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多功能汽车行驶记录仪的研制

作　者: 李严
导　师: 张民
学　校: 青岛理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 汽车行驶记录仪 ATmega128L GSM无线通讯数据存储语音报警
分类号: TP216.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在交通行业高速发展的今天,保证行车安全成为人们日常生活的重要保障,交通事故处理中的事故原因分析和责任明晰等事务越来越需要科技手段的支持。汽车行驶记录仪是可以实时采集并记录汽车行驶状态的电子仪器,可以帮助相关人员进行交通事故原因的分析和责任的明晰。目前市场上生产的记录仪已具备基本的功能,但绝大部分不具备GSM(GlobalSystem for Mobile Communications,全球移动通讯系统)无线通信模块与汽车报警模块,不能对汽车的状态进行实时的远程监测。针对汽车行驶记录仪国标规定及其应用情况,设计了一套以ATmega128L单片机为核心,具有汽车行驶状态信号的采集、处理、存储与通信的实时系统。ATmega128L单片机内部集成了ADC、标准串行接口及SPI接口等,简化了外围电路的设计,采用PCF8563作为实时时钟,大容量串行flash存储器AT45DB321作为存储介质,可对汽车行驶状态进行实时监测和记录,所记录的数据可以通过串行口RS232上传到上位机,以进行日常管理和事故诊断,也可以与GSM连接远程监测车况;选用南京沁恒公司的CH375芯片进行USB模块的设计,使人机接口更加方便;并采用ISD1730语音报警电路对超速及超时行驶进行报警,有效的对驾驶员的违规行驶提出警示。本文简述了汽车行驶记录仪的开发过程,说明了记录仪基本功能和开发的步骤方法,介绍了AVR系列单片机ATmega128L的特点;根据系统的技术要求和功能特点确定了总体设计和硬件实现方案。整个硬件系统分为单片机最小系统模块、模拟量及开关量采样模块、实时时钟模块、数据存储模块、语音报警模块、RS232通信接口模块、USB通信接口模块、GSM无线通讯模块及按键和显示模块九部分,并在此基础上,详细介绍了整个系统各部分的软硬件开发过程。实验结果表明,经过系统的软硬件调试,设计的多功能汽车行驶记录仪性能稳定,各项指标基本达到技术要求。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章绪论  11-18
  1.1 引言  11
  1.2 国内外研究概况及发展趋势  11-13
  1.3 课题的技术要求及主要研究内容  13-18
    1.3.1 技术要求  13-16
    1.3.2 主要研究内容  16-18
第2章多功能汽车行驶记录仪总体方案设计  18-23
  2.1 系统解决方案选择  18-20
    2.1.1 现场总线控制系统解决方案  18-19
    2.1.2 带GPS定位功能的记录仪方案  19-20
    2.1.3 以单片机为核心的控制系统  20
  2.2 系统硬件方案设计  20-21
  2.3 系统软件方案设计  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章多功能汽车行驶记录仪硬件电路设计  23-45
  3.1 多功能汽车行驶记录仪硬件电路总体设计  23-24
  3.2 测量单元  24-28
    3.2.1 传感器  24-25
    3.2.2 汽车信号采集  25-28
  3.3 运算处理模块  28-35
    3.3.1 IC卡识别  29-30
    3.3.2 实时时钟  30-32
    3.3.3 数据存储  32-34
    3.3.4 语音报警  34-35
  3.4 人机接口  35-37
    3.4.1 键盘  35-36
    3.4.2 显示  36-37
  3.5 通信接口  37-41
    3.5.1 RS232串行通讯接口  37-38
    3.5.2 USB-HOST通讯接口  38-40
    3.5.3 无线通讯模块  40-41
  3.6 电源电路设计  41-43
  3.7 印刷电路板与防拆卸设计  43-44
    3.7.1 印刷电路板设计  43
    3.7.2 防拆卸设计  43-44
  3.8 本章小结  44-45
第4章多功能汽车行驶记录仪软件设计  45-62
  4.1 软件总体设计  45-46
  4.2 数据处理流程  46-49
    4.2.1 数据采集  46-47
    4.2.2 数据处理与数据存储  47-49
  4.3 实时时钟软件设计  49-50
  4.4 语音报警软件设计  50-52
    4.4.1 SPI协议总述  50-51
    4.4.2 SPI处理格式  51
    4.4.3 SPI协议  51-52
  4.5 通信接口软件设计  52-58
    4.5.1 USB接口软件设计  53-55
    4.5.2 无线通信模块软件设计  55-58
  4.6 键盘与液晶软件模块设计  58-61
    4.6.1 键盘模块软件设计  59-60
    4.6.2 显示模块软件设计  60-61
  4.7 本章小结  61-62
第5章系统抗干扰设计  62-68
  5.1 汽车主要干扰源  62
  5.2 硬件抗干扰设计  62-63
  5.3 印刷电路板抗干扰设计  63-66
    5.3.1 电源线地线抗干扰设计  64-65
    5.3.2 寄生元件  65-66
    5.3.3 其它抗干扰措施  66
  5.4 软件抗干扰设计  66-67
  5.5 本章小结  67-68
第6章系统调试及结果分析  68-74
  6.1 系统调试前期准备  68-70
    6.1.1 ATmega128L最小系统调试  68-69
    6.1.2 GSM无线通信模块调试  69
    6.1.3 CH375模块调试  69-70
  6.2 整体调试  70-72
    6.2.1 硬件调试  70-71
    6.2.2 整机调试  71-72
  6.3 结果分析与性能改进  72-73
    6.3.1 模拟测试结果分析  72-73
    6.3.2 性能改进  73
  6.4 本章小结  73-74
结论  74-75
参考文献  75-78
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  78-79
致谢  79-80
附录1 样机实验板  80-81
附录2 多功能汽车行驶记录仪原理图  81-82

多功能汽车行驶记录仪的研制

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