汽车行驶状态记录仪的研究毕业论文正文(编辑修改稿)

汽车行驶状态记录仪的研究毕业论文正文(编辑修改稿)内容摘要：

“ 1”两个状态的信号通过并行芯片进行并行和串行的转换，转换后的串行信号送给单片机处理。 开关信号主要包括刹车、喇叭、左右灯、大灯、气压、 1号和 2号门、报警器等。 为了获取稳定的开关量，减少误差，提高系统的抗干扰性，系统中可以采用具有置位和清零的 D触发器，这样可以消除因外界 本 科 毕 业 设 计 第 16 页 共 52 页 干扰而引起触发器的误动作。 该模块利用 74LS165型并行输入 8位移位寄存器 作为输入口，其硬件电路如图 29所示利用单片机的 3根 I/O口线扩展为 8位的输入口线，图 29中 74LS165作为 8位的输入线，CLK为时钟脉冲输入端， D0～ D7为并行输入端，在系统中就是 8位开关量。 S/L为低电平时，允许并行置入数据， S/L为高电平时允许串行移位。 这样刹车、喇叭、左右灯、大灯、气压、 1号和 2号门、报警器等 8路开关量经过 D触发器后并行输入到 74LS165，再经74LS165转换后，串行输入给单片机进行处理。 图 29 开关信号电路接口 开关信号主要包括刹车、喇叭、左右灯、大灯、气压、 1号和 2号门、报警器等共 8路信号。 开关量采集模块电路如图 210所示 [9]。 图 210 开关量采集电路 本 科 毕 业 设 计 第 17 页 共 52 页 图 210给出的是一路开关信号的采集电路图，其它开关量信号的采集与此相同，这里不一一画出。 开关信号经过光电隔离处理后直接输入到 D触发器集的 D0～ D7口。 显示电路 选择 LED显示器时考虑到功耗要低，发光效率要高，同时体积要小，兼顾以上特点我们选用高亮度的 LED显示器，这样可以避免汽车在白天行驶时，因光线太足而使得显示器上的字迹模糊不清。 系统的抗干扰设计 对于安装在车体中的记录仪主 机，难免受到各种干扰的影响。 干扰可以使电子元器件性能降级或失效，使单片机硬件工作失常；同时可能使采集的信号发生偏移或严重失真，导致测量误差，因此其抗干扰设计是系统设计的重要内容之一。 系统可能存在的干扰 记录仪主机的干扰源主要来自内部和外部两个方面。 内部干扰源有： 1）信号线之间的串扰； 2）相邻回路耦合造成的干扰； 3）元器件布局不合理造成的干扰； 4）寄生振荡等。 外部干扰源主要有电磁干扰、电源波动造成的干扰以及环境干扰等。 在本记录仪中主要表现为： 1）空间干扰，即场干扰，通过电磁波辐射窜入系统。 其中通过电场途径干扰的实质是电容耦合干扰，干扰信号通过导线或电路的分布电容进入系统；而通过电磁场途径干扰的实质是互感性耦合干扰，干扰信号通过导线或回路的互感耦合进入系统； 2） 通道干扰，即通过与主机相连的前向通道、后向通道已经与其他主机的通道进入的干扰； 3） 电源干扰，由于车载蓄电池与汽车交流发电机、起动机、点火线圈相连，不仅电压波动很大，而且含有尖峰脉冲，此外在汽车行驶中，由于现场环境比较恶劣所造成的电源噪声等。 硬件抗干扰设计 针对本系统可能存在的上述干扰，本文采取了以下硬件措施，尽量减少干扰。 1） 通道干扰的隔离措施 本 科 毕 业 设 计 第 18 页 共 52 页 目前在单片机应用系统中，最广泛使用的是光电隔离技术，它能有效地抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰，从而使通道的信噪比大大提高。 这是由于发光二极管只是在通过一定的电流时才能发光，而干扰即使电压较高，由于没有足够的能量，不能使发光二极管发光，从而有效地隔离了干扰进一步传播。 2） 印制电路板的抗干扰设计 （ 1） 电源线与地线应尽量加粗，所以未使用空间都设计成地线平面，以减少地线阻抗。 数字系统的每条信号线应尽量靠近地线，以减少噪声干扰。 （ 2） 信号走线尽量与电源、地线相一致，信号走线不要形成环路，以减少辐射或接收能力 ；也不要形成分支，以防止反射和产生谐波。 （ 3） 按最短距离原则布线，尽量保证线迹阻抗的连续性，线迹不得直角转向，应采用 45176。 线过渡。 （ 4） 配置去耦电容，电源的输入端跨接 10 F 的电解电容。 每个集成电路芯片旁都安置一个 F 陶瓷电容，电容的引线尽量短。 3） 电源干扰的抑制 微机系统的供电采用 DCDC 变换模块，单独对系统进行供电，从而减少公共阻抗的互相耦合，大大提高了供电的可靠性。 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 52 页 3 系统的软件设计 系统主程序设计 系统主程序框图如图 31所示，主控制模块首先对系统进行初始化操作，包括对时钟芯片，串行口，中断、定时器等接口芯片的设置，初始化完成后即进入主程序，主程序形成一个高速运行的循环，为了保证异常情况下导致的程序跑飞或卡死时能够得到及时的复位，在各个软件模块中设置了喂狗操作 [10,11]。 图 31 主控模块程序框图 信号采集子程序设计 信号采集子程序 信号采集子程序主要完成的功能是对车速信号的采集，开 关量的采集只需要定时读取 8031的 P1口的状态即可，而时钟信号是与采集的车速信号和开关量信号所形成的数据一起形成各种记录，无需单独采集。 车速信号的采集主要是通过外部中断 INT1捕捉车速脉冲，而由定时器记录脉冲的输出间隔，从而计算出里程、车速等实时数据。 INT1中断初始化 是否已到 1ms。 是否已 到 50ms。 是否已到 200ms。 通讯结束否。 延时子程序 数据采集子程序 数据存储子程序 通讯子程序 开始 Y Y Y Y N N N N 本 科 毕 业 设 计 第 20 页 共 52 页 处理程序框图如图 32所示。 图 32 中断处理框图 信号处理 信号的处理主要是用已有的数据来判断汽车是否处在危险状态中或者发生了事故。 由于本黑匣子系统为低成本型，本系统使用的器 件较少，因而也只有有限的数据资源及用软件的方法来为事故判断服务。 但如果轿车上装有安全气囊爆炸装置，那么判断事故的发生将是十分的简单，因为一旦安全气囊爆炸，绝大多数情况就是发生事故。 此时，为了判断事故的发生，只需判断安全气囊爆炸装置里的传感器是否发出了信号。 因为安全气囊爆炸装置现已是一项很成熟的技术，其可靠性足以满足要求，而且利用安全气囊爆炸装置能大大减少黑匣子系统的复杂度和成本。 由于以上事实的存在，本人在设计黑匣子系统的单片机程序时至少考虑了这两方面的情况。 本人首先判断安全气囊爆炸装置发出的信号。 这对于装 有安全气囊爆炸装置的轿车有效。 程序如下： „„。 主程序的其他部分 MOV A,51H。 51H单元的第一位表示气囊爆炸信号 ANL A,01H JNZ D1。 气囊爆炸 开 始 N Y 中断现场保护 计算车速脉冲的输出间隔 计算车速 计算里程 中断现场恢复 返 回 判断车辆是否停车。 本 科 毕 业 设 计 第 21 页 共 52 页 LJMP D2 D1:LJMP BREAK D2:NOP „„。 主程序的其他部分 接着本人用软件来处理数据，并利用诸如刹车状态、加速度及车体角度等各种可以利用的数据来判断事故的是否发生。 1) 首先判断车体倾角。 如果车体倾角不小于 90度时，判断 车子翻，从而进入事故处理程序。 以防有这样一种情况，车子已经翻了，车速必然为 0，但发动机还转。 MOV A,55H。 55H单元为车体倾角数据 ANL A,7FH。 取绝对值 CLR C SUBB A,90D。 判断车体倾角是否不小于 90度 CPL JC DONEXT1。 没有翻车 LJMP BREAK。 翻车 2）接下来是判断加速度。 分别说明如下： 当加速度大于 (负的 )60(公里 /小时 )时，不管车子是否刹车，肯定有撞车事件发生，因为正常刹车不可能达到这样 的加速度； 检查加速度是否大于 60 ……。 接前面的判断 MOV A,0F1H。 F1H为此时的车速 CLR C。 F0H为上次的车速 SUBB A,0F0H。 现在 A是车的加速度了 JNC DONEXT。 车速没有下降，不用再做相关判断 CLR C；车速下降，进一步判断 ANL A,7FH。 取绝对值 MOV R5,A。 把 A的值存在 R5中 SUBB A,60。 计算加速度 JC DONEXT。 加速度 60 本 科 毕 业 设 计 第 22 页 共 52 页 LJMP BREAK。 加速度 60，撞车事故发生 DONEXT:NOP。 继续其他操作 而加速度小于 60时，要分别处理刹车和不刹车的状态。 根据经验，如果是不刹车，当加速度在 60到 20之间时，撞车事件必然发生，因为上坡的自然减速不可能达到那么大。 检查加速度是否在 20与 60之间 MOV A,R5。 R5存有原来的加速度 CLR C SUBB A,20 JC NATUAL。 加速度 20，转 NAYUAL NOP MOV A,51H。 51H的第二位为刹车信号 ANL A,02H JNZ BAK_YES1。 加速度（ 20a60） +刹车 LJMP BREAK。 加速度（ 20a60） +不刹车 BAK_YES1:NOP 或者，当加速度在 60到 30之间，既使刹车，但如果此前已是方向盘乱转，那么撞车事件也会发生，因为当加速度在 60到 30之间时，当时车速必然相当高，如果在达到这么大的加速度前 方向盘乱转，而且刹车时，必然会导致车子因车的惯性等原因而使车的方向不受司机的控制，而后来的加速度如此大，说明撞车事件发生了。 加速度在 30与 60之间时，检查是否刹车并且方向盘乱转 BODY:NOP MOV R7,04H。 比较 4次方向盘角度差 MOV R0,0E0H。 R0， R1包括相邻两次方向盘的角度 MOV R1,0E1H DIRECTION:CLR C MOV A,@R0 MOV R2,A MOV A,@R1 CLR C 本 科 毕 业 设 计 第 23 页 共 52 页 SUBB A,7FH。 取绝对值 CLR C SUBB A,20D。 方向盘角度差大于 20度 JC NOT1。 在此 4次比较中，有一次不符时退出比较 YES1: NOP。 此次比较符合，比较下一次 INC R0 INC R1。 R0， R1指向下两次方向盘角度 DJNZ R7,DIRECTION MOV R0,0E1H MOV 0E0H,R0。 把方向盘角度数据往后移一次 MOV R0,0E2H MOV 0E1H,R0 MOV R0,0E3H MOV 0E2H,R0 MOV R0,0E4H MOV 0E3H,R0 MOV 0E4H,00H MOV A,R5 CLR C SUBB A,30 JNC BREAK。 加速度（ 60a30） ,刹车并且方向盘乱转 NOT1: MOV R0,0E1H MOV 0E0H,R0 MOV R0,0E2H MOV 0E1H,R0 MOV R0,0E3H MOV 0E2H,R0 MOV R0,0E4H MOV 0E3H,R0 本 科 毕 业 设 计 第 24 页 共 52 页 MOV 0E4H,00H …… 最后是检查车是否停了。 但不能只简单地靠车速为 0来判断车是停了，因为有可能是车速为 0但发动机还在转，即车只是暂时停而己。 而一旦发动机转速为 0，车必然停。 检查是否车停 MOV R6,53H。 53H为发动机转速的高位 MOV R7,54H。 54H为发动机转速的低位 CJNE R6,00H,NEXT33 CJNE R7,00H,NEXT33。