车辆行驶记录仪的设计毕业设计(编辑修改稿)

车辆行驶记录仪的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

获得实时车辆行驶经度、纬度和方向等信息。 本系统中 GPS 接收模块使用GARMIN 公司的 GPS15 接收模块。 GPS15 有 FLASH 闪存，不需要在程序中设计时初始化。 目前商用的 GPS模块 ,大都支持 12通 道 ,采用 C/A编码和 NMEAO183协议 ,通过 RS232 接口控制 [7]。 GPS15 与 MSP430F149 的连接框图如图 36 所示： 图 36 GPS 接口原理框图 K2K1K4VCCR5R4R3GNDP40P41P42 V D DU A R T R xU A R T T xR E S R TI / OU A R T T xU A R T R xI / OG P S 1 5M S P 4 3 0 F 1 4 9江苏师范大学本科生毕业设计 车辆行驶记录仪的设计 9 无线通讯模块设计 无线通讯方案选择 （ 1）方案一：采用蓝牙传输近场无线通讯模块 蓝牙通信方式是一种应用十分广泛的通讯方式，在手机、电脑等电子产品中应用十分广泛，无需移动通讯网络支持、无需客户付费和低功耗是蓝牙传输的主要优点。 但是蓝牙通讯技术距离比较短，手机内蓝牙通讯接收距离一般为十五米以内。 虽然传输速度可以满足一般的传输 要求，而车载无线通讯的目的是实现远程通讯，监控中心与车辆的位置一般很远且不固定，故蓝牙通讯模块不适合本设计。 （ 2）方案二：采用基于 GSM/GPRS 网络的无线通讯模块 GPRS 是通用分组无线服务技术（ General Packet Radio Service)简称 [9]，属于 通讯技术，介于第二代和第三代移动通讯技术之间。 GPRS 是 GSM 的延续， GPRS 的传输速率可提升至 56 甚至 114Kbps，可以满足车辆行驶信息、位置信息和报警信号的传输，且实用性高，不过使用者需要支付一定的传输费用。 综合系统的 实际需求以及不同通讯技术的技术特性，本设计采用 GSM/GPRS无线通讯技术作为系统进行无线通讯与数据传输的通讯模块。 测量行驶记录仪需要通过无线通讯模块与外界通讯实现将行车信息和 GPS定位信息等发送至远程终端实现远程监控功能、远程防盗报警等功能 ,并根据设计需要还可以实现接收远程终端发出的短消息或远程命令 ,满足远程监控的要求，按服务中心或用户的需求完成控制要求。 无线通讯方案 方案确定 无线通信模块采用 SIMCom公司的 SIM900A 芯片， SIM900A 是专为中国和印度市场设计的一款双频 GSM/GPRS 模块。 其性能稳定、性价比高。 SIM900A有通讯接口、 SIM 卡接口、语音接口、键盘接口和显示接口，可以实现 短信息收发、数据传输通讯等功能。 SIM900A 模块结构如图 37 所示： GSM/GPRS 无线通讯模块电路由 SIM900A 芯片及其外围接口电路组成 ， 外围电路主要包括电源部分、音频接口电路、串口通信电路及 SIM 卡接口电路 [10]。 江苏师范大学本科生毕业设计 车辆行驶记录仪的设计 10 电源部分需要 2A 以上的供电电流 ， 以保证模块正常工作。 MSP430F149 通过串口 UART1 与 SIM900A 进行异步串行通信 , 程序上通过发送的标准 AT 指令 ， 实现收发短信、传输数 据的功能 [7]。 GSM/GPRS 无线通讯需要连接有效的 SIM 卡才能正常的工作，且通过 SIM 卡进行资费的清算。 SIM900A 支持并不支持电信卡的 WCDMA 网络。 SIM900A 与 SIM 接口电路图如图 38 所示： G S M / G P R S 模 块S I M 卡电 源天 线串 口 通 讯音 频 电 路 图 37 GSM/GPRS 模块结构图 D 5L E DR 71 KC 3 24 . 7 U FP W R K E Y1P W R K E Y O U T2D T R3R I4D C D5D S R6C T S7R T S8T X D _ O9R X D _ I1 0D I S P _ C L K1 1D I S P _ D A T A1 2D I S P _ D / C1 3D I S P _ C S1 4V D D E X T1 5N R E S E T1 6G N D1 7GND18MICP19MICN20SPP21SPN22LINE_R23LINE_L24ADC25VRTC26DBG_TXD27DBG_RXD28GND29SIM_VDD30SIM_DATA31SIM_CLK32SIM_RST33SIM_PRES34P W M 13 5P W M 23 6S D A3 7S C L3 8G N D3 9G P I O 1 / K B R 44 0G P I O 2 / K B R 34 1G P I O 3 / K B R 24 2G P I O 4 / K B R 14 3G P I O 5 / K B R 04 4G N D4 5G N D4 6G P I O 6 / K B C 44 7G P I O 7 / K B C 34 8G P I O 8 / K B C 24 9G P I O 9 / K B C 25 0G P I O 1 0 / K B C 15 1netLED52GND53GND54VBAT55VBAT56VBAT57GND58GND59RF60GND61GND62GND63GND64GND65STATUS66GPIO1167GPIO1268C 3 1S I M 9 0 0 AV C C _ 4P O W K E YRFSIMVCCSIMDATASIMCLKSIMRSTR F12345J 6S M A123J 5C O N 3C 42 2 p FR 1 5R 1 82 2 RR 1 1S I M V C CS I M D A T AS I M C L KS I M R S TC 3 51 0 0 n F163452R 5S M F 0 5 CV C C1R S T2C L K3I / O7V P P6G N D5J 8S I M FC 13 3 P FC 23 3 P F 图 38 SIM900A与 SIM 接口电路 江苏师范大学本科生毕业设计 车辆行驶记录仪的设计 11 速度测量模块电路设计 车辆行驶记录仪的车速测量要求 中华人民共和国《汽车行驶记录 仪国家标准》 (GB/T19056． 2020)对车速采集测量有如下强制规定 ： 记录仪应能以 1s 的时间间隔持续记录并存储车辆行驶状态数据。 标准单位为千米每小时，最大测量速度应大于 220km/h，行驶速度误差应小于 1km/h。 分析上述的规定，得到记录仪的速度数据采集要求为： (1) 以一秒为时间间隔进行速度数据的采集； (2) 行驶速度的测量范围为 0km/h～ 220km/h； 车速测量原理 器件选择 ： 采用 3144霍尔传感器和 LM393电压比较器组成的开关量霍尔传感器，配合磁钢通过对汽车车轮的旋转 配合磁钢的作用，使霍尔测速传感器产生频率量的信号，在通过 MSP430F149单片机的中断 I/O进行检测处理。 测速模块电路图如图 39所示： 1233144*VCCGNDOUTA1INA2INA+3GND4INB+5INB6OUTB7VCC8*LM393R110KVCCGNDGNDVCCD?10KR?Res2C?GNDP11 图 39 测速模块电路图 测量原理： 用霍尔传感器检测两次高电平信号，算出时间间隔，即可得出采集汽车车轮转一圈的时间 T。 MSP430单片机用中断处理的方式，通过两次中断间隔计算出两次频率量间的时间间隔 并得出时间差 T。 通过设立一个标志位 flag江苏师范大学本科生毕业设计 车辆行驶记录仪的设计 12 即可实现。 根据 C/T,便可以计算出车的速度。 汽车报警模块 汽车报警分为防盗报警与常规报警。 常规报警包括车辆超速报警、疲 劳驾驶报警等；防盗报警是基于无线通讯技术的新型报警方式，是在未经认证人员强行启动汽车或车辆被盗情况下的自动报警。 报警方式包括声光报警和通过GSM/GPRS 无线通讯模块将异常情况通知车主和监控中心，给出车辆异常原因，所在位置等信息，结合了无线通讯功能的防盗报警模块的将安全性大大提高。 这一新型的防盗报警机制也有助于警方追踪被盗车辆，提高破案效率。 本设计中报警装置主要由车载声光报警器、 GPRS 网络以及用户接收器组成。 蜂鸣器报警电路如图 310 所示： 图 310 蜂鸣器报警电路图 1KR19T1LS1 BellBEEP1KR20GND+江苏师范大学本科生毕业设计 车辆行驶记录仪的设计 13 4 系 统软件设计 软件整体设计思想 选择 C语言作为系统的软件编程语言，以 IAR for MSP430作为开发环境。 先初始化定时器、 DS18B 液晶、 串口通信和 SIM900A等模块，然后再主程序中调用各个模块函数，输出到 LCD12864上显示。 整体以中断方式为整个系统的驱动。 主程序流程图 系统先进行主控模块设计，进行 MSP430 单片机的初始化、各个模块初始化和各个串口初始设置。 首先都是对 MSP43O 的设置 ,包括 430 的时钟源的选择 ,各个模块的时钟的选择 ,各个内部模块的初始化 ,以及外部设 备的初始化 ,然后开启总中断 ,进入到主循环中 ,由于整个系统被设置为中断驱动 ,因此进入主循环后 ,就立即进入了低功耗模式 LPMO,等待中断唤醒 MCU,如无中断产生 ,就保持 LPMO的状态。 系统总体流程由中断驱动，再进行各个模块的通讯操作，读取相关数据，完成数据交换。 系统主程序流程图如图 41 所示： 系 统 上 电液 晶 初 始 化启 动 G P S 模 块串 口 初 始 化G P S 初 始 化G P R S 初 始 化启 动 G P R S 模 块开 启 总 中 断进 入 主 循 环 L P M 0中 断 产 生。 中 断 处 理 子 程 序否是 图 41 主程序流程图 江苏师范大学本科生毕业设计 车辆行驶记录仪的设计 14 子程序程序设计 测速子程序设计 车速程序设计采用 MSP430 单片机的 TIMER_B 的定时器捕获模式，当车轮转动时，速度 测量模块产生开关量的高低电平， TIMER_B 的定时器捕获到一次电平变化时，进入定时器中断，将此时的 CCR0 的值与上次定时器中断发生时的CCR0 值进行做出，从而算出车轮旋转一周所需时间，再经过简单的数据处理，即可得到此时的车辆行驶速度。 测速子程序框图如下图 42 所示： 开 始T I M E R _ B 触 发 中 断两 次 频 率 量 中 断 触 发 间。