基于单片机的行车记录仪设计与开发

介绍了一种基于单片机的行车记录仪设计与开发方案。

行车记录仪 http://doc.guandang.net/

CIC

中国集成电路

ＣｈｉｎａｌｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｌｔ

应用

基于单片机的行车记录仪设计与开发

清华大学汽车安全与节能国家重点实验室

卜健杨殿阁罗禹贡李克强连小珉

摘要：本文介绍了以８９Ｃ５１单片机为核心，通过连接ＧＰＳ接受板以及扩展外围存储器件和ＡＤ转换功能而实现的行车记录仪。对该记录仪的组成部件、功能及其软件和硬件的设计思想进行了阐述和说明。该行车记录仪可在行驶的过程中实时记录下车辆行驶轨迹和一些车况信号，用于对行车过程进行重现和分析。并具有存储容量大，断电不丢失数据等优点。

一、引言

行车记录仪是一种能够在车辆行驶的过程中实时记录下有关行驶信息的车载电子设备!它可以记录下行驶地点路径"以及车况信号如速度#油温#节气门开度#或轮胎压力等"便于对车辆实现管理和监控!由于实时记录了行驶信息"所以也兼有一定的事故分析功能!

行车记录仪的研究和实践"是从!"年代末才开始的"最初的产品"主要的功能是记录下汽车所走过的路线"所用的存储介质是磁带!但这项发明在当时不很成功#$%!

为了适应交通管理和行车安全的需要"行车记录仪的功能在其发展过程中逐渐得到了扩展"并不局限于事故分析"而是应用到车辆监控#车辆状态记录及报警#交通宏观控制#车辆管理等各个方面!作为智能交通系统$&’(%的一个组成部分"行车记录仪发展迅速!目前记录仪在物流#车辆出租和长途运输行业已经开始应用#)%#*%#+%"我国公安部门已经明令要求所有长途运输客车必须安装行车记录仪!行车记录仪有着较为广泛的应用前景!

求&

$,实时记录车辆位置#时间#车速信号"以及节气门开度信号!每秒钟记录一次数据"记录时间长度根据数据长度可以达到一定的时间长度!信息存储在外扩的存储器中"断电后仍能保存信息!

),记录仪上有和-.机的接口"可将其数据输入计算机中"结合/&(软件进行分析"得出汽车在该天中的行驶轨迹和车况"以及加速#刹车信息!

针对上述功能要求"提出如下设计方案&首先"采用/-(接收板作为记录仪所需要的车辆位置#时间以及车速信息的来源!/-(接收板能够实时接收来自卫星的关于当前位置经纬度#时刻以及当前速度#运动方向#加速度等信息"其定位精度为$0米"

而速度精度为1,+米2秒"每秒钟刷新一次数据"完全可以满足要求!

行车记录仪的存储设备要求具有一定的存储容量"可重复擦写"并且断电后数据不丢失!下表是对三种常用的非易失性存储芯片性能的一个比较!可以看出"345(6芯片容量最大"擦写数据简便"同时价格低廉"它的各项性能指标"基本符合要求!

表１几种存储介质的比较

二、总体功能实现

对于行车记录仪系统的功能"提出以下几个要

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２００４ ７ 总第!２期）!"

介绍了一种基于单片机的行车记录仪设计与开发方案。

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应用

系统和计算机之间的通讯

!采用!"#$%

串口进行数据传输"整个行车记录仪的系统结构组成如下图所示"

图

１行车记录仪系统结构图

图中黑色的线框代表记录仪!它以单片机为控制单元!还包括了存储单元#&’(转换模块和!")**+电平转换模块"该记录仪有两个输入信号!另外可以向,-机输出数据"工作过程中!单片机通过&’(转换采集节气门开度信号!通过!")%.%串口接收来自接收板的卫星信号!经过分析#打包后存入/0123存储芯片中$行驶过程结束后!可通过串口将信号输出至计算机中!利用专门的软件对记录数据进行分析"

三、系统硬件设计

依据系统的整体设计方案!在硬件设计的过程中需要对各个功能模块进行芯片选型和电路设计"

根据以上这些要求!使用4567089单片机即可满足要求了"实际选择的为&6:70;<-89单片机!因为串口通讯的需要!晶振频率采用99=>8<#?@A"&’(转换模块采用&(->;>B模数转换芯片!其转换分辨率为;位!转换时间为9>>C2"采用?&D%.%作为**+电平%!8E&与!")%.%电平%正负98E&相互转换芯片"存储芯片采用45670公司的%;F>%>芯片!其容量为%?GH6"而I,"可以包括速度#时间#经度#纬度#数据可信度等"若只采集和记录路径信号和节气

!"（总第!２期）２００４

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门信号!每秒钟数据量可以缩减至9>字节’秒"这样!记录仪的工作时间可以达到;个小时以上"

如果需要记录更多的信息!比如温度#制动#时间#实时速度等!则记录仪连续工作的时间则会相应缩短"记录仪的工作时间由每秒记录的数据量大小和存储芯片的容量来决定"系统存储容量可以通过扩展更多片的存储芯片或者采用更大容量的芯片来实现"

%;F>%>引脚主要为数据线和地址线!此外还有读写控制和片选控制线!他与单片机之间的连接如下图所示"

图２使用ＦＬＡＳＨ芯片存储数据

图３

使用Ａ／Ｄ芯片获得节气门信号

单片机的,>口作为地址’数据复用线!,9=>!,9=9作为存储单元地址的最高两位"另外采用,9=$和,9=B两个4’>口分别作为F+&"@芯片和&’(转换芯片的使能控制信号"

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应用

行车记录仪实物图如下!

*&+采样$,-*./芯片的读$写和擦除操作"均由单独的子程序完成"在此不再详述#

记录仪数据由串口读出后"可以将其保存为文本文件#利用实验室已经开发完成的0%.地图处理软件在地图上再现行车路径#同时"可分离出*&+采样记录的车况信息"绘制成图表进行分析#

五、实车试验

图４记录仪外观

利用记录仪自动记录汽车在指定时间段内的行车路线和状态信号"并将数据读入计算机中分析"通过分析结果与实验过程相比较"验证仪器是否能实

四、系统软件设计

在系统硬件设计中"使用!"#$作为用户选择端口"控制记录仪记录或输出数据#由于单片机的%&’口是地址数据复用"采用!"#(和!"#)分别对*&+转换芯片和,-*./芯片进行片选控制#

主程序和读写子程序流程图如下所示

!

现功能#

试验中在选定的一条路面上行驶了一个来回"下图是利用记录数据对行驶路径的再现"图中蓝色的线条就是行驶路线在地图上的再现"将鼠标移动到路径上的某点时"会自动显示出该点的记录数据#重现路径和试验完全相符合#

记录仪所记录的车速和油门信号"也绘制成图

表形式如下!

从试验记录上可以 …… 此处隐藏：2326字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……