基于单片机的汽车行驶状态记录仪系统的软件设计 毕业设计论文 定稿（可编辑）.doc

基于单片机的汽车行驶状态记录仪系统的软件设计 毕业设计论文 定稿 特殊运输管理 特殊运输包括重要人物、物资的运输以及危险品运输。管理部门为了实时掌握相关的运输状况,就要不断地监测记录仪的记录数据,不断了解运输车辆的状态和位置。因此,记录仪可以有效地保证特殊运输的安全与可靠性[11]。 1.3系统设计思路分析 分析系统需要实现的功能可知,需要设计的功能模块应包括数据采集、控制、键盘输入、液晶显示、日历时钟、数据存储等,对于这些功能,选用51单片机来实现是合适的,采集、控制、键盘以及“屏显”都属于51单片机的典型应用范畴。 1.3.1获取行驶状态信息 毫无疑问,对于汽车行驶状态记录仪系统来说,获取行驶状态信息是所有工作的前提。系统的首要任务是采集汽车的行驶状态信息,包括速度、里程、超速度及时间、停车次数及时间等,这里最重要的是速度,其它信息可由计算机分析得出。 信息采集的方法和汽车上的速度表实现的方法类似,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,通过对脉冲的基计数及已知的轮子的直径信息计算出汽车的运行的速度。 然后根据速度和计时信息可以算出车子的里程,速度超出设定的门限值便认为是超速度行驶,记下此时通过日历模块显示的超速度发生时间;从速度大于零到速度等于零是一次停车,记下此时通过日历模块显示的时间。经过这些处理就可以得到较为全面的行驶状态信息了[12]。 1.3.2系统模块分析 在获取行驶状态信息后,系统需要对信息进行实时的处理、显示、存储,存储后的信息可以用来进行分析。 信号采集模块:将汽车内部霍尔传感器传过来的一对差分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,这其中需要用光耦模块进行隔离,来避免强脉冲信号对电路板的干扰。 信息存储模块:单片机系统将采集到的信息经过适当的运算处理后存储到IC卡芯片中,IC卡中的信息可以长时间地保存,可以用读卡设备读出其中的信息然后进行分析。由于IC卡芯片存取的速度有限,引入数据扩展芯片作为缓存。 键盘输入和液晶显示是常用的单片机输入输出模块,为用户提供友好方便的人际操作界面,用户可以输入特定的信息,也可以看到实时的速度、里程及时间等信息,可以做出实时判断[12]。 系统方案设计 2.1系统设计要求 系统的设计要求如下: ★ 能实时监测并记录汽车行驶的各种状态信息,包括速度、里程、超速度及时间、停车次数及时间等重要数据; ★ 能记录驾驶员信息、汽车信息、发车时间、到站时间、发车站和终点站等信息; ★ 具有汽车超速报警的功能。 2.2系统总体方案设计 2.2.1仪器的功能要求及技术性能指标 根据国家标准GB T19056--2003《汽车行驶记录仪》[1]的要求,汽车行驶记录仪应该满足如下几个方面的要求。 (1)电气性能要求:由于汽车的供电系统通常为蓄电池,随着汽车行驶状态的不同,汽车放电机的输出电压会有较大的波动;另外随着蓄电池使用年限和工作状态等的不同,其输出电压往往有一定波动,从而影响到整个汽车的供电电压。因此,国家标准GB_T19056--2003要求记录仪能够在一定的电压波动范围内正常工作[13]。电源电压的波动范围如表2-1所示。 表2-1 电气性能试验参数 单位:伏特 标称电 源电压 电源电压 波动范围 极性反接 试验电压 过电 压值 12 9~16 14(0.1) 24 24 18~32 28(0.2) 36 36 27~48 42(0.2) 54 (2)数据安全性:记录仪应防止数据被更改或删除,应从记录仪硬件和数据分析软件系统两个方面来实现: ★ 硬件上,应在记录仪主机上或其它适当的地方采取可靠安全措施如铅封防止数据储存器等重要器件被更换; ★ 记录仅主机内车辆行驶速度、里程、驾驶时间等原始数据不能通过外部设备进行任何改写或删除操作; ★ 分析软件对车辆识别号、车牌号码、车牌分类、车辆特征系数、驾驶员代码、驾驶证号码等重要参数,一般情况下只能读,不能更改或删除。在记录仪初始化调试、校准、维修或其他特殊情况下需对上述重要参数进行设置操作时,需经操作授权[13]。 (3)气候环境适应性:记录仪在承受各项气候环境试验后,应无任何电气故障,机壳、插接器等不应有严重变形:其记录功能、显示功能、打印功能等应保持正常;试验前存储的数据不应丢失或改变。 (4)机械环境适应性:记录仪在承受各项机械环境试验后,应无永久性结构变形;零部件应无损坏:应无电气故障,紧固部件应无松脱现象,插头、通信接口等接插件不应有脱落或接触不良现象;其记录功能、显示功能、打印功能等应保持正常;试验前存储的数据不应丢失