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芳芳

基于单片机的汽车行驶状态记录仪

摘要

汽车行驶记录仪，俗称汽车黑匣子，是对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并可通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置。

目前全国各地客运公司、物流公司、旅游公司及危险品运输公司、公交集团及企事业单位都在紧张有序地安装汽车行驶记录仪。

本论文首先对汽车行驶状态记录仪进行了简单的介绍，分析了汽车行驶记录仪的研究背景及意义，说明了国内外的研究水平和发展趋势；其次提出了系统的方案设计；紧接着是对汽车行驶记录仪硬件电路的设计，其中包括了电源模块、信号采集模块、单片机模块、键盘模块、存储器模块、显示模块、时钟模块、报警模块等；最后是汽车行驶记录仪几个主要软件的程序设计，包括信号采集程序、数据存储程序、停车预处理程序等。

汽车行驶记录仪由于其便携性、可靠性、通用性，在行驶安全、交通执法、运输管理等方面有着重要的作用。

随着我国开始建设智能交通系统的进程，汽车行驶记录仪将成为确保现代交通运输安全和高效物流动态运营管理不可或缺的一环。

关键词：

汽车行驶记录仪；发展趋势；单片机；模块设计；程序设计

BasedonSCMofautomobiledrivingstaterecorder

Abstract

Cardrivingrecorder,commonlyknownastheautomobileblackbox,itisthevehiclespeed,time,mileageandvehicle'sotherstatusinformationrecordingandstoragecanberealizedthroughtheinterfaceandthedataoutputofthedigitalelectronicrecordingdevice.Atpresentalloverthecountrypassengertransportationcompanies,logisticscompanies,tourismcompaniesanddangerousgoodstransportcompanies,busgroup,andallenterprisesandinstitutionsinthenervousandorderlytoinstallthecarrecorder.Stateinthispaper,firstofall,onthecarrecorderhascarriedonthesimpleintroduction,analyzedtheresearchbackgroundandsignificanceofvehicledatarecorder,illustratestheresearchlevelanddevelopmenttrendathomeandabroad;Secondlyputsforwardthesystemofschemedesign;Followedbythehardwarecircuitdesignofthevehicledatarecorder,includingthepowersupplymodule,signalacquisitionmodule,MCUmodule,keyboardmodule,memorymodule,displaymodule,clockmodule,alarmmodule,etc.;Thelastistheprogramdesignofseveralmajorvehicledatarecordersoftware,includingsignalacquisitionprogram,datastorage,parkingpreprocessingprocedures,etc.Duetoitsportabilityvehicledatarecorder,reliability,versatility,inroadsafety,trafficlawenforcement,transportationmanagementplaysanimportantrole.Startconstructionprocessofintelligenttransportationsystems,alongwithourcountrywillbecomethevehicledatarecordertoensurethatthemoderntransportationsafetyandefficientdynamicoperationmanagementanintegralpartoflogistics.

Keywords:

Cardrivingrecorder;Developmenttrends;Singlechipmicrocomputer;Moduledesign;Theprogramdesign

目录

摘要....................................................................................................................................................I

AbstractII

1绪论1

1.1汽车行驶记录仪简介1

1.2汽车行驶记录仪的应用背景1

1.3国内外汽车行驶记录仪的发展状况2

1.3.1国外汽车行驶记录仪的发展状况2

1.3.2国内汽车行驶记录仪的发展状况2

1.4本设计的研究内容及特点3

2系统总体方案设计4

2.1系统总体框图4

2.2各模块功能需求4

3汽车行驶记录仪硬件设计7

3.1电源模块的设计7

3.1.1设计方案的选择7

3.1.2电路设计7

3.1.3掉电保护9

3.2信号采集模块10

3.2.1车速信号的采集10

3.2.2开关量信号的采集11

3.3单片机模块12

3.3.1单片机选型12

3.3.2时钟电路设计13

3.3.3复位电路设计14

3.4键盘模块14

3.4.1设计方案的选择14

3.4.2电路设计14

3.5存储器模块16

3.5.1存储需求分析16

3.5.2存储方案选择17

3.5.3存储器选型19

3.6驾驶员身份识别21

3.6.1设计方案的选择21

3.6.2电路设计22

3.7车载主机和上位机之间的数据传输方式23

3.7.1USB技术的优势以及USB接口在此设计中的应用23

3.7.2USB接口的硬件电路设计24

3.7.3RS232接口25

3.8显示模块26

3.8.1设计方案的选择26

3.8.2电路的设计27

3.9时钟模块28

3.9.1设计方案的选择28

3.9.2电路的设计28

3.10热敏打印单元30

3.10.1设计方案的选择30

3.10.2接口电路的设计30

3.11报警模块31

4软件设计32

4.1编写程序使用的语言的选择32

4.2设计方案32

4.2.1主程序32

4.2.2信号采集模块子程序设计33

4.2.3数据存储程序设计34

4.2.4停车预处理程序35

结论38

致谢39

参考文献40

附录41

1绪论

1.1汽车行驶记录仪简介

汽车行驶记录仪是一种安装在车辆上且对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其它状态信息进行记录、存储并可通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置。

它又称汽车工作信息记录仪[1]、汽车综合信息记录仪，也有人将其形象地称为汽车电子警察，它能全程同步记录、监控车辆运行状态。

利用汽车行驶状态记录仪，通过专用软件可以将汽车行驶轨迹在电脑上完整、准确的再现。

汽车行驶记录仪在汽车上已经得到广泛的开发应用，它由硬件和软件两部分组成。

硬件部分包括面板、单片机及辅助电器元件；软件部分包括控制、处理各种数据的仪表功能程序系统。

该仪器可实现多种信息处理，显示汽车状况，进行自我诊断，对车速、发动机转速、水温、油压、燃油量、油耗和蓄电池电压等一系列参数进行有效监控。

并通过控制发光二极管、液晶显示、蜂鸣器等报警手段，为司乘人员提供直接的汽车状况信息和发出各种超限情况的报警等，可有效防范和化解车辆事故的发生。

1.2汽车行驶记录仪的应用背景

汽车行驶状态记录仪的使用，欧盟、日本等国家早在二十世纪70年代就开始以立法的形式在部分客运车辆及货车上强制安装使用记录仪，我国从二十世纪80年代后期开始，在少数地区也曾试用过由国内一些科研机构及企业自主研制的数字式记录仪。

目前我国各地正在积极推进汽车行驶记录仪安装使用和监管工作，上海、广州、深圳、西安、哈尔滨等地还将GPS卫星定位系统与汽车行驶记录仪组合使用，在网络的强大支持下，实现实时跟踪监控，使道路交通事故逐年下降。

汽车行驶记录仪由于其便携性、实时性、可靠性、通用性，在行驶安全、交通执法、运输管理等方面有着重要的实际作用和现实意义。

1.3国内外汽车行驶记录仪的发展状况

1.3.1国外汽车行驶记录仪的发展状况

欧洲是最早制造也是最早强行推行使用汽车行驶记录仪的地区，同时也是目前使用记录仪最多的地区。

早在20世纪20年代，行驶记录仪便伴随着汽车里程表而诞生，当时是和汽车速度、里程表结合在一起的。

1934年，德国发明了世界上第一台纸盘式行驶记录仪，并于1953年开始对载重超过7吨的车辆强制推行纸盘式行驶记录仪。

1970年欧共体通过立法方式在德国、法国、意大利、比利时、卢森堡6个成员国强制推行使用纸盘式记录仪。

这种纸盘式行驶记录仪它通过速度传感器测量车辆速度，以机械指针在圆形坐标记录纸上记录车辆的行驶速度、时间、行驶里程，记录结果直观，装置结构相对简单、使用方便。

20世纪70年代后，随着电子和集成模块技术[2]、数据总线和一些电子设备（如显示屏、打印机等）的相继引入，汽车行驶记录仪基本形成了电子记录仪样式。

但是出于使用习惯和技术安全性方面的考虑，最初的电子式记录仪仍使用纸盘作为记录媒介，甚至直到现在欧盟普遍使用的还是电子式纸盘记录仪。

随着电子存储（磁卡或优盘）和安全保障技术的逐步完善，欧盟积极准备更换和推行数字式电子记录仪。

20世纪90年代初，德国首先开发了数字式汽车行驶记录仪，且率先规定自2006年5月起新车必须安装使用数字式汽车行驶记录仪。

1.3.2国内汽车行驶记录仪的发展状况

我国从1984年就开始了汽车行驶记录仪的研究，并于80年代后期，在少数地区试用国内一些科研机构及企业自主研制的数字式记录仪。

以后国内一度出现汽车行驶记录仪热，全国有十几个省市下达了安装汽车行驶记录仪的通知，同时也出现了近百家记录仪生产企业。

但由于当时技术水平的制约，特别是当时没有出台相应的技术标准和配套法规，记录仪在使用过程中出现了许多问题，并没有充分发挥它应有的作用，这一热潮很快就冷却下去了。

随着我国经济的快速发展，我国道路交通事故也呈上升趋势，尤其是长途客运车辆的重、特大交通事故频发，给国家财产和人民生命财产带来了巨