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1、 . . . 毕业设计（论文）手册 题 目汽车行驶记录仪的设计系 部电气信息工程系专业自动化年级08学号8学生金敏娇指导教师 吕杰开题日期2011-11-29结题时间理工学院教务处制开 题 报 告学号8姓 名金敏娇指导教师吕杰系别电气信息工程系专业/班级自动化08102毕业设计（论文）题目汽车行驶记录仪的设计题目类型工程设计 技术开发 软件工程 理论研究和方法应用 管理模式设计 其他选题目的意义当今，随着国民经济的快速增长和社会城市化、汽车化的急速发展，迅捷、高速的交通系统己成为社会经济发展的有力保障。但是失窃及交通事故频发，汽车的驾驶安全与防盗又成为了一个问题。道路交通事故频繁发生，群死群伤
2、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起，造成46 012人死亡、236 483人受伤，直接财产损失96亿元。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，也称“汽车黑匣子”、“车辆智能管理仪”等。汽车行驶记录仪是能够对车辆行驶速度、时间、里程
3、以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置。由于记录仪能够实时地记录车辆运行和驾驶员驾驶活动的有关信息，它可在遏制疲劳驾驶、车辆超速等严重交通违章、约束驾驶人员的不良驾驶行为、预防道路交通事故、保障车辆行驶安全、提高营运管理水平等诸多方面发挥重要的作用，并将为事故分析鉴定提供原始数据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3752，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。汽车智能安全系统能很好提高驾驶的安全性与防盗，而且具有安装方便、配置灵活、便于携带等突出优点，具有较好的实用价值和市场应用前景
4、。设 计（研 究）发 展 过 程 及 现 状早在20世纪70年代，欧共体率先推出了机电模拟式汽车行驶记录仪，并以立法的形式强制有关车辆安装使用，收到了明显的效果。九十年代初，美国和德国相继不断推出性能更为优良的数字式汽车行驶记录仪，其功能也日趋完善。据德国、比利时和荷兰的几家公司统计，使用记录仪后交通事故率下降了3752，大大减少了人员伤亡和财产损失，产生了明显的社会效益和经济效益。自上世纪80年代后期，我国开始在少数地区试用国一些科研机构和企业自主研制的数字式记录仪，到2004年7月底，全国生产汽车行驶记录仪的企业已达80多家，通过国家标准检测的有68家。自2001年以来，交通部交规划200
5、1268号发布的公路行业产业政策、交公路2002226号、交公路2002418号和交公路2002511号等文件分别要求利用全球定位系统(GPS)以及汽车行驶记录仪对运输全过程进行跟踪，尤其是长途客运车辆、危险品运输车辆和旅游客运车辆要逐步采用GPS、汽车行驶记录仪，以确保运输安全。由我国公安部交通安全产品检测所等单位负责起草的汽车行驶记录仪国家标准于2003年4月15日正式发布，并于2003年9月1日正式实施，这大大提高了装置的标准化，有效的改善了通用性。进入2l世纪以来，汽车行驶记录仪也发生了质的飞跃，从原来的单纯记录型发展到现在的管理型，并具有地理位置跟踪和违章预警等功能。记录仪已经不再是
6、原来的“事后诸亮”，只简单地为事故提供证据支持，而是更多地参与到交通管理和营运管理当中，真正成为一种交通管理设备，如新纵横公司的NC7001型行驶记录仪加装了GPS卫星定位系统，从而使管理中心GIS实时电子地理信息系统，可以随时确定车辆所在的地理位置，方便了调度管理；大科星公司的记录仪还加装了语音报警系统，当车辆超速或驾驶员疲劳驾驶时，记录仪可以提醒驾驶员注意交通安全。此外，国一些公司和个人又开发了具有“3G”技术的记录仪，这类记录仪综合全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)技术、地理信息系统(GeographicInformation System，简
7、称GIS)技术和各种无线通信网络技术于一体，实现并扩展了车辆的实时调度和综合管理，为城市的整体交通管理提供了先决条件。由此可见，记录仪也正在摆脱传统的单机模式，正向着3G、多媒体和环保型发展，不久的将来将真正地融入城市智能交通网络，并成为这一网络中不可替代的一环。课题研究的主要容本文的研究对象是汽车行驶记录仪的主机，主要研究容有以下几点：(1)设计记录仪主机及打印机的原理图、PCB图。(2)开发驾驶员身份采集电路和驱动软件。(3)研究实时时钟采集电路和软件编程。(4)车辆行驶速度、里程、刹车等状态信息的采集电路及其驱动程序设计。(5)事故疑点数据、历史数据存储电路及其软件设计。(6)液晶显示电
8、路和驱动软件。(7)热敏打印电路和驱动软件。(8) RS232串口、CAN通信接口硬件电路，软件调试。设计USB主从机通信接口电路。系统的总体设计共分为四部分。第一部分 国汽车行驶记录仪的背景、发展历史、现状、趋势，简要说明了研制汽车行驶记录仪的意义。第二部分 系统的总体方案设计。第三部分 介绍汽车行驶记录仪的功能、硬件的组成以及设计，包括数据采集系统的设计、数据处理系统的设计、数据通信的设计以及单片机掉电保护设计。第三部分 汽车行驶记录仪的软件设计。分别介绍数据采集单元、数据存储单元、液晶显示单元、热敏打印机单元以及数据通信单元。第四部分 对系统性能进行测试与总结展望。课题的工作方案针对目前
9、汽车行驶记录仪的研制情况，根据汽车行驶记录仪国家标准的要求，本设计主要是完成对汽车行驶主要参数车速、开关信号及时间数据的采集和处理工作，完好地反映出汽车行驶的状态，为事故后分析鉴定提供理论依据。在具体实现上，本系统主要分为硬件和软件两大部分：（1）硬件系统主要解决了实时采集记录汽车信息，具体工作就是车速传感器的数据采集、车速的计算、开关信号的获取、数据的存储、掉电保护设计电路等等；（2）软件系统则是指Pc机终端软件的设计，具体工作就是单片机与Pc机的通信PC机的相关程序的设计、终端数据库的管理等问题。汽车行驶记录仪是一种能够安装在机动车辆上全程同步记录、监控车辆运行状态、预防交通事故发生的高科
10、技智能化产品。它采用电子元器件组成，测量并记录汽车车速、行驶时间及根据行驶状态信号进行判别、计算和存储，并能与PC机通信。该产品所实现的主要功能有：日期及驾驶时间的采集、记录、存储，车辆行驶状态、速度的测量、记录、存储，数据通信，人机交流等。l、实时时钟：记录仪提供时间的日期和时钟，该日期和时钟被用于为记录仪实现所有功能(记录、输出、数据通信等)标注日期和时间；记录仪可对连续驾驶时间进行记录；连续时间24h的误差5s以。2、车辆行驶状态、速度的测量、记录、存储：记录仪以02s的时间间隔持续记录并存储停车前20s实时时间对应的车辆行驶速度。其中速度的记录单位为kmh，测量围为O220kmh，测量
11、分辨率为lkmh。记录汽车每次的刹车时间及刹车时的车速。这些详细的数据将作为事故疑点数据，为查明事故原因提供第一手资料：当车速传感器输出的脉冲信号超过5脉冲s并持续5s以上时，则认为车辆处于行驶状态，否则为停止状态。记录仪以lmin的时间间隔持续记录并存储车辆在最近720h的行驶速度数据，其中车速是以lmin的间隔记录实时时间相对应的每分钟间隔的平均行驶速度值；对车速的记录误差不大于5kmh。3、数据通信：单片机与Pc机之间的数据传输。4、PC机的数据库软件的设计：接受记录仪存储的数据，并进行数据库管理和数据处理。课题的工作方案根据以上设计特点及要求，本系统设计的车载系统组成框图如下图：AT8
12、9C51显示模块掉电保护电路FLASH时钟电路速度传感器开关信号PC机车载系统主要用于采集汽车行驶中的速度、开关信号等信息，将以上信息进行存储和分析，再上传到Pc机进行数据的读取、管理等。汽车行驶记录仪的硬件结构分为三个部分：数据采集系统、数据处理系统和数据通信部分。图31表示各部分之间的关系。RS232通信CPU掉电保护显示模块AT29C040A电源模块信号采集模块数据通信模块数据已采集模块数据处理模块课 题 研 究 有 无 困 难准 备 如 何 解 决困难：1. 如何测试速度的大小。2. 怎样设计硬件的电路，并完成调试。3. 如何完成人机连接。如何解决：1. 通过查阅资料。2. 向老师请教
13、。主要参考文献1毅刚，单片机原理及应用M.：高等教育2 林立，单片机原理及应用-基于Proteus和KeilCM.：电子工业3汽车行驶记录仪国家标准GB/T 19056-20034晓东， 基于单片机的汽车行驶记录仪的设计J.：信息技术2009.33（8）5 廖文良.基于LPC2104型CPU的汽车行驶记录仪J.国外,2005(8):63-65. 6 华.MCU-51系列单片机实用接口技术M.:航空航天大学出社,1993.7 康光华.电子技术基础（第五版）M. .高等教育,2006.8 立新单片机通信技术与工程实践M.人民邮电，2005.9 周立功.ARM嵌入式系统基础教程M.:航空航天大学,2
14、003. 10 洁.汽车行驶记录仪的应用与管理M.:中国劳动保障,2006计划进度2011-2012第一学期13周 分析初选题目，确定毕业设计课题14周 根据设计题目，查找资料，明确设计方向及所用技术15周 根据任务书要求进行资料查阅16周 完成开题报告寒假 对课题进一步分析，并对开题报告进一步修改，查资料，完成毕业设计整体构架。2011-2012第二学期1-2周 根据指导老师意见对设计构架进行修改。3-8周 完成毕业设计的各项功能的实现，撰写完成毕业设计初稿。9周 测试功能，修改并完善毕业设计。10周 上交毕业设计资料。11-12周 准备答辩指导教师意见指导教师签名：年 月 日备注. . . .
