(shù)據(jù)為 9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) 。另外,還要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的索引、車輛特征系數(shù) (十六進(jìn)制, 3字節(jié) 、車輛識(shí)別代號(hào) VIN(ASII碼, 17字節(jié) 、車牌號(hào)碼 (ASII碼, 12字節(jié) 、車牌分類 (ASII碼, 12字節(jié) 、 駕駛員代碼 (十六進(jìn)制, 3字節(jié) 、機(jī)動(dòng)車駕駛證號(hào)碼

45、(ASII碼字符, 18字節(jié) 、記錄儀 主機(jī)可識(shí)別的唯一性編號(hào)及初次安裝同期 (8421BCD碼, 5字節(jié) 、記錄儀每一次下 傳的日期及時(shí)間 8421BCD 碼, 5字節(jié) 、每一次上載的日期和時(shí)間 (8421BCD碼, 5字節(jié) 、每一次車輛特征系數(shù)的設(shè)定時(shí)間 (8421BCD碼, 5字節(jié) 等信息。預(yù)計(jì)總的數(shù) 據(jù)量將會(huì)有 200k 字節(jié)。3.2.2 存儲(chǔ)方案選擇為方便敘述, 事故疑點(diǎn)數(shù)據(jù)、 行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)分別采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)術(shù)語(yǔ)。 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

46、核。本記錄儀需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量較大,記錄儀對(duì)存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)性和可靠性要求較高。 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。將 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)暫存起來(lái), 滿一頁(yè)時(shí), 再將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中, 存滿 360h 數(shù)據(jù),然后將其重新覆蓋。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。為了保證所有采集的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)的存儲(chǔ),僅使用 Flash存儲(chǔ)器是不行的,因?yàn)樗牟翆懰俣缺容^慢,不能按字節(jié)進(jìn)行擦寫操作。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)。因此,需 要擴(kuò)展一個(gè)快速的 RAM 器

47、件作為數(shù)據(jù)緩存。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。 非易失性 RAM 主要有普通靜態(tài) RAM 加電池供電、 內(nèi)部帶 鋰電的非易失性 RAM 和新型的非易失性 FRAM 鐵電存儲(chǔ)器三種實(shí)現(xiàn)方式。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。第二種方案 RAM 價(jià)格昂貴, 1K 字節(jié)需要 15元左右。 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。 FMl808具有 100億次的讀寫壽命,即使每秒

48、進(jìn)行 30次讀寫操作,壽命時(shí)限也可至 少保證 10年;掉電后數(shù)據(jù)保持 10年,速度快,無(wú)須寫等待時(shí)間。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。因此本記錄 儀中 Flash 型存儲(chǔ)器。 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。并行接口方式的 Flash 占用過(guò)多的單片機(jī) IO 引腳,本文設(shè)計(jì)的記錄儀 IO 資 源緊張; 12C 接口的 Flash

49、 只需要兩個(gè) IO 引腳就可以實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)但是其訪問(wèn)速度比較 慢 (400Kbps; SPI 總線接口的 Flash , 需要 4個(gè) IO 引腳, 其訪問(wèn)的速度可達(dá) 20Mbps 。 綜上所述, FMl808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。 采用鐵電存儲(chǔ)器與 SPI 接口的閃存兼顧按字節(jié)快速寫入速度、較大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間及 掉電不丟失數(shù)據(jù)的需求。3.2.3存儲(chǔ)器選型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。FMl808內(nèi)存組織結(jié)構(gòu)為

50、 32*768*8bits,內(nèi)存體系結(jié)構(gòu)是基于行和列陣列,通過(guò)并口 訪問(wèn) 32*752個(gè)內(nèi)存地址空間, 所有的 15位地址唯一指定了一個(gè) 32*768字節(jié)中的地 址。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。由 于存儲(chǔ)器每行不能超過(guò)塊的界限,讀寫操作頻率不同的數(shù)據(jù)應(yīng)放在不同的塊中。 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。 因此每次內(nèi)存存取都必須 確保/CE 產(chǎn)生一次由高到低的躍變,這是 FRAM 與 SRAM 時(shí)序唯一不同的地方。 /CE(片選線 不能接地

51、,單片機(jī)在 FMl808接口的時(shí)候必須產(chǎn)生/CE 的下降沿。設(shè) 計(jì)時(shí)需要注意。鐵電存儲(chǔ)器接口電路如圖 3. 4所示。 圖 3. 2 FMl808接口電路2閃速存儲(chǔ)器Ar45DB08lB 是 ATMEL 公司推出的一款基于 Hash 技術(shù)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器, 采用 2. 7Vq . 6V 供電,管腳 (SI、 SCK 、/CS 、/RESET 、/WP 支持 5V 輸入, 允許直接 5V1幾或 COMS 電平信號(hào)相聯(lián)接, 并且與之兼容; AT45DB081B 的最大時(shí) 鐘頻率可達(dá) 20MHz ;在系統(tǒng)編程比較簡(jiǎn)單,不需要高電壓。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。主存儲(chǔ)區(qū)容量為 8,650, 752位,被分成 10段、 512塊和 4096頁(yè)三個(gè)等級(jí),每頁(yè) 264字 節(jié)。 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。編程操作是基于頁(yè)的,可實(shí)現(xiàn)對(duì)字節(jié)的讀操作,不支持單字節(jié)的寫 操作:支持頁(yè)寫、頁(yè)擦除操作,擦除操作則可以按塊或