汽车行驶记录仪系统设计【毕业论文】.doc

1、 本科 毕业 论文 (设计 ) （二零 届） 汽车行驶记录仪系统设计 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘 要 汽车行驶记录仪俗称汽车“黑匣子”，它可以全程记录汽车行驶数据，比如车辆的行驶速度、时间、里程和超速时的报警功能等，并存储在可移 动的设备上。本文主要应用 51 单片机 STC89C52,AT24C02,12864,DS1302，设计了信号采集、键盘输入、显示模块和数据存储四大模块。记录仪开机显示驾驶员信息（如姓名、性别等）和汽车信息（如车号等），分 3 个按键，当按下第一个按键显示车速、里程，按下第二个按键显示报警信息提示，按下

2、第三个键显示到站信息。 记录仪还可提供方便、灵活的操作界面，可进行输入信息的提示，能统计行驶速度、行驶里程、停车次数、停车时间、发车以及到站时间。这样可以有效的预防驾驶员违章驾驶、防止严重的事故发生。汽车行驶记录仪目前 可通过多种方法实现，比如基于嵌入式系统的汽车行驶记录仪。总的来说，汽车行驶记录仪所具有的准确性、高效性和方便使用性为判断驾驶状态和处理交通事故提供了科学的依据。但本文设计的汽车行驶记录仪可用在对精度要求不要的地方，不能用于实际汽车当中，仅限于像玩具汽车等一些不重要的场合。 关键词： 单片机；汽车行驶记录仪；可移动存储卡 2 - 2 - Abstract Commonly kno

3、wn automotive vehicle traveling data recorder as “black box“, which can record the whole vehicle traveling data such as vehicle speed, time, mileage and alarming when over speed, and stored on a removable device. This paper mainly apply 51mcu ds1302 at24c02 12864 to system and divided it into the si

4、gnal acquisition, keyboard input, and display and data storage four module. Removable memory card device driver will record information (such as name, gender, etc.) and vehicle information (such as license number, etc.). Points 3 buttons, when pressed the first button to display speed, mileage, pres

5、sed the second button displays the alarm message when prompted, pressed the third button to display the station information. Recorder also offers convenient and flexible user interface and can prompted input information that included speed, mileage, number of stops, parking time, speeding the number

6、, departure and arrival time. This can effectively prevent illegal driver driving and prevent serious accidents. Vehicle traveling data recorder is currently achieved through a variety of methods, such as embedded systems based on vehicle traveling data recorder. Overall, the vehicle traveling data

7、recorder that has the accuracy, efficiency and ease of use feature can determine the driving status and deal with traffic accidents and provide a scientific basis. However, the designed vehicle traveling data recorder can be used in place of less precision, which can not be used for the actual car a

8、nd only like a toy car and some other not important occasions. Key Words: MCU； Vehicle Traveling Data Recorder； Removable Memory Card 目 录 1 引言 . 1 2 记录仪的功能和总体结构 . 2 2.1 汽车行驶记录仪的功能 . 2 2.2汽车行驶记录仪的总体结构 . 2 3 系统的硬件设计 . 4 3.1 供电模块 . 4 3.2 单片机模块 . 4 3.3信号采集模块 . 6 3.4储存器模块 . 8 3.5实时时钟模块 . 9 3.6显示模块 . 11 3

9、.7键盘输入模块 . 12 4 软 件设计 . 14 4.1软件的流程图 . 14 4.2状态信息的获得和中断子程序 . 16 4.3时间的获取和设置 . 18 4.4键盘的输入 . 22 4.5液晶的显示 . 23 4.6延时程序 . 26 4.7 AT24C02对汽车停车次数的记录 . 27 4.8总的软件编程 . 28 5 结论和展望 . 29 参考文献 . 30 附录 1 系统实物图 . 31 附录 2 原理图 . 32 附录 3 毕业设计作品说明书 . 33 附录 4 软件总程序 . 34 - 1 - - 1 - 1 引言 汽车行驶记录仪（以下简称记录仪）的使用，对遏制疲劳驾驶、车辆

10、超速等交通违章、约束驾驶人员的不良驾驶行为、保障车辆行驶安全以及道路交通事故的分析鉴定具有重要的作用。 对于汽车行驶记录仪的设计方案有很多，前人已给出了较好的设计思路与实现方法，比如：有基于嵌入式系统的、有基于 ARM 与linux 的、基于 CAN 总线的和最熟悉的基于 51 单片机的等等 1。单 片机的发展历史可分为 3 个阶段 2。第一阶段：初级单片机微处理阶段。第二阶段：高性能单片机微处理阶段。第三阶段： 8、 16 位单片机微处理阶段。因其价格便宜，性能稳定被广泛地应用于工业以及民用产品中。所以本系统主要采用单片机stc89c52 来完成汽车行驶记录仪的功能要求。硬件主要包括四大模块

11、：键盘输入、液晶显示（ 12864）、时钟模块（ ds1302）、存储模块（ at24c02）。软件编程主要分别介绍四大模块的实现，然后用模块化编程将四大模块结合实现。 - 2 - - 2 - 2 记录仪的功能和总体结构 2.1 汽车行驶记录仪的功能 系统的主要功能因包括以下几个方面：（ 1）能够记录汽车行驶的各种状态，包括行驶里程、行驶速度等。（ 2）用可移动的存储卡设备记录每个驾驶员的信息比如姓名、工号和汽车的基本信息等。（ 3）汽车行驶记录仪应该有一个灵活的操作界面，可进行输入信息，同时还要显示，另外要有超速报警功能 3。 2.2 汽车行驶记录仪的总体结构 系统主要由信号采集、键盘输入、

12、液晶显示、信息存储四大模块组成。如下图 2-1所示 。 供 电 单 元单 片 机 系 统键 盘输 入信 号 采 集液 晶显 示信 息 存 储图 2-1 系统总结构 在图中，单片机是整 个系统的核心，以硬件和软件的配合来控制系统的正常运行 4。 电源模块的作用是将电压转换成记录仪可以正常工作的电压。 信号采集模块主要指数字量信号的采集（如车速和转速等）和开关量信号的采集（左右灯倒车灯刹车等）。 - 3 - - 3 - 键盘输入和液晶显示是常用单片机的输入和输出模块，可以让用户看到实时的行驶速 度、行驶里程、行驶时间等信息。 信息存储模块是指单片机将采集到的信号经过一系列的处理后，存储到可移动的设

13、备中，而这个设备可长期保存记录的信息也可读出进行分析。 - 4 - - 4 - 3 系统的硬件设计 3.1 供电模块 由于汽车内部用的是 12V 电压供电，而记录仪用到的电压是 5V。所以在本系统中用 7805 将电压 12V 转变成 5V。原理图 3-1 如下 0.33uFC20.1uFC3+12GNDVi1Vo2GND37805 wenyaD1Diode+5图 3-1 稳压电路 三端稳压器 7805 只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端 。 7805集成稳压器的典型应用电路如 上 图所示，这是一个输出正 5V 直流电压的稳压电源电路。 IC 采用集成稳压器 7805， C3、 C

14、2 分别为输入端和输出端滤波电容。当输出电流较大时， 7805 应配上散热板 5。 3.2 单片机模块 由于采集、控制、键盘以及屏显都是 51单片机的应用范畴。所以本系统主要采用宏晶公司的 stc89c52来作为汽车行驶记录仪的控制芯片。单片机是一种可通过编程控制的微处理器，单片机芯片自身不能单独运用于某项工程产品上，它必须要靠外围数字器件或模拟器件的协调才能发挥它的强大的功能。如下图 3：在图中左边是 12M 晶振，它为单片机提供稳定的12M 工作时钟。右边是 89c52 的 P0 口，由于他内部没有上拉电阻，为高阻态，所以不能正常输出高低电平，因此需要外接上拉电阻。一般选择接入- 5 -

15、- 5 - 10K 欧姆的上拉电阻。 它由 CPU 、存储器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定时 / 计数器、中断控制功能等均集成在一块芯 片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。 输入 / 输出引脚 P0 、 P1 、 P2 、 P3 的功能 ： P0.0-P0 .7 ： P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。在访问片外存储器时，它分时作低 8 位地址和 8 位双向数据总线用。在 EPROM 编程时，由 P0 输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。验证程序时，要求外接上拉电阻。 P0 能以吸收电流的方式驱动 8 个 LSTTL 负载。 P1. 0 -P

16、1. 7 （ 1-8 脚）： P1 是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在 EPROM 编程和验证程序时，由它输入低 8 位地址。 P1 能驱动 4 个 LSTTL 负载。 P1. 0 还相当于专用功能端 T2 ，即定时器的计数触发输入端； P1. 1 还相当于专用功能端 T2EX ，即定时器 T2 的外部控制端。P2.0-P2.7 （ 21-28 脚）： P2 也是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在访问外部存储器时，由它输出高 8 位地址。在对 EPROM 编程和程序验证时，由它输入高 8 位地址。 P2 可以驱动 4 个 LSTTL 负载。 P3. 0 -P3.

17、7 （ 10-17 脚）： P3 也是一上带内部上拉电阻的双向 I/O 口。在 MCS-51 中，这 8 个引脚还用于专门的第二功能。 P3 能驱动 4 个 LSTTL 负载 6。单片机最小系统原理图如图 3-2： - 6 - - 6 - P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.2/ECI3P1.3/CEX04P1.4/CEX15P1.5/CEX26P1.6/CEX37P1.7/CEX48RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2

18、.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U1 89c521 2 3 4 5 6 7 8 9paizu 10K1211.0592M30pC430pC1GNDVCCGNDVCCGND10uFC710kR7S1图 3-2 单片机最小系统电路图 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动 洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了 7。 这也是本次系统选单片机作为主要控制器的原因所在。 3.3 信号采集模块 汽车行驶记录仪 记录仪记录汽车运行的两类状态信息：来自速度传感器的脉冲信号和包括制动信号在内的开关量信号。