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1 绪论
本章首先对汽车行驶状态记录仪进行了简单的介绍,然后分析了汽车行驶记
录仪的研究背景及意义,紧接着说明了国内外的研究水平和发展趋势,最后指出
了本设计的研究内容及特点。[1]。该仪器可实现多种信息处理,显示汽车状况,
进行自我诊断,对车速、发动机转速、水温、油压、燃油量、油耗和蓄电池电压
等一系列参数进行有效监控。并通过控制发光二极管、液晶显示、蜂鸣器等报警
手段,为司乘人员提供直接的汽车状况信息和发出各种超限情况的报警等,可有
效防范和化解车辆事故的发生。
1.2 汽车行驶记录仪的应用背景
汽车行驶状态记录仪的使用,欧盟、日本等国家早在二十世纪 70 年代就开
始以立法的形式在部分客运车辆及货车上强制安装使用记录仪,我国从二十世纪
80 年代后期开始,在少数地区也曾试用过由国内一些科研机构及企业自主研制
的数字式记录仪[2]。目前各地正在积极推进汽车行驶记录仪安装使用和监管工
作,上海、广州、深圳、西安、哈尔滨等地还将 GPS 卫星定位系统与汽车行驶记
录仪组合使用,在网络的强大支持下,实现实时跟踪监控,使道路交通事故逐年
下降。20 世纪 20 年代,行驶记录仪便伴随着汽车里程表而诞生,当时是和汽车
速度、里程表结合在一起的。1934 年,德国发明了世界上第一台纸盘式行驶记
录仪,并于 1953 年开始对载重超过 7 吨的车辆强制推行纸盘式行驶记录仪。1970
年欧共体通过立法方式在德国、法国、意大利、比利时、卢森堡 6 个成员国强制
推行使用纸盘式记录仪[3]。这种纸盘式行驶记录仪它通过速度传感器测量车辆
速度,以机械指针在圆形坐标记录纸上记录车辆的行驶速度、时间、行驶里程,
记录结果直观,装置结构相对简单、使用方便。20 世纪 70 年代后,随着电子和
集成模块技术、数据总线和一些电子设备(如显示屏、打印机等)的相继引入,
汽车行驶记录仪基本形成了电子记录仪样式。但是出于使用习惯和技术安全性方
面的考虑,最初的电子式记录仪仍使用纸盘作为记录媒介,甚至直到现在欧盟普
遍使用的还是电子式纸盘记录仪。随着电子存储(磁卡或优盘)和安全保障技术
的逐步完善,欧盟积极准备更换和推行数字式电子记录仪。20 世纪 90 年代初,
德国首先开发了数字式汽车行驶记录仪,且率先规定自 2006 年 5 月起新车必须
安装使用数字式汽车行驶记录仪。
1.3.2 国内汽车行驶记录仪的发展状况
我国从 1984 年就开始了汽车行驶记录仪的研究,并于 80 年代后期,在少数
地区试用国内一些科研机构及企业自主研制的数字式记录仪。以后国内一度出现
汽车行驶记录仪热,全国有十几个省市下达了安装汽车行驶记录仪的通知,同时
也出现了近百家记录仪生产企业。但由于当时技术水平的制约,特别是当时没有
出台相应的技术标准和配套法规,记录仪在使用过程中出现了许多问题,并没有
充分发挥它应有的作用,这一热潮很快就冷却下去了[4]。
随着我国经济的快速发展,我国道路交通事故也呈上升趋势,尤其是长途客
运车辆的重、特大交通事故频发,给国家财产和人民生命财产带来了巨大损失。
为了规范我国汽车行驶记录仪产品的生产和标准,落实公安部、交通部、国家安
全生产监督管理局关于长途客运车辆逐部安装行车记录仪的通告,保障车辆运行
安全,到 2003 年 4 月,由公安部、国家标准化管理委员会、国家经贸委起草审
定,国家质量监督检查检疫总局发布了《汽车行驶记录仪国家标准 GB/
T19056.2003》,于 2003 年 9 月 1 日正式实施。从此我国汽车行驶记录仪的研发
生产进入了标准化的时代。此后,全国各地也相应出台安装汽车行驶记录仪的文
件,记录仪市场掀起了新的热潮。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,经公安部交通安全产品质量监督检测中心检测、通过国家
标准检测的 68 家。据不完全统计,全国有广东、四川、吉林、湖南、上海、浙
江、广西、江西、河南、新疆、黑龙江等 20 多个省、自治区、直辖市汽车行驶
记录的应用工作取得进展,已安装使用行驶记录仪的客运、货运企业约 350 多家,
车辆约 4 万辆。
近些年来,汽车行驶记录仪的功能已经不仅限于单纯的事故记录,逐渐与汽
车的其它电子系统相结合,例如 GPS 定位系统、故障诊断及报警系统、测重测温
系统等。同时,许多公司已经开发了具备无线传输、智能射频识别技术等技术,
使记录仪的数据更快速、实时地传送到各有关部门[5]。随着我国开始建设智能
交通系统的进程,汽车行驶记录仪将成为确保现代交通运输安全和高效物流动态
运营管理的不可或缺的记录处理、显示和数据传输的综合装置,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。
1.4 本设计的研究内容及特点
本设计针对国内目前的情况,在充分理解国家标准,学习和借鉴国内外车载
电子领域已有的成熟经验的基础上,设计开发了一个完整的汽车行驶记录仪统。
记录仪模块的处理器选用 STM32F103,它具有强大的性能、良好的稳定性、方便
的扩展性及丰富的通信接口,它通过与外围电路进行合理的配合主要来完成如下
功能:
1、自检功能;
2、实时时间及驾驶时间的采集、记录、存储功能;
3、车辆行驶速度、行驶里程的测量、记录、存储功能;
4、驾驶员身份记录功能;
5、数据显示;
6、操作功能;
7、数据打印输出功能;
8、数据通信功能;
9、实时报警功能;
10、掉电保护功能。
1.5 论文结构
结合课题研究期间的具体工作及对系统结构的分析研究,论文共分 5 章撰写,
具体如下:
第一章 绪论
第二章 系统总体方案设计
第三章 汽车行驶记录仪硬件电路设计
第四章 软件设计
第五章 结论
2 系统总体方案设计
2.1 系统总体框图
本课题的目的是制作一个现实中操作性强、价格低廉、运行可靠、能够
使学习者直接开发或调试的独立式汽车行驶状态记录仪,使它能够实时监控并记
录汽车行驶的各种状态信息,对汽车的运营状况进行全程监控并记录。汽车行驶
状态记录仪主要由 11 个模块组成:供电单元、信号采集模块、键盘输入模块、
单片机模块、液晶显示模块、驾驶员信息记录模块(IC 卡)、打印模块、通信模
块、存储模块、时钟模块、报警模块等。系统总体结构框图如图 2.1。
图 2.1 系统总体结构框图
2.2 各模块功能需求
1、自检功能:
记录仪通电工作后,应启动开机自动检测程序,如果有故障,应有信号提示;
如果没有故障,则进入默认显示状态,并以信号提示工作正常。
2、实时时间及驾驶时间的采集、记录、存储功能:
记录仪要求能够提供北京时间日期和时钟,该日期和时钟被用于为记录仪
实现所有功能 记录、输出、显示、数据通信等 标注日期和时间。记录仪应能对
连续驾驶时间进行记录,连续记录 24h 数据,记录时间允许误差在±5s 以内。
3、车辆行驶速度、行驶里程的测量、记录、存储功能:
记录仪应当能够以不大于 O.2s 的时间间隔持续记录并储存停车前 20s 实
时时间对应的车辆行驶速度值及车辆制动状态信号、记录次数至少是 10 次。速
度记录单位是 km/h,测量范围为 Okm/h~220km/h,测量分辨率等于或优于
lkm/h。无论车辆在行驶状态还是在停止状态,记录仪均应当能够提供实时时间
对应的车辆行驶速度信息。记录仪应能以不大于 lmin 的时间间隔持续记录并储
存车辆在最近 360 个小时内的行驶状态数据,即车辆在行驶过程中与实时时间相
对应的每分钟间隔内的平均行驶速度值。记录仪应能持续记录车辆从指定统计时
间开始的累计行驶里程。车辆行驶里程的记录单位是 km,行驶里程的测量范围
是 0~999999.9km,分辨率应等于或优于 0.1km。
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