汽车行驶状态记录仪的研究与实现

摘  要

汽车行驶记录仪是一种特殊的数字式电子记录装置，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USB和RS232接口实现数据输出。汽车行驶记录仪的使用不仅可以遏止交通违章、约束驾驶员不良驾驶习惯，而且可以有效地预防道路交通事故的发生，并为执法人员进行事故的分析、处理提供科学、忠实的原始数据，因此在交通运输管理中发挥着十分重要的作用。针对目前汽车行驶记录仪的研究现状，本文设计和实现了一种基于51单片机的汽车行驶记录仪，该汽车行驶记录仪具有实时性好、可靠性高、价格低廉等特点。

本文首先介绍了汽车行驶记录仪的研究背景和发展现状，并分析了记录仪系统需求，制定了记录仪由数据采集子系统、数据存储子系统和通信接口子系统三部分构成的总体结构。

然后介绍了记录仪系统的硬件总体结构设计，具体阐述了各个功能模块的硬件电路设计和实现方法。这些功能模块主要包括：电源，实时时钟，数据采集，数据存储，数据通讯和人机交互。

最后在软件设计部分，根据记录仪各个模块的功能，详细描述了记录仪系统各个任务的设计流程。重点描述了USB通信的实现：利用SL811HST实现USB HOST功能，通过优盘方便快捷地读取记录仪中数据，然后再由PC软件进行分析。对USB HOST中的关键技术：USB设备枚举、BulkeOnly传输协议以及FAT16文件系统的实现做了较详细的说明。

在整个系统的设计中，软硬件系统设计均采用了抗干扰措施，提高了系统的可靠性、稳定性和抗干扰能力。

在本文最后对所做的工作进行了总结，并提出本次设计需要改进之处及对汽车行驶记录仪未来的展望。

关键词：汽车行驶记录仪；单片机；C51；USB；固件编程

Abstract

...

Keywords: Vehicle Traveling Data Recorder; Single Chip Microcomputer; C51; USB; Firmware Programming.

目  录

题目：汽车行驶状态记录仪的研究与实现 0

摘  要 I

Abstract II

目  录 III

第一章 绪论 1

1.1国内外汽车行驶记录仪发展的状况 1

1.2本课题的目的和意义 2

1.3本课题的目标和主要研究内容 2

1.3.1 课题的总体目标 2

1.3.2 研究的主要内容 3

第二章 汽车行驶记录仪总体方案设计 4

2.1仪器的功能要求及技术性能指标 4

2.1.1电气性能要求 4

2.1.2记录仪的功能要求及技术性能指标 4

2.1.3数据安全性 5

2.1.4气候环境适应性 5

2.1.5机械环境适应性 5

2.1.6抗汽车电点火干扰 5

2.2 系统结构 5

2.2.1 主板的功能与设计 6

2.2.2 面板的功能与设计 7

第三章 汽车行驶记录仪硬件设计与实现 8

3.1电源模块 8

3.1.1 电源模块设计概述 8

3.1.2 电源方案的选择与论证 8

3.1.3 电源模块的设计 10

3.2实时时钟模块 12

3.2.1 SD2301B的硬件电路设计 13

3.2.2 SD2301B的内部寄存器 14

3.2.3 SD2301B的软件编程 14

3.3数据采集 18

3.3.1 信号的调理设计 18

3.3.2 车辆状态信号的采集 20

3.4中央处理器 20

3.4.1 中央处理器的选择 21

3.4.2 复位系统 21

3.5 CPU的IO扩展 22

3.6 数据存储模块 23

3.6.1 存储需求分析 23

3.6.2 存储器的选择 24

3.6.3 铁电存储器FM1808介绍和应用电路设计 25

3.6.4 数据闪存AT45DB041的电路设计和应用编程 26

3.7 人机交互模块 32

3.7.1 LCD液晶显示器 33

3.7.2 键盘 36

3.7.3 声光提示 37

3.8 通信模块 37

3.8.1 RS232接口 38

3.8.2 USB接口 38

3.9 抗干扰措施 43

3.9.1硬件抗干扰设计 43

3.9.2印刷电路板的抗干扰设计 44

第四章 汽车行驶记录仪软件设计与实现 47

4.1 控制软件功能简介 47

4.2 控制软件的设计与实现 48

4.2.1 主机软件的总体架构 48

4.2.2 数据采集程序的设计与实现 49

4.2.3 显示子程序的设计与实现 54

4.2.4 主菜单的设计与实现 55

4.2.5 主程序的设计与实现 57

4.2.6 串行通信程序设计与实现 58

4.3 USB的设计与实现 59

4.3.1 USB主机设计与实现 60

4.3.2 USB从机设计与实现 70

4.4系统软件的抗干扰设计 72

第五章 汽车行驶记录仪的调试 73

5.1静态调试 73

5.2硬件调试过程中遇到的问题和解决方法 73

5.3软件调试过程中遇到的问题和解决方法 74

5.4整体调试 74

第六章  总 结 75

参 考 文 献 76

致    谢 77