汽車行駛狀態(tài)記錄儀的研究論文正文

1、 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 52 頁 共 53 頁1 緒論1.1 課題的意義 汽車作為現(xiàn)代社會的一種重要的交通工具，越來越顯示出強(qiáng)大的生命力。隨著國民經(jīng)濟(jì)、公路運輸業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車的需求量在不斷地增長，可隨之而來的卻是交通事故的頻繁發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計我國是道路交通事故死亡人數(shù)最高的國家，連續(xù)數(shù)年一直居世界第一位，近20年來，由于交通事故造成的死亡人數(shù)己達(dá)到108萬人。從公安部了解到，2004年全國共發(fā)生一次死亡10人以上群死群傷特大道路交通事故55起，造成852人死亡、877人受傷。與上年相比上升幅度較大，事故起數(shù)上升34.1，死亡人數(shù)上升32.1，受傷人數(shù)上升54.7。從全球看每一分鐘就有一個

2、人死于汽車交通事故，1982以來全球總共有大約3000萬人死于交通事故中。如何采取有效措施預(yù)防道路交通事故的發(fā)生，特別是提供一些事故發(fā)生前的有效數(shù)據(jù)給汽車制造商使其制造出更安全的汽車來減少交通事故放生和最大限度地減低交通事故中對人的傷害，同時提供一個電子眼來幫助交通部門提高事故處理的準(zhǔn)確性、公正性及快速性，是一個值得研究的實際課題1?！捌嚭谙蛔印保址Q汽車行駛記錄儀，是安裝在車輛上，對車輛行駛速度、時間、里程以及有關(guān)車輛行駛的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄、存儲并可通過接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出的數(shù)字式電子記錄裝置。它能完整、準(zhǔn)確地記錄汽車行駛狀態(tài)下的有關(guān)情況，能將汽車行駛軌跡完整地記錄下來，并通過專用軟件在微

3、機(jī)上再現(xiàn)。目前的汽車黑匣子雖然在可靠性、體積方面取得了較大的改善，但不具有圖像存儲的功能;它所存儲的汽車信息，對于各種起因的突發(fā)事件不能有效、準(zhǔn)確地提供可分析和處理的科學(xué)依據(jù)。一般來說，該產(chǎn)品體積只有香煙盒般大小，能防潮、防水、防腐和耐高溫。它除了具有傳統(tǒng)的黑匣子所擁有的事故分析功能外，還能在汽車駕駛員超速行駛時發(fā)出超速報警聲，以提醒駕駛員減速行駛，并詳細(xì)記錄車輛每次的起動時間、行駛里程、行駛時問、最高車速以及每次最高車速的持續(xù)時間，方便交通管理部門根據(jù)所記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)對車輛進(jìn)行有效的管理。黑匣子還可以設(shè)置反劫防盜功能。裝上該產(chǎn)品后，除了車主和車主委托的人外，其他人即使有了車鑰匙也無法起動汽車

4、!即使拆除黑匣子也仍然無法起動汽車，從而在傳統(tǒng)防盜器的基礎(chǔ)上又有了新的技術(shù)突破。1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r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)代道路交通運輸安全和高效物流動態(tài)營運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。汽車“黑匣子”問世于70年代后朗，開始用于記錄汽車行駛的速度和距離；從90年代開始，美國和歐

5、洲的制造廠商們紛紛組織人力開發(fā)研制汽車行駛狀態(tài)記錄器。開發(fā)汽車黑匣子的目的是實時循環(huán)紀(jì)錄碰撞過程中的制動踏板，汽車減速度，空氣囊引爆，以及安全帶鎖緊等信號，以判斷駕駛員是否踏緊急制動、是否系安全帶，汽車的空氣囊是否引爆，引爆時刻是否合適，安全帶的鎖緊機(jī)構(gòu)是否失效，從而可以客觀地、科學(xué)地劃分汽車廠商和駕乘人員的事故責(zé)任。我國從80年代后期開始，在少數(shù)地區(qū)也曾試用過由國內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)自主研制的數(shù)字式記錄儀。國內(nèi)外的使用情況表明，記錄儀為國家行政管理部門提供了有效的執(zhí)法工具、為道路運輸企業(yè)提供了管理工具、為駕駛員提供了其駕駛活動的反饋信息，其使用對保障道路交通安全起到了直接的作用。目前，國內(nèi)汽

6、車黑匣子僅停留在作車速記錄儀的低水平上，且尚無實時檢測、記錄車輛縱向平和橫向運動加(減)速度的產(chǎn)品，也無達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于存儲數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)通訊要求的產(chǎn)品，因此，此類產(chǎn)品市場潛力還是比較大的。目前，我國生產(chǎn)汽車黑匣子的企業(yè)有10余家，產(chǎn)品數(shù)十種，經(jīng)過國家有關(guān)權(quán)威部門檢測合格后，汽車黑匣子開始在全國各省市推廣使用。它對提高車隊的營運效率利降低事故率等方面起到了顯著的效果，受到物流運輸、汽車租賃、企事業(yè)車隊、保險公司和交通管理部門的歡迎。日本計劃于2015年前投入500億美圓用于發(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、

7、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)(BLUE TOOTH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、實時地傳送到有關(guān)部門。總之，汽車黑匣子的全面性、包容性和適應(yīng)性是實現(xiàn)汽車電子綜合化集成化的

8、核心， 并必將成為未來ITS系統(tǒng)的重要組成部分。 2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案目前，已經(jīng)有各式各樣的汽車行駛記錄儀產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上，其功能差別也大相徑庭，有的功能簡單，有的則包括了很多國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外的附加功能，如GPS、語音通信、圖像拍攝、指紋識別等等。但是記錄儀的使用仍然處在研發(fā)推廣階段，適合此階段的記錄儀產(chǎn)品應(yīng)該具有以下特點：具有國家規(guī)定的各項功能，成本低，數(shù)據(jù)安全性高。而在技術(shù)上，記錄儀產(chǎn)品可分為兩種，一種是基于嵌入式操作系統(tǒng)的；另一種是基于單片機(jī)的?；谇度胧讲僮飨到y(tǒng)的記錄儀產(chǎn)品可以實現(xiàn)比較多的功能，智能性也好，但開發(fā)周期和成本較高。而基于單片機(jī)的產(chǎn)品不僅成本較低而且開

9、發(fā)周期較短，雖然功能上不十分豐富，但比較合適現(xiàn)階段的使用，因此本文設(shè)計了基于單片機(jī)的汽車行駛記錄儀系統(tǒng)2。根據(jù)國標(biāo)對記錄儀的功能要求，記錄儀應(yīng)有如下功能：1）自檢功能2）實時時間及駕駛時間的采集、記錄、存儲功能3）車輛行駛速度的測量、記錄、存儲功能4）車輛行駛里程的測量、記錄、存儲功能5）駕駛員身份記錄功能6）數(shù)據(jù)顯示7）數(shù)據(jù)通信功能基于以上功能的要求，本文設(shè)計的汽車行駛記錄儀系統(tǒng)包含兩部分：一部分是安裝在車輛上的主機(jī)，是對車輛行駛速度、時間、里程以及車輛運行的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄的主體，主要記錄車輛連續(xù)行駛狀態(tài)和違章數(shù)據(jù)；另一部分是上位機(jī)后臺數(shù)據(jù)管理和分析軟件，是面向運輸公司管理人員的軟件平

10、臺，可幫助運輸公司對車隊、車輛和駕駛員進(jìn)行信息化管理，負(fù)責(zé)對記錄儀主機(jī)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和圖像化顯示。系統(tǒng)的兩個部分通過RS232串行口通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。本系統(tǒng)需采集的數(shù)據(jù)主要為：8路開關(guān)量信號、車速脈沖信號和實時時鐘數(shù)據(jù)。其中8路開關(guān)量信號包括：剎車、喇叭、左右燈、大燈、點火開關(guān)、1號和2號門、報警器等；實時時鐘包括：年、月、日、時、分、秒。當(dāng)發(fā)生超速、疲勞駕駛等違章情況時，處理器將讀取實時時間，與車速和各開關(guān)量一起處理和保存，以供日后打印輸出或上位機(jī)分析數(shù)據(jù)使用。2.2 主處理器的選擇本著簡化結(jié)構(gòu)、提高可靠性、減少體積易于安裝、減少成本、經(jīng)濟(jì)實用等原則，本汽車黑匣子的微處理器采用AT

11、MEL公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)AT89C51系類中的8031芯片。8031內(nèi)部包含1個8位CPU、128B RAM，21個特殊功能寄存器（SFR）、4個8位并行I/O口、1個全雙工串行口，2個16位定時器/計數(shù)器，單片內(nèi)無程序存儲器，需外擴(kuò)EPROM芯片。此類單片機(jī)應(yīng)用廣泛，價格相對較低，發(fā)展也比較成熟，是黑匣子低端的首選。其最小系統(tǒng)電路圖如2-1所示3。圖2-1 8031最小系統(tǒng)2.3 電源電路器件選擇由于汽車電瓶一般為+12V，并且由于汽車電瓶給系統(tǒng)供電時電壓極不穩(wěn)定，再加上強(qiáng)大的電磁(如給氣缸打火電壓有極大變化)干擾了各芯片，使之不能穩(wěn)定地提供+5V的電壓，因此考慮電源電壓波動。采用輸入范圍

12、寬的DC-DC將輸入的車載電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電源，提供給內(nèi)部電路。在本設(shè)計中采用了DC-DC轉(zhuǎn)換芯片MC34063。MC34063是MOTOROLA推出的一款高性能、外圍電路簡單的DC-DC轉(zhuǎn)換芯片。可組成降壓式、升壓式或電壓反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源。其輸入電壓范圍為340V，工作電流典型值為2.5mA，內(nèi)部開關(guān)管電流1.5A，輸出電壓可設(shè)定或連續(xù)可調(diào)，工作頻率由外部電容確定，最高100KHz，內(nèi)部有精確為2%的1.25V基準(zhǔn)電壓源，并有輸出電流限制電路。由于單片機(jī)的供電電壓是DC5V，因此相應(yīng)的電路圖2-2所示。圖2-2 電壓轉(zhuǎn)換電路由于MC34063在降壓式電路中的輸出電壓特性如式2-1。 （2-1

13、）（，在圖中分別是、）因而在設(shè)計過程中，只需調(diào)整和的大小，就可以設(shè)定輸出電壓的大小。在本設(shè)計中，5V穩(wěn)壓部分取，。2.4 系統(tǒng)時鐘模塊設(shè)計為了記錄行車的時間，使行駛記錄儀能夠?qū)崟r記錄汽車行駛狀態(tài)，采用專門的時鐘模塊提供時間信號，本系統(tǒng)選用DS12887時鐘電路。DS12887是跨越2000年的日歷時鐘芯片，在該芯片中用4位數(shù)字來表示年度，采用24引腳雙列直插式封裝。該芯片的晶體振蕩器、振蕩電路、充電電路和可充電鋰電池等一起封裝在芯片的上方，組成1個加厚的集成電路模塊。電路通電時，充電電路自動對電池充電。充足一次電可供芯片時鐘運行半年之久，正常工作時可保持時鐘數(shù)據(jù)10年內(nèi)不會丟失。此外，DS12

14、887能夠自動存取并更新當(dāng)前的時間，單片機(jī)可通過讀DS12887的內(nèi)部時標(biāo)寄存器得到當(dāng)前的時間和日歷，也可通過選擇二進(jìn)制碼或BCD碼初始化電路的10個時標(biāo)寄存器。DS12887內(nèi)部有A、B、C、D四個寄存器，主要功能如下：寄存器A的主要功能有提供時間更新標(biāo)志，確定在何時讀出正確的時間，提供分頻控制功能，可選擇輸出的方波頻率以及周期中斷頻率。寄存器B的主要功能是初始化設(shè)置，初始化時必需將相關(guān)位置1，才能初始化時間和日歷字節(jié)，對相關(guān)位進(jìn)行設(shè)置，可使系統(tǒng)具有周期中斷、鬧鐘中斷、更新結(jié)束中斷功能，可控方波的輸出，可控制時間的顯示模塊，并可自動執(zhí)行夏令時制。寄存器C的主要功能是提供中斷請求、周期中斷、鬧

15、鈴中斷以及更新結(jié)束中斷標(biāo)志，以提供CPU查詢。寄存器D的主要功能是提供有效RAM和時間標(biāo)志。該標(biāo)志位出廠前由DALLAS公司置狀態(tài)1.這一位不可寫，應(yīng)該讀出為1。如果出現(xiàn)0，表明內(nèi)部電池耗盡。 DS12887采用數(shù)據(jù)與地址總線復(fù)用，選擇INTEL模式與8031總線連接。AS是DS12887的地址使能端口，它與8031的ALE相連實現(xiàn)數(shù)據(jù)與地址總線復(fù)用。其各引腳接口電路如2-3所示4。圖2-3 系統(tǒng)時鐘引腳接口電路2.5 看門狗電路的設(shè)計考慮到單片機(jī)處于實際工作時電池和其他干擾造成單片機(jī)的不穩(wěn)定，引起程序亂飛，可能會使程序陷入死循環(huán)。指令冗余和軟件陷阱技術(shù)不能使失控的程序擺脫死循環(huán)的困境，這時系

16、統(tǒng)將完全癱瘓。如果操作人員在場，可按下人工復(fù)位按鈕，強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位。但操作人員不可能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，即使監(jiān)視著系統(tǒng)，也往往是在引起不良后果之后才進(jìn)行人工復(fù)位。故采用硬件MAX813L看門狗電路，可以實現(xiàn)不用人來監(jiān)視，就能使系統(tǒng)擺脫死循環(huán)，重新執(zhí)行正常的程序?！翱撮T狗”技術(shù)是使用一個計數(shù)器來不斷計數(shù)，監(jiān)視程序循環(huán)運行。若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設(shè)定時間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入了死循環(huán)，這時計數(shù)器溢出，然后強(qiáng)迫系統(tǒng)復(fù)位，在復(fù)位入口0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)運行進(jìn)入正軌。另外，在單片機(jī)系統(tǒng)運行時，有可能會發(fā)生電源掉電的意外情況，一些重要的數(shù)據(jù)可能丟失。這時要求系統(tǒng)應(yīng)首先檢測到電源的變化，然后通過切

17、換電路把備用電池接入系統(tǒng)，以保護(hù)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。MAX813L的接口電路如2-5所示。圖2-5 MAX813L的接口電路當(dāng)電源電壓降至4.65V以下，即產(chǎn)生復(fù)位。該器件能提供多種功能。在上電、掉電期間及在電壓降低的情況下可產(chǎn)生一個復(fù)位信號。此外，MAX813L帶有一個1.6秒的看門狗定時器。WDI是看門狗輸入，它控制內(nèi)部看門狗定時器。端保持高電平或低電平達(dá)1.6秒可使內(nèi)部定時器完成計數(shù)，并將變?yōu)榈碗娖?。將懸空或連接一個高阻抗三態(tài)緩沖器將禁止看門狗功能。內(nèi)部看門狗定時器清零的條件有三種：發(fā)生復(fù)位；處于三態(tài)；或檢測到一個上升沿或下降沿。是看門狗輸出。當(dāng)內(nèi)部看門狗定時器超時1.6秒時，拉至低電

18、平，并直到看門狗被清零才變?yōu)楦唠娖?。此外，?dāng)Vcc低于復(fù)位門限時，保持低電平。沒有最小脈沖寬度，只要Vcc超過復(fù)位門限，就變?yōu)楦唠娖蕉鴽]有延遲。RESET是高電平有效的復(fù)位輸出。MAX813L只有一個RESET輸出。復(fù)位信號用來按已知狀態(tài)啟動，一旦處于未知狀態(tài)，就將系統(tǒng)復(fù)位。MAX813L僅有一個高電平有效的復(fù)位輸出。當(dāng)Vcc小于1.2伏時，RESET保證為低電平。在上電期間，RESET保持低電平直到電源電壓升至復(fù)位門限以上。在超過此門限后，RESET為高電平大約200ms。在掉電期間，當(dāng)Vcc降至復(fù)位門限以下時，RESET變?yōu)榈碗娖?，并在Vcc大于1.2V時保證低于0.4V。在Vcc降至復(fù)位

19、門限電壓以下時，即處于降壓的情況下，RESET變?yōu)榈碗娖?。如果在已開始的復(fù)位脈沖期間電壓下降，則該脈沖至少再持續(xù)140ms。將連至可使看門狗超時產(chǎn)生復(fù)位。當(dāng)需要高電平有效的復(fù)位時，應(yīng)該使用MAX813L。MAX813L內(nèi)的看門狗定時器監(jiān)控的工作。如果在1.6秒內(nèi)未檢測到其工作，內(nèi)部定時器將使看門狗輸出處于低電平狀態(tài)。將保持低電平直到在檢測到的工作。如果將WDI懸空或連接到一個三態(tài)電路，看門狗的功能則被禁止，即被清零且不計數(shù)。如果產(chǎn)生復(fù)位信號，看門狗定時器也會被禁止。當(dāng)復(fù)位信號無效且輸入檢測到短至50ns的高電平或低電平跳變時，看門狗定時器將開始1.6秒的計數(shù)。端的跳變會復(fù)位看門狗定時器并啟動一

20、次新的計數(shù)周期。一旦電源電壓Vcc將至復(fù)位門限以下，WDO也將變?yōu)榈碗娖讲⒈３衷摖顟B(tài)。只要Vcc升至該門限以上，就變?yōu)楦唠娖?。對于不存在小脈沖寬度，因為它是對于復(fù)位輸出而言的。如果懸空，將有必要作為一個低功耗輸出指示器5。2.6 數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)硬件設(shè)計黑匣子模塊中使用傳感器采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存儲起來，而8031不能滿足要求，故要擴(kuò)展存儲器。所以外擴(kuò)了1片62128數(shù)據(jù)存儲器，該存儲器以其存儲電路以雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為基礎(chǔ)，狀態(tài)穩(wěn)定，只要不掉電，信息就不會丟失。優(yōu)點是不需刷新，缺點是集成度低。和1片27128程序存儲器，該存儲器能夠重復(fù)擦寫所以被廣泛應(yīng)用。這種存儲器利用編程器寫入后，信息可長久保持，因此可

21、作為只讀存儲器。當(dāng)其內(nèi)容需要變更時，可利用擦抹器（由紫外線燈照射）將其擦除，各單位內(nèi)容復(fù)原為FFH，再根據(jù)需要，利用EPROM編程器編程，因此這種芯片可反復(fù)使用。2.7 通訊口設(shè)計2.7.1 RS232通訊口設(shè)計由于TTL電平和RS232電平互不兼容，所以兩者對接時，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。單片機(jī)的電平采取的是TTL電平(O0.2為邏輯“0”，25V為邏輯“1”)，RS232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定邏輯“O”為+5+15V之間，邏輯“l(fā)”為-5-15V之間。MAXIM公司的MAX200-MAX211/MAX213，MAX232/MAX233，MAX3222/MAX3223系列接收/發(fā)送在RS232通信接口中日益得到

22、廣泛應(yīng)用，他們具有功耗低，工作電源由單電源的，也有多電源的，波特率高達(dá)120KPS，外接電容0.1可選，具有多種封裝形式，接收器輸出為三態(tài)TTL/CMOS等優(yōu)越性，MAX232CPE為雙組RS232接收發(fā)送器，工作電源為+5V, 的電容，其市場價格低，主要由三部分組成：電壓倍增器，RS232發(fā)送器，RS接收器。RS232發(fā)送器的輸入TTL/CMOS電平，當(dāng)MAX232CPE地工作電壓為+5V，而RS232接收端負(fù)載位，發(fā)送器輸出電壓為±8V左右。MAX232CPE由兩個發(fā)送器，如只用其中一個發(fā)送器，另一發(fā)送器的輸入，輸出端可以懸空由圖可見，發(fā)送器內(nèi)置400上拉電阻，當(dāng)輸入端懸空時，被

23、上拉至VCC，經(jīng)反向器，輸出端為低電平，上拉電阻耗電為，所以懸空時的功耗很低。RS232接收器輸入RS232電平，輸出TTL/CMOS電平，不使用的接收器輸入，輸出端可以懸空，其輸入端內(nèi)置下拉電阻，當(dāng)輸入端懸空時被下拉至地，經(jīng)反向器輸出端為高電平，如圖2-6所示。圖2-6 RS232電平轉(zhuǎn)換電路串行口數(shù)據(jù)通信主要有兩個技術(shù)問題。一個是數(shù)據(jù)傳送，另一個是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)傳送主要解決傳送中的標(biāo)準(zhǔn)、格式及工作方式等問題；而數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是指數(shù)據(jù)的串并行轉(zhuǎn)換。因為在計算機(jī)中使用的數(shù)據(jù)都是并行數(shù)據(jù)，因此在發(fā)送端，要把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為串行數(shù)據(jù)；而在接收端，卻要把接到的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換有串行接口電路

24、實現(xiàn)，這種電路也稱之為通用異步接收發(fā)生器（UART）。從理論上說，一個UART應(yīng)包括發(fā)送器電路、接收器和控制電路等內(nèi)容。在單片機(jī)芯片中，UART以集成在其中，作為其組成部分，構(gòu)成一個串行口。在本系統(tǒng)中，以工作方式2進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，其波特率為9600。計數(shù)初值的計算公式如式2-2。 （2-2）其中smod為PCON寄存器最高位的值，其值為1或0。其通訊接口設(shè)計如圖2-7所示。圖2-7 通訊口接口電路雙機(jī)通信協(xié)議控制字 FD：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)通訊正?；蚪邮諗?shù)據(jù)正確確認(rèn)控制字。 FC：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位速度數(shù)據(jù)。 FB：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位日期數(shù)據(jù)。 FA：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)

25、據(jù)位時間數(shù)據(jù)。 F9：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位里程數(shù)據(jù)。2.7.2 USB口設(shè)計CH375是一個USB總線通用接口電路，支持HOST主機(jī)方式和SLAVE設(shè)備方式。CH375內(nèi)部集成了PLL倍頻器、主從USB接口SIE、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、被動并行接口、異步串型接口、命令解釋器、控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器、通用的固件程序等。在本地端，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī)、DSP、MCU等控制器的系統(tǒng)總線上。CH375的USB主機(jī)方式支持各種常用的USB全速設(shè)備，外部單片機(jī)、DSP、MCU可以通過CH375按照相應(yīng)的USB協(xié)議與USB設(shè)備通信6。CH375的特點如下：

26、（1）全速USB-HOST主機(jī)接口符合USB1.1，支持動態(tài)切換主機(jī)與設(shè)備方式，外圍元器件只需要1個晶體和2個電容；（2）主機(jī)端點輸入和輸出緩沖區(qū)各有64字節(jié)，支持常用的12Mb/s全速USB設(shè)備；（3）支持USB設(shè)備的控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸；（4）自動檢測USB設(shè)備的連接和斷開，提供設(shè)備連接和斷開的通知；（5）內(nèi)置控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器，簡化常用的控制傳輸；（6）并行接口包含8位數(shù)據(jù)總線，4線控制：讀選通、寫選通、片選輸入和中斷輸出；（7）串行接口包括串行輸入、串行輸出和中斷輸出，支持通信波特率的動態(tài)調(diào)整；（8）支持5V電源電壓和3.3V電源電壓。2.8 速度信號檢測模塊及其實現(xiàn)速度信號

27、檢測模塊的原理是：汽車行駛過程中，車輪旋轉(zhuǎn)經(jīng)過傳感器，單位時間內(nèi)輸出一定量的脈沖，傳感器輸出地脈沖通過放大電路放大整形，然后送至單片機(jī)T1口計數(shù)，得到的脈沖數(shù)經(jīng)過速度計算的公式計算后得到汽車行駛速度。汽車變速器輸出的速度信號時時間上連續(xù)的數(shù)字信號，為了便于處理、存儲，將這些時間上連續(xù)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為時間上等間距的數(shù)字信號。系統(tǒng)采用霍爾傳感器將速度信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，霍爾式傳感器是利用霍爾元件制成的，霍爾元件是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻栐曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。霍爾元件具有許多優(yōu)點，它具有結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗小、頻率

28、高（可達(dá)1MHz）、耐振動、不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕等特點。2.8.1 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)與原理霍爾轉(zhuǎn)速傳感器是利用霍爾元件制成的，利用霍爾效應(yīng)原理工作的：一個金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，磁場垂直于薄片，當(dāng)薄片通以電流Ie時，在薄片的兩側(cè)面上就會產(chǎn)生一個微量的霍爾電壓UH，如果改變磁場上的強(qiáng)度，霍爾電壓的大小亦隨之改變，當(dāng)磁場消失時，霍爾電壓變?yōu)榱?。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)原理實際上是利用霍爾開關(guān)測轉(zhuǎn)速。待測物上粘貼一對或多對小磁鋼，小磁鋼愈多分辨率愈高?；魻栭_關(guān)固定在小磁鋼附近。待測物體以角速度旋轉(zhuǎn)時，每當(dāng)一個小磁鋼轉(zhuǎn)過霍爾開關(guān)集成電路，霍爾開關(guān)便產(chǎn)生一個相應(yīng)的脈沖。檢測出單位時間

29、的脈沖數(shù)，即可測定待測物的轉(zhuǎn)速。2.8.2 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器主要技術(shù)指標(biāo)其主要技術(shù)指標(biāo)如下：測量范圍010000rmin輸出波形：矩形脈沖波供電電壓：DC524V響應(yīng)頻率：50l00KHZ工作距離：35mm每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)：與磁鋼數(shù)量一致輸出信號幅值：高電平接近供電電源，低電平0.5V工作溫度：-20+80外形尺寸：M16Xl或Ml2Xl2.8.3 速度測量原理本系統(tǒng)選用霍爾傳感器將速度信號轉(zhuǎn)換為電信號，考慮到傳感器的體積要小，便于安裝，誤差要盡量減小等要求，采用車輪旋轉(zhuǎn)一周，速度傳感器要輸出若干個脈沖的方法，具體采用在變速器上安裝8個小磁鋼相應(yīng)的輸出8個脈沖的方法。車輪旋轉(zhuǎn)一周速度傳感器輸出的脈沖個

30、數(shù)為n，則脈沖個數(shù)如式2-3。n =8 （2-3）設(shè)02秒內(nèi)計數(shù)器測得的脈沖數(shù)為f，則車輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N如式2-4。N=f/n （2-4）設(shè)車輪半徑為R，則在0.2秒鐘內(nèi)汽車行駛的距離如式2-5。 （2-5）則1秒鐘內(nèi)汽車行駛的距離L1如式2-6。Ll=5L （2-6）這樣就可以得到最終的速度計算公式V如式2-7。 （2-7）2.8.4 由THS118型霍爾元件組成的速度測量電路在系統(tǒng)中，采用了THS118型霍爾元件作為速度測量部分的速度傳感器，THS118的特征如下：（1）超小4引腳封裝（2）良好的溫度特性（3）溫度工作范圍大（-55125）（4）輸出電壓線性良好圖2-8是采用THS118的轉(zhuǎn)速

31、檢測電路，磁轉(zhuǎn)子M旋轉(zhuǎn)地同時，使霍爾元件H的磁極（N,S）產(chǎn)生變化，從而檢測轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。圖中a，b為輸入端，c，d為輸出端。從霍爾元件結(jié)構(gòu)上看，輸出端包含共模電壓Vc，電壓Vc對霍爾電壓沒有關(guān)系，使用時此電壓必須除去，本系統(tǒng)中采用差動輸入的運算放大器來忽略此電壓?；魻栐妮敵龆私拥讲顒臃糯笃鞯妮斎攵?，因此，c點電壓等于d點電壓時，運放無輸出，c點電壓大于d點電壓時，有差動信號輸入，這時，運放輸出端有較大的輸出電壓。THS118輸出的波形為矩形波。圖2-8 THS118轉(zhuǎn)速檢測電路Vo的計算公式如式2-8。 （2-8）式中，為THS118的輸出電壓，由于THS118的輸出電壓是當(dāng)c點電壓等于d

32、點電壓時，輸出電壓0V，c點電壓大于d點電壓或小于d點電壓時，輸出電壓為55140mV，由式2-8可知放大電路的增益為100÷3=33.3，這樣可以得到Vo電壓為04.7V。這樣的點評輸至單片機(jī)的T1計數(shù)口能滿足需要7,8。2.9 開關(guān)信號的獲取及接口電路開關(guān)信號的獲取是將8個并行的僅有“0”、“1”兩個狀態(tài)的信號通過并行芯片進(jìn)行并行和串行的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的串行信號送給單片機(jī)處理。開關(guān)信號主要包括剎車、喇叭、左右燈、大燈、氣壓、1號和2號門、報警器等。為了獲取穩(wěn)定的開關(guān)量，減少誤差，提高系統(tǒng)的抗干擾性，系統(tǒng)中可以采用具有置位和清零的D觸發(fā)器，這樣可以消除因外界干擾而引起觸發(fā)器的誤動作。

33、該模塊利用74LS165型并行輸入8位移位寄存器作為輸入口，其硬件電路如圖2-9所示利用單片機(jī)的3根I/O口線擴(kuò)展為8位的輸入口線，圖2-9中74LS165作為8位的輸入線，CLK為時鐘脈沖輸入端，D0D7為并行輸入端，在系統(tǒng)中就是8位開關(guān)量。S/L為低電平時，允許并行置入數(shù)據(jù)，S/L為高電平時允許串行移位。這樣剎車、喇叭、左右燈、大燈、氣壓、1號和2號門、報警器等8路開關(guān)量經(jīng)過D觸發(fā)器后并行輸入到74LS165，再經(jīng)74LS165轉(zhuǎn)換后，串行輸入給單片機(jī)進(jìn)行處理。圖2-9 開關(guān)信號電路接口開關(guān)信號主要包括剎車、喇叭、左右燈、大燈、氣壓、1號和2號門、報警器等共8路信號。開關(guān)量采集模塊電路如圖

34、2-10所示9。圖2-10 開關(guān)量采集電路圖2-10給出的是一路開關(guān)信號的采集電路圖，其它開關(guān)量信號的采集與此相同，這里不一一畫出。開關(guān)信號經(jīng)過光電隔離處理后直接輸入到D觸發(fā)器集的D0D7口。2.10 顯示電路選擇LED顯示器時考慮到功耗要低，發(fā)光效率要高，同時體積要小，兼顧以上特點我們選用高亮度的LED顯示器，這樣可以避免汽車在白天行駛時，因光線太足而使得顯示器上的字跡模糊不清。2.11 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計對于安裝在車體中的記錄儀主機(jī)，難免受到各種干擾的影響。干擾可以使電子元器件性能降級或失效，使單片機(jī)硬件工作失常；同時可能使采集的信號發(fā)生偏移或嚴(yán)重失真，導(dǎo)致測量誤差，因此其抗干擾設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)

35、計的重要內(nèi)容之一。2.11.1 系統(tǒng)可能存在的干擾記錄儀主機(jī)的干擾源主要來自內(nèi)部和外部兩個方面。內(nèi)部干擾源有：1）信號線之間的串?dāng)_；2）相鄰回路耦合造成的干擾；3）元器件布局不合理造成的干擾；4）寄生振蕩等。外部干擾源主要有電磁干擾、電源波動造成的干擾以及環(huán)境干擾等。在本記錄儀中主要表現(xiàn)為：1）空間干擾，即場干擾，通過電磁波輻射竄入系統(tǒng)。其中通過電場途徑干擾的實質(zhì)是電容耦合干擾，干擾信號通過導(dǎo)線或電路的分布電容進(jìn)入系統(tǒng)；而通過電磁場途徑干擾的實質(zhì)是互感性耦合干擾，干擾信號通過導(dǎo)線或回路的互感耦合進(jìn)入系統(tǒng)；2） 通道干擾，即通過與主機(jī)相連的前向通道、后向通道已經(jīng)與其他主機(jī)的通道進(jìn)入的干擾；3）

36、電源干擾，由于車載蓄電池與汽車交流發(fā)電機(jī)、起動機(jī)、點火線圈相連，不僅電壓波動很大，而且含有尖峰脈沖，此外在汽車行駛中，由于現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣所造成的電源噪聲等。2.11.2 硬件抗干擾設(shè)計針對本系統(tǒng)可能存在的上述干擾，本文采取了以下硬件措施，盡量減少干擾。1） 通道干擾的隔離措施目前在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，最廣泛使用的是光電隔離技術(shù)，它能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，從而使通道的信噪比大大提高。這是由于發(fā)光二極管只是在通過一定的電流時才能發(fā)光，而干擾即使電壓較高，由于沒有足夠的能量，不能使發(fā)光二極管發(fā)光，從而有效地隔離了干擾進(jìn)一步傳播。2） 印制電路板的抗干擾設(shè)計（1） 電源線與地線應(yīng)盡量加粗，

37、所以未使用空間都設(shè)計成地線平面，以減少地線阻抗。數(shù)字系統(tǒng)的每條信號線應(yīng)盡量靠近地線，以減少噪聲干擾。（2） 信號走線盡量與電源、地線相一致，信號走線不要形成環(huán)路，以減少輻射或接收能力；也不要形成分支，以防止反射和產(chǎn)生諧波。（3） 按最短距離原則布線，盡量保證線跡阻抗的連續(xù)性，線跡不得直角轉(zhuǎn)向，應(yīng)采用45°線過渡。（4） 配置去耦電容，電源的輸入端跨接10的電解電容。每個集成電路芯片旁都安置一個0.1陶瓷電容，電容的引線盡量短。3） 電源干擾的抑制微機(jī)系統(tǒng)的供電采用DC-DC變換模塊，單獨對系統(tǒng)進(jìn)行供電，從而減少公共阻抗的互相耦合，大大提高了供電的可靠性。3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1 系統(tǒng)

38、主程序設(shè)計系統(tǒng)主程序框圖如圖3-1所示，主控制模塊首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，包括對時鐘芯片，串行口，中斷、定時器等接口芯片的設(shè)置，初始化完成后即進(jìn)入主程序，主程序形成一個高速運行的循環(huán)，為了保證異常情況下導(dǎo)致的程序跑飛或卡死時能夠得到及時的復(fù)位，在各個軟件模塊中設(shè)置了喂狗操作10,11。初始化是否已到1ms？是否已到50ms？是否已到200ms？通訊結(jié)束否？延時子程序數(shù)據(jù)采集子程序數(shù)據(jù)存儲子程序通訊子程序開始YYYYNNNN圖3-1 主控模塊程序框圖3.2 信號采集子程序設(shè)計3.2.1 信號采集子程序信號采集子程序主要完成的功能是對車速信號的采集，開關(guān)量的采集只需要定時讀取8031的P1口的狀

39、態(tài)即可，而時鐘信號是與采集的車速信號和開關(guān)量信號所形成的數(shù)據(jù)一起形成各種記錄，無需單獨采集。車速信號的采集主要是通過外部中斷INT1捕捉車速脈沖，而由定時器記錄脈沖的輸出間隔，從而計算出里程、車速等實時數(shù)據(jù)。INT1中斷處理程序框圖如圖3-2所示。開 始NY中斷現(xiàn)場保護(hù)計算車速脈沖的輸出間隔計算車速計算里程中斷現(xiàn)場恢復(fù)返 回判斷車輛是否停車？圖3-2 中斷處理框圖3.2.2 信號處理信號的處理主要是用已有的數(shù)據(jù)來判斷汽車是否處在危險狀態(tài)中或者發(fā)生了事故。由于本黑匣子系統(tǒng)為低成本型，本系統(tǒng)使用的器件較少，因而也只有有限的數(shù)據(jù)資源及用軟件的方法來為事故判斷服務(wù)。但如果轎車上裝有安全氣囊爆炸裝置，那

40、么判斷事故的發(fā)生將是十分的簡單，因為一旦安全氣囊爆炸，絕大多數(shù)情況就是發(fā)生事故。此時，為了判斷事故的發(fā)生，只需判斷安全氣囊爆炸裝置里的傳感器是否發(fā)出了信號。因為安全氣囊爆炸裝置現(xiàn)已是一項很成熟的技術(shù)，其可靠性足以滿足要求，而且利用安全氣囊爆炸裝置能大大減少黑匣子系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。由于以上事實的存在，本人在設(shè)計黑匣子系統(tǒng)的單片機(jī)程序時至少考慮了這兩方面的情況。本人首先判斷安全氣囊爆炸裝置發(fā)出的信號。這對于裝有安全氣囊爆炸裝置的轎車有效。程序如下： ;主程序的其他部分MOV A,51H ;51H單元的第一位表示氣囊爆炸信號ANL A,#01HJNZ D1 ;氣囊爆炸LJMP D2D1:LJMP

41、BREAKD2:NOP ;主程序的其他部分接著本人用軟件來處理數(shù)據(jù)，并利用諸如剎車狀態(tài)、加速度及車體角度等各種可以利用的數(shù)據(jù)來判斷事故的是否發(fā)生。1) 首先判斷車體傾角。如果車體傾角不小于90度時，判斷車子翻，從而進(jìn)入事故處理程序。以防有這樣一種情況，車子已經(jīng)翻了，車速必然為0，但發(fā)動機(jī)還轉(zhuǎn)。MOV A,55H ;55H單元為車體傾角數(shù)據(jù)ANL A,#7FH ;取絕對值CLR CSUBB A,#90D ;判斷車體傾角是否不小于90度CPLJC DONEXT1 ;沒有翻車LJMP BREAK ;翻車2）接下來是判斷加速度。分別說明如下：當(dāng)加速度大于(負(fù)的)60(公里/小時)時，不管車子是否剎車，

42、肯定有撞車事件發(fā)生，因為正常剎車不可能達(dá)到這樣的加速度；檢查加速度是否大于60 ;接前面的判斷MOV A,0F1H ;F1H為此時的車速CLR C ;F0H為上次的車速SUBB A,0F0H ;現(xiàn)在A是車的加速度了JNC DONEXT ;車速沒有下降，不用再做相關(guān)判斷CLR C；車速下降，進(jìn)一步判斷ANL A,#7FH ;取絕對值MOV R5,A ;把A的值存在R5中SUBB A,#60 ;計算加速度JC DONEXT ;加速度<60LJMP BREAK ;加速度>60，撞車事故發(fā)生DONEXT:NOP ;繼續(xù)其他操作而加速度小于60時，要分別處理剎車和不剎車的狀態(tài)。根據(jù)經(jīng)驗，如果

43、是不剎車，當(dāng)加速度在60到20之間時，撞車事件必然發(fā)生，因為上坡的自然減速不可能達(dá)到那么大。檢查加速度是否在20與60之間MOV A,R5 ;R5存有原來的加速度CLR C SUBB A,#20JC NATUAL ;加速度<20，轉(zhuǎn)NAYUALNOPMOV A,51H ;51H的第二位為剎車信號ANL A,#02HJNZ BAK_YES1 ;加速度（20<a<60）+剎車LJMP BREAK ;加速度（20<a<60）+不剎車BAK_YES1:NOP或者，當(dāng)加速度在60到30之間，既使剎車，但如果此前已是方向盤亂轉(zhuǎn)，那么撞車事件也會發(fā)生，因為當(dāng)加速度在60到30之

44、間時，當(dāng)時車速必然相當(dāng)高，如果在達(dá)到這么大的加速度前方向盤亂轉(zhuǎn)，而且剎車時，必然會導(dǎo)致車子因車的慣性等原因而使車的方向不受司機(jī)的控制，而后來的加速度如此大，說明撞車事件發(fā)生了。加速度在30與60之間時，檢查是否剎車并且方向盤亂轉(zhuǎn)BODY:NOP MOV R7,#04H ;比較4次方向盤角度差 MOV R0,#0E0H ;R0，R1包括相鄰兩次方向盤的角度 MOV R1,#0E1HDIRECTION:CLR C MOV A,R0 MOV R2,A MOV A,R1 CLR C SUBB A,#7FH ;取絕對值 CLR C SUBB A,#20D ;方向盤角度差大于20度 JC NOT1 ;在此

45、4次比較中，有一次不符時退出比較YES1: NOP ;此次比較符合，比較下一次 INC R0INC R1 ;R0，R1指向下兩次方向盤角度DJNZ R7,DIRECTIONMOV R0,0E1HMOV 0E0H,R0 ;把方向盤角度數(shù)據(jù)往后移一次MOV R0,0E2HMOV 0E1H,R0MOV R0,0E3HMOV 0E2H,R0MOV R0,0E4HMOV 0E3H,R0MOV 0E4H,#00HMOV A,R5CLR CSUBB A,#30JNC BREAK ;加速度（60>a>30）,剎車并且方向盤亂轉(zhuǎn)NOT1: MOV R0,0E1H MOV 0E0H,R0 MOV R0

46、,0E2H MOV 0E1H,R0 MOV R0,0E3H MOV 0E2H,R0 MOV R0,0E4H MOV 0E3H,R0 MOV 0E4H,#00H最后是檢查車是否停了。但不能只簡單地靠車速為0來判斷車是停了，因為有可能是車速為0但發(fā)動機(jī)還在轉(zhuǎn)，即車只是暫時停而己。而一旦發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為0，車必然停。檢查是否車停 MOV R6,53H ;53H為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的高位 MOV R7,54H ;54H為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的低位 CJNE R6,#00H,NEXT33 CJNE R7,#00H,NEXT33 LJMP CAR_STOP ;發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為0 NEXT33:NOP3.3 數(shù)據(jù)存儲子程序設(shè)計采集的

47、信號經(jīng)過處理后，送入62128數(shù)據(jù)存儲器中予以保存。該芯片具有掉電數(shù)據(jù)不丟失的特性。通過PC機(jī)可以讀取數(shù)據(jù)存儲器和時鐘芯片里的數(shù)據(jù)以及對時鐘芯片里某些單元進(jìn)行設(shè)置。汽車行駛記錄儀內(nèi)需存儲的數(shù)據(jù)包括時鐘、速度、事故疑點數(shù)據(jù)、超時駕駛記錄、超速記錄、每次統(tǒng)計數(shù)據(jù)、每分鐘平均速度、前15天累計里程、前15分鐘速度、本次累計里程和全部累計里程。這些數(shù)據(jù)通過設(shè)置指針的方式存儲和傳遞，而指針是被保存在時鐘芯片里的，本文設(shè)置的指針主要有：停車數(shù)據(jù)指針、超時數(shù)據(jù)指針、超速數(shù)據(jù)指針、統(tǒng)計數(shù)據(jù)指針、平均速度指針12。下面對數(shù)據(jù)的具體格式及其在62128中的存儲單元介紹如下：1） 事故疑點數(shù)據(jù)車輛行駛記錄儀應(yīng)以不大

48、于0.2s的時間間隔持續(xù)記錄并存儲停車前20s對應(yīng)實時時間的車輛行駛速度值，記錄次數(shù)至少為10次，速度記錄單元為km/h測量范圍為0km/h240km/h,測量分辨率等于或優(yōu)于1km/h。本車輛行駛記錄儀記錄了停車前20s內(nèi)每間隔0.2s采集的一次汽車行駛速度和8個狀態(tài)開關(guān)量。該組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖如3-3所示。6字節(jié)1字符1字符時間日期期速度狀態(tài)開關(guān)量速度狀態(tài)開關(guān)量200字符206字符圖3-3 事故疑點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖圖中各數(shù)據(jù)的格式如下：時間日期：XX XX XX XX XX XX 年 月 日 時 分 秒速 度：XX （單位：km/h）狀態(tài)開關(guān)：xxxxxxxx (1字節(jié))其中XX代表占用一個字節(jié)的存儲

49、空間；x代表二進(jìn)制的一位，0代表關(guān)，1代表開。日期和時間是指停車那一刻的日期和時間，日期時間后的第一組行駛數(shù)據(jù)是停車前1s的行駛信息，后面依次是停車前2s，3s，20s的行駛信息。2） 每分鐘平均速度記錄儀應(yīng)該以不大于1min的時間間隔持續(xù)記錄并儲存車輛在最近240個小時內(nèi)的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，即車輛在行駛過程中與實時時間相對應(yīng)的每分鐘間隔內(nèi)的平均行駛速度值。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖如圖3-4所示。00H 00H 00H車輛啟動時間速度速度00H圖3-4 每分鐘平均速度數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖每次記錄以00H 00H 00H開始，00H結(jié)尾，車輛啟動時間后每分鐘記錄一次平均速度數(shù)據(jù)。3） 每次統(tǒng)計數(shù)據(jù)記錄儀應(yīng)能持續(xù)記錄車輛從指

50、定統(tǒng)計時間開始的累計行駛里程。車輛行駛里程的記錄單位是km，行駛里程的測量范圍是0km999999.9km，分辨率應(yīng)等于或優(yōu)于0.1km。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖如圖3-5所示。起動時間停車時間本次里程最高車速車門開啟次數(shù)6字節(jié)6字節(jié)2字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)16字節(jié)圖3-5 每次統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖4） 超時駕駛記錄記錄儀能對駕駛員的每次超時駕駛，即疲勞駕駛行為作記錄和統(tǒng)計，統(tǒng)計內(nèi)容包括駕駛證證號、超時開始時間、超時結(jié)束時間等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖如圖3-6所示。駕駛證證號超時開始時間超時結(jié)束時間18字節(jié)5字節(jié)5字節(jié)28字節(jié)圖3-6 超時駕駛記錄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖5） 統(tǒng)計超速記錄數(shù)據(jù)記錄儀能對駕駛員的每次超速駕駛行為作記錄和統(tǒng)計，統(tǒng)計

51、內(nèi)容包括駕駛證證號、起超時間、持續(xù)時間和最高車速等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖如圖3-7所示。駕駛證證號起超時間持續(xù)時間最高車速18字節(jié)5字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)28字節(jié)圖3-7 超速駕駛記錄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖3.4 里程和速度計算方法記錄儀讀取到原始數(shù)據(jù)后，根據(jù)脈沖量和車輛特征系數(shù)等能夠計算出總累計行駛里程，最近2天的累計行駛里程、最近240小時內(nèi)的累計行駛里程、每125毫秒的速度和每分鐘的速度13。3.4.1 行駛里程記錄儀采集的脈沖來自于速度傳感器，該速度傳感器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生8個脈沖，而車輛在每公里使速度傳感器旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)數(shù)由車輛特征系數(shù)決定。記錄儀根據(jù)所記錄的脈沖數(shù)，可以得到車輛行駛的里程。1）總累計行駛里程總累計行駛里程的計

52、算公式為：。單位為：公里。其中：為總累計行駛里程 為總累計脈沖數(shù) 為車輛特征系數(shù)由于數(shù)據(jù)格式規(guī)定總累計行駛里程的數(shù)據(jù)單位為0.1公里，計算時可將總累計脈沖數(shù)放大10倍，再參與運算。這樣，總累計行駛里程的計算公式便修改為：。單位為：0.1公里。2）M小時的累計行駛里程M小時的累計行駛里程，只須在上式中，用M小時的累計脈沖數(shù)取代，即可得到。M小時的累計行駛里程的計算公式為：。單位為：0.1公里。其中：為M小時的累計行駛里程 為M小時內(nèi)的脈沖數(shù) 為車輛特征系數(shù)在此公式的基礎(chǔ)上，分別用48小時和240小時的累計脈沖數(shù)代入該公式，即可得到最近2個日歷天和240小時內(nèi)的累計行駛里程數(shù)據(jù)。3.4.2 行駛速

53、度由脈沖數(shù)計算出行駛速度，只要先由脈沖數(shù)計算得到里程數(shù)，再除以時間即可得到速度。由于速度的單位是公里/小時，在計算不同時間間隔內(nèi)的速度時，必須進(jìn)行時間單位的換算。每125毫秒速度的計算公式為：。單位為：公里/小時。其中：為每125毫秒的行駛速度 為該125毫秒內(nèi)的脈沖數(shù) 為車輛特征系數(shù)每分鐘速度每分鐘速度的計算公式為：。單位為：公里/小時。其中：為每分鐘的行駛速度 為該分鐘內(nèi)的脈沖數(shù) 為車輛特性系數(shù)3.5 實時時鐘驅(qū)動編程為使得記錄儀具有實時時鐘功能，需要編寫對應(yīng)與該時鐘外設(shè)芯片的驅(qū)動程序，時鐘部分在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的編程流程圖如圖3-8所示，顯示器默認(rèn)顯示的是時鐘信號。初始化DS12887初始化開中斷查表讀DS12887到緩存顯示圖3-8 時鐘部分軟件流程圖3.5.1 時鐘驅(qū)動程序需要有以下幾個函數(shù)。1）時鐘外設(shè)初始化函數(shù)ClockInitExtern void