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开题报告
电子信息工程
车辆行驶记录仪设计和实践
2010年3月(上 ) ［摘要］本文设计了一种基于单片机的汽车行驶记录仪，它可以对车辆行驶速度、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，然后通过接口实现数据输出。本文主要介绍了该测量仪的硬件系统组成和软件系统的主流程设计，并简单介绍了该系统的抗干扰设计。［关键词］单片机；记录仪系统；模块化设计基于单片机的汽车行驶记录仪系统设计 宋艳 （常州信息职业技术学院电子信息工程系，江苏常州２１３１６４） 随着汽车普及率的提高，交通阻塞也越来越严重，人流，物流，车流骤增，导致道路交通事故频繁发生，而且呈上升趋势，群死群伤的恶性交通事故屡屡发生。给人民生命、企业的经营活动和国家财产都造成了巨大的损失。为了保护人民的生命财产安全，遏制交通事故频发，许多公司企业科研单位研制开发汽车行驶记录仪。本文在汽车行驶记录仪的背景和发展现状基础上，结合汽车行驶记录仪系统的国家标准，自主研究了一套基于单片机的汽车行驶记录仪系统。整个系统包括汽车端的汽车行驶状态记录仪和计算机端的汽车行驶信息数据分析软件两部分，前者记录下的状态数据最终送到计算机，由计算机侧相应的分析软件来分析，这样得到的结果有助于运输企业和管理部门监控车辆的运行状态，加强对车辆和驾驶员的管理，同时也可为交通管理部门对汽车事故处理提供相应的技术手段。这里仅介绍汽车端的汽车行驶状态记录仪的设计（以下简称记录仪）。 1记录仪系统的功能和主要性能指标１．１系统的主要功能 １）能够实时监测并记录汽车行驶的各种状态信息，包括速度、里程等重要数据。２）可记录驾驶员信息（如姓名、工号等）和汽车信息（如车号等），为有关部门检查提供必要的信息。３）安装在汽车上的汽车行驶状态记录仪可进行输入信息的提示，同时还要有实时信息的显示，并可根据用户要求或设置，另外还要具备汽车超速时的报警功能。４）具有数据通信功能，可以将记录仪系统与ＰＣ机和Ｕ盘等设备进行数据传输。 １．２系统的主要性能指标 １）合适的数据记录频率：速度的采样周期可设置为１次／ｓ￣０．２次／ｓ。２）一定的数据记录容量：０￣２４０ｈ。３）较长的数据存储时间：掉电情况下可至少保存１０年以上。４）监测汽车行驶速度范围：０￣２４０ｋｍ／ｈ。５）记录需要的汽车行驶数据，包括速度、里程、超速度及时间、停车次数及时间。６）可以存储驾驶员信息、汽车信息、发车时间和到站时间。７）要能够抗电磁干扰、防火、防潮、抗冲击。８）尺寸大小合适，便于在汽车上安装。 2系统的总体构思 本系统主要包括数据采集、数据存储、液晶显示和键盘电路、单片机系统和通信接口等几个功能模块。系统的总体结构框图如图１所示 。 图１记录仪系统的总体结构框图 3系统的硬件设计 ３．１供电电源模块 目前汽车内部产生的供电是＋１２Ｖ，而记录仪正常工作时，本身芯片所需的电压为５Ｖ。为了保证记录仪的正常工作，所以系统需要供电模块来实现＋１２Ｖ～＋５Ｖ的电源变换。因此选用ＤＣ／ＤＣ变换器 ＭＣ３４０６３组成ＤＣ／ＤＣ降压变换器。 ３．２单片机系统 对于整个汽车记录仪而言，单片机是整个系统的核心部分，本系统采用了ＰＨＩＬＩＰＳ公司生产的Ｐ８９Ｃ５１ＲＤ２单片机。该芯片除了具有２５６字节的内部ＲＡＭ，还扩展了７６８字节的ＲＡＭ空间，完全能够满足程序运行期间所需要的比较大的数据空间，无需扩展外部ＲＡＭ，使系统更可靠和更经济。并且Ｐ８９Ｃ５ｌ ＲＤ２中的在系统编程和在应用中编程功能可以通过串口对汽车行驶记录仪进行软件升级，极大的方便了记录仪的维护工作，为汽车行驶记录仪功能的完善提供了便利。 ３．３信号采集模块 本系统采集的信号主要分为三个部分：车速信号、开关量信号以及和实时时钟数据，对不同种类的信号采用不同的采集方式。时钟数据采集由实时时钟模块完成。１）车速信号的采集。车速信号的采集主要是通过霍尔传感器把车速转换车脉冲信号来实现的，即汽车行驶过程中轮子每转一周会通过内部的霍尔传感器送给系统一对差分信号，系统通过信号采集模块获得一个对应的脉冲信号，通过对该脉冲信号计数，以及已知的轮子直径信息计算，得到车子的运行速度。为了防止汽车围环境的干扰，切断输入和输出通道间直接的电信号联系，本系统采用了光电隔离电路。采集到的车速脉冲信号由单片机Ｐ８９Ｃ５１的外部中断ＴＮＸ０捕捉进行采集。另外用定时器记录脉冲的输出间隔，从而计算出里程、车速等实时数据，用以保存和输出。２ ）开关量信号采集。开关量信号包括车门、左灯、右灯、倒车灯、远光灯、近光灯、刹车、汽车喇叭等信号。这些开关信号先经过ＴＬＰ５２１光耦隔离处理后直接输入到单片机Ｐ８９Ｃ５１的Ｐ１口。系统每隔０．２ｓ对开关量信号和１路脉冲信号采集一次，处理器只要将Ｐ１口的状态直接读入就可以了。 ３．４实时时钟模块 在前面对系统的功能指标要求中提到数据记录容量要求在０￣２４０小时，数据存储时间在掉电情况下要求至少保存１０年以上。为了准确地记录车辆行驶状态，并对异常情况下的断电时间进行记录，因此选择实时时钟芯片来提供日期和时间。本系统中选用ＤＡＬＬＡＳ半导体公司的芯片ＤＳ１２８８７，ＤＳ１２８８７实时时钟芯片可以产生详细的时间和日期信息，可以记录汽车信息过程中各种状态发生时对应的时间信息，它可以满足系统的功能要求。 ３．５数据存储模块 汽车记录仪的核心功能就是完成汽车在行驶过程中的各种状态参量数据的及时记录，并对这些数据进行可靠的存储保护。本系统对数据的存储器要求很高，需要从以下几个方面考虑：１）掉电后数据需要保存；２）可擦写次数多；３）可靠性高。故本系统采用了Ａｔｍｅｌ公司生产的串行大容量可擦写的可编程存储器ＡＴ２４Ｃ５１２芯片作为数据存储模块。 ３．６显示和键盘模块 １）键盘模块。键盘是单片机应用系统最常用的输入设备，可以通 过键盘向系统输入一些信息，如设计人员通过键盘向单片机系统输入指令、地址和数据等，实现简单的人际通信。在本系统中，键盘主要是用来输入驾驶员和车辆的一些信息等，它是由单片机控制的。２）液晶显示模块。本系统要求能够进行字符、数字和汉字的显示，因此选用了内含ＫＳ０１０８Ｂ／ＨＤ６１２０２控制器的图形液晶显示器ＧＸＭ１２８６４，它是一种采用低功耗ＣＭＯＳ技术实现的点阵图形ＬＣＤ模块，有８位微处 196
本科毕业论文（设计）题目：基于STM32的汽车行驶记录仪的设计与实现 姓名： 学号： 专业： 院系： 指导老师： 职称学位： 完成时间： 教务处制
基于STM32的汽车行驶记录仪的设计与实现 摘要 汽车行驶记录仪是一种电子式记录设备，它对车辆行驶的时间、速度、里程以及车辆行驶的状态信息进行采集、记录、存储。汽车行驶记录仪的使用，对疲劳驾驶、超速行驶等驾驶员不良驾驶习惯能够起到约束作用，对保障车辆的安全行驶，分析和鉴定交通事故原因上具有重要的作用。 本次设计中设计了一款基于STM32的汽车行驶记录仪，主要采用STM32F103单片机为主控单元，以OV7670摄像头模块为图像采集模块，以SD卡位数据存储模块。控制系统以一定的间隔收集摄像头模块采集到的图像数据，并进行存储，实现实时的图像收集；通过将SD卡插入电脑端即可对系统实时拍摄并存储的图像信息进行查看。除此之外，可以通过串口工具实时监控系统的数据传输过程，使得抽象的数据采集、数据存储、数据调用变的更加形象、具体。本次设计的汽车行驶记录仪具有实时性好，可靠性和性价比高的特点。 关键词：汽车行驶记录仪；实时监控；STM32；SD卡
Research On Vehicle Traveling Data Recorder Based On STM32 Abstract Vehicle traveling data recorder is an electronic recording device, its vehicle travel time, speed, mileage and vehicle status information collection, recording, storage. Bad driving habits vehicle traveling data recorder use, fatigue driving, speeding and so the driver can act as a restraint on the safe driving support vehicles, and has an important role in the analysis and identification of Accidents. The design based on the STM32 designed a vehicle traveling data recorder, mainly STM32F103 microcontroller as the main control unit to the camera module OV7670 image acquisition module to your SD Card data storage module. Control systems at certain intervals to collect the camera module to capture image data, and store real-time collection of images, we can insert the SD card to the computer side of the system in real time and store the captured image information view. In addition, through the serial data transmission system monitoring tool for real-time, making the abstract data acquisition, data storage, data call image becomes more specific. The design of the car recorder with a real-time, high reliability, and cost characteristics. Key Words：vehicle traveling data recorder ，Real-time monitoring，STM32，SD card
汽车行驶记录仪
目次 前言............................................................................... III 引言................................................................................. V 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 要求 (2) 4.1 一般要求 (2) 4.2 电气部件 (3) 4.3 电气性能 (4) 4.4 功能要求 (5) 4.5 性能要求 (9) 4.6 数据分析软件 (9) 4.7 数据安全性 (10) 4.8 气候环境适应性 (10) 4.9 机械环境适应性 (10) 4.10 外壳防护等级 (10) 4.11 抗汽车电点火干扰 (10) 4.12 静电放电抗扰度 (10) 4.13 瞬态抗扰性 (10) 5 试验方法 (10) 5.1 一般要求检查 (10) 5.2 电气部件检查 (11) 5.3 电气性能测试 (11) 5.4 功能检查 (12) 5.5 性能测试 (13) 5.6 数据分析软件检查 (14) 5.7 数据安全性检查 (14) 5.8 气候环境适应性试验 (15) 5.9 机械环境试验 (16) 5.10 外壳防护等级试验 (17) 5.11 抗汽车电点火干扰试验 (17) 5.12 静电放电抗扰度试验 (18) 5.13 瞬态抗扰性试验 (18) 6 检验规则 (18) 6.1 型式检验 (18)
6.2 出厂检验 (20) 7 安装 (20) 7.1 新车 (20) 7.2 在用汽车 (20) 7.3 安装位置 (20) 7.4 接线要求 (20) 8 标志、标签和包装 (21) 8.1 标志、标签 (21) 8.2 产品合格证 (21) 8.3 包装 (21) 附录A（规范性附录）RS232串行数据通信协议 (22) 附录B（规范性附录）USB(通用串行总线)数据存储格式 (37) 附录C（规范性附录）驾驶人身份识别IC卡数据存储格式 (39) 附录D（资料性附录）事故疑点数据曲线 (40) 参考文献 (41)
汽车行驶记录仪的设计毕业论文 目录 摘要.................................................................. I Abstract ............................................................. II 第一章绪论.. (1) 1.1 课题研究背景及意义 (2) 1.2 国外的发展状况 (2) 1.2.1国发展 (2) 1.2.2国外发展 (3) 1.3 汽车行驶记录仪在交通管理中的必要性 (4) 1.4 汽车行驶记录仪的分类 (5) 1.5 本文的主要工作 (7) 1.6本章小结 (8) 第二章系统总体方案设计 (9) 2.1系统框图 (9) 2.2主控制器 (10) 第三章系统方案的硬件设计 3.1数据采集单元 (13) 3.2数据存储单元 (15) 3.3液晶显示单元 (20) 第四章系统软件设计 (22) 4.1系统软件整体流程 (22) 4.2数据采集单元 (23) 4.3数据存储单元 (28) 4.4液晶显示单元 (30) 第五章总结 (34)
致谢 (35) 参考文献 (36)
第一章绪论 1.1 课题的研究背景及意义 我国自改革开放以来，道路交通基础设施日益完善，汽车的拥有量也不断增加，交通的发展一方面为社会创造了大量的财富，另一方面也带来了严重的交通隐患。仅2011年我国交通事故死亡人数就超过了20万人。而发达国家则有自己的一套方法，他们为控制机动车安全驾驶，通过立法(如欧盟第3825／85法规)强制安装机械式纸盘汽车行驶记录仪，对遏制疲劳驾驶、车辆超速等交通违章，约束驾驶员的不良驾驶行为，保障安全行车很有效。各级交通部门面对的问题是如何通过科学的方法提高道路交通管理水平，减少事故发生。由于交通管理的复杂性，交通车辆的运行围大，活动围涉及全国各地，管理部门无法随时随地的对车辆进行追踪监控。交通管理部门迫切需要一种可以代替人工对车辆的运行状况和驾驶员的操作情况进行实时监控的电子设备。交通管理中也需要一种能够有效保障车辆安全、提供实时调度管理的产品，使我国的交通管理能够真正迈入智能化时代。而汽车行驶记录仪就是一种能够安装在车辆上全过程同步记录、监控车辆运行状态、预防交通事故发生的高新技术产品。 美国、日本、香港、马来西亚等地都在大量使用汽车行驶记录仪，我国许多大城市的车辆也安装上了汽车行驶记录仪。经过运输企业的使用，事实证明，安装使用汽车行驶记录仪有利于规驾驶员操作，降低汽车公里胎耗、油耗，提高驾驶员安全意识，从而减少应交通事故给企业造成的经济损失。安装汽车行驶记录仪后，运输企业可以依据记录的数据对驾驶员的进行奖励或批评教育甚至是处罚，长期坚持使用汽车行驶记录仪，不仅可以培养驾驶员规操作的良好习惯，还有助于运输企业筛选出经常有不良驾驶行为的个别司机，找出重点监督对象，从而达到“管车、管人、管安全”的目的。 依托6PS服务平台，汽车行驶记录仪不仅能够记录车辆行驶过程中的所有基本信息，还可以与远在千里之外的管理中心实现实时信息交换。在网络系统
安全管理编号：YTO-FS-PD858 国内外汽车行驶记录仪应用概况通用 版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
国内外汽车行驶记录仪应用概况通 用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 一、国外汽车行驶记录仪应用概况 汽车行驶记录仪制造和应用的发源地在欧洲。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。随着汽车工业的快速发展，记录仪开始在汽车运营中得到自发性的广泛应用。1934年，德国发明了世界上第一台纸盘式行驶记录仪，至今已有70年的历史。为了保障道路交通安全运输，1953年，德国政府开始对载重超过7吨的货车和客车强制推行纸盘式行驶记录仪。自1970年起，当时的欧共体开始推广德国的经验，在德国、法国、意大利、比利时、卢森堡6个成员国强制推行行驶记录仪。1992年欧盟成立，原欧共体有关记录仪应用的各项法规继续有效。目前，欧盟已制定颁布了分别规范驾驶员驾驶时间、纸盘式记录仪技术性能、数字式记录仪技术性能、监督企业和实施路面执法的5个主要法规，15个成员国500多万辆商用车安装了纸盘式行驶记录仪，是世界上使用纸盘式行驶记录仪最多
嵌入式技术电子测量技术 ELECT RON IC MEASU REMENT T ECH N OLOGY 第34卷第3期2009年3月 多功能汽车行驶记录仪的系统设计 彭李明连迅 (武汉理工大学武汉430079 摘要:本文详细阐述了多功能汽车行驶记录仪的技术要求,并提出了解决方案,该系统集数据记录存储、数据采集、数据统计分析为一体。本文着重分析了汽车行驶记录仪的硬件结构设计和软件流程设计,并对原型样机进行了性能和功能测试,对记录仪今后的发展进行了展望。 关键词:ARM;嵌入式系统;汽车行驶记录仪 中图分类号:T P2文献标识码:A System design about multi2function vehicle traveling data recorder P eng Liming Lian Xun (Wuhan U niver sity of T echnology,Wuhan430079 Abstr act:Vehicle T raveling Data Recorder(VTDRis a digital electronic device,which can r ecord vehicle speed,r eal t ime,mileage and vehicle p s other status informat ion.In spite of owning the advanced technique,the aboar d t raveling recorders ar e unfit for our count ry in applicability and price.It is urgent ly necessary to design and produce the pr oducts. I n this article,a Vehicle Traveling Data Recorder system is int roduced in details about technology r equirement and achievement.The author discusses the Vehicle T
汽车行驶记录仪的设计 汽车行驶记录仪的设计 摘要：汽车行驶状态记录仪是一种安装在汽车上实现类似于飞机“黑匣子”功能的设备，它可以全程记录汽车行驶数据，并通过对所记录的行驶信息数据进行分析,从而对车辆的各种状况予以精确的掌控。 本课题主要研究基于单片机的汽车行驶状态记录仪系统设计，实现对汽车行驶过程中实时信息的采集、处理、传送和存储。 首先，汽车内部霍尔传感器传过来的一对分差信号经过适当的变换变成一个脉冲信号提供给单片机系统，然后单片机系统将采集到的信息经过适当的运算处理之后存储起来并进行处理。另外，当汽车超速时，系统会发出警报，以提醒司机减速。 本课题设计的汽车行驶状态记录仪可有效预防驾驶员违章驾驶、遏制重大交通事故，具有准确性、高效性和易用性等。 关键词：单片机；汽车行驶记录仪；数据采集；可编程逻辑控制 引言 随着交通的迅速发展，汽车已经成为现代社会的一种重要的交通工具。道路交通事故频繁发生，群死群伤的恶性交通事故屡屡发生。 据有关部门统计，2005年上半年，全国共发生道路交通事故228 657 起，造成46 012人死亡、236 483人受伤，直接财产损失9．6亿元。 据统计资料显示，汽车驾驶员的超速行驶、违章抢道、疲劳驾驶、疏忽大意是导致交通事故的主要原因，占交通事故数量的80％以上。 哪里有交通警察在场，哪里的交通事故就极少发生。如果给每辆汽车安装上“电子警察"，有效地监督驾驶人员的驾驶行为，必能预防或减交通事故的发生；在发生交通事故后，“电子警察”也能给我们提供数据和资料，提高事故处理的效率和准确性。 汽车行驶记录仪对预防驾驶员疲劳驾驶、约束驾驶员违章、分析鉴定事故、提高交警的执法水平和运输管理水平、保障车辆运行安全等具有重要的实际作用及意义。统计资料表明，汽车黑匣子的使用，使交通事故率降低 37％～52％，大大减少了人员伤亡和财产损失，产生了显著的社会效益和经济效益。 1934年，德国发明了世界上第一台纸盘式行驶记录仪，至今已有75年的历史。它可以将曲线画在圆形的记录纸上。由于技术的发展，纸盘式记录仪现在应用少。2 0世纪70年代后期，欧洲率先推出了机电模拟式驾驶记录仪。
汽车行驶状态记录仪设计 1 绪论 汽车行驶记录仪(Vehicle travelling data recorder)，亦称“汽车黑匣子”，是安装在车辆上，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屯子记录装置。汽车行驶记录仪能完整、准确地记录汽车行驶状态下的有关情况，能将汽车行驶轨迹完整记录，并通过专用软件在电脑上再现，对遏止疲劳驾驶，车辆超速的违章、约束驾驶员不良行为，分析鉴定事故，提高交通的管理执法水平和运输管理水平、保障车辆运行安全也有着重要的实际作用及意义[1]。 1.1 研究背景 随着国家经济和社会的快速发展，人流、物流越来越频繁，中国公路运输业也得到了长足发展。汽车保有量以年均15％以上的速度增长，2004年底达到2742万辆。但就在人们感到出行越来越方便，物流配送越来越准时、快捷的同时，交通事故、特大交通事故也在频频发生，给国家、社会和个人造成极大的生命，财产损失，影响着千百万人的幸福生活。据新浪网报道，2005年，我国共发生公路交通事故450254起，造成死亡98738人，469911人受伤，直接财产损失18．8亿元，平均每天就有270人因公路交通事故死亡，而这一数字是2001年以来，最少的。造成事故的主要原因是驾驶员有意或无意违规驾驶。其中，超速、超载和超时(疲劳驾驶)堪称马路杀手三甲。而交通事故一旦发生，事故现场往往又被认定为唯一责任分担依据。这就为引发一系列人为或非人为因素的干扰提供了可能，从而直接威胁到交警断案的准确度、可信度问题。更有甚者伪造事故现场、破坏和转移事故现场，以避责或骗保[2]。 为了有效遏制驾驶员的超速和超时驾驶等违章行为，预防和降低交通事故的发生，或事故发生后，交通执法人员能拥有更充分的证据信息进行事故责任认定，以提高断案的公正性、准确性，我们除了加强交通法规的宣传教育，增添大批警力在关键路段的执法检查，利用“电子眼”等高科技手段监控某些交叉路口或路段的车辆行驶情况外，更需要加强汽车行驶状态数据的实时收集。随着飞机黑匣子在空运管理上的成功运用，专门用来记录汽车行驶状态的汽车黑匣子即汽车行驶状态记录仪(又叫行车记录仪、车辆行驶记录仪等，以下均简称记录仪)也在许多国家和地区大量推广和应用起来。 1.2国内外发展概况 记录仪(最早叫Tachographs)最早于1925年在德国发明。最初的功能主要是记录行车
通过读取IC卡确认驾驶员身份的汽车行驶记录仪的设计 引言 近年来，随着经济的发展以及人们生活水平的提高，小汽车越来越多的走进了人们的生活。但是，交通事故频发，汽车驾驶安全又成为一个问题。汽车行驶记录仪的使用对遏止疲劳驾驶和车辆超速等交通事故，约束驾驶员的不良行驶行为，保障车辆运行安全，规范车辆管理都具有重要作用。规范驾驶员行为，作为汽车行驶记录仪的基本功能之一，它首先应该能够准确识别驾驶员的身份。使用汽车行驶记录仪的单位应当为每个驾驶员配置IC卡，而驾驶员出车时再用IC卡登陆。该记录仪主要通过读取IC卡来确认驾驶员的唯一身份。而PC管理软件中的IC卡管理模块则主要用来给驾驶员的IC卡进行合法身份注册，使用单位可以编辑卡中驾驶员的身份信息，包括擦除、写人和读取等功能。 1设计方案的选择 目前汽车行驶记录仪采用的驾驶员身份识别方式主要有非接触式IC卡识别和接触式IC卡识别两种方式。 非接触式IC卡识别系统的凄写过程通常由非接触式IC片和读写设备问的无线电波来完成。非接触式lC卡识别方式的操作过程比较简单，但是抗干扰能力相对较弱，且成本较高。 接触式IC卡识别系统中的CPU一旦探测到有IC卡插入，则立即通过卡的I/O口读取数据，接着进行程序的判断和处理。当确定为合法的IC驾驶员IC卡后，再按照协议凄取驾驶员信息。该接触式IC卡存储量大，凄写机构造价便宜，维护比较方便。 本设计中考虑到汽车行驶记录仪的应用环境较为复杂，而非接触式IC卡容易受汽车点火的电磁干扰，而且驾驶员身份数据的存储量不人，所以，本设计选择方案二的接触式IC 卡识别方式来进行设汁。 2 驾驶员身份识别系统的硬件设计 2.1 IC卡芯片的选择 目前用于IC卡的通用存储器芯片多为EEPROM，其常用的协议主要有两线串行连接协议