电子设计汽车行驶状态记录仪设计报告

大学生电子设计设计报告汽车行驶状态记录仪Vehicletravellingdatarecorder1目录摘要…………………………………………………………1一、方案论…………………………………………………21.1系统微处理器的个数选择……………………………21.2存储显示微处理器作为主控制的选择………………2二、系统设计………………………………………………32.1系统基本功能…………………………………………32.2系统性能指标…………………………………………32.3系统的提升部分………………………………………32.4硬件设计………………………………………………42.5软件设计………………………………………………52.6特殊元件介绍…………………………………………17三、测试说明………………………………………………183.1测试工具………………………………………………183.2霍尔元件功能测试……………………………………183.3软件调试………………………………………………183.4测试数据……………………………………………………183.5调试过程中遇见的问题分析以及解决方案…………203.6系统功能参数…………………………………………213.7创新与特点……………………………………………21四、结束语…………………………………………………222五、附录……………………………………………………22汽车行驶状态记录仪Vehicletravellingdatarecorder摘要：本项目名称为“汽车行驶状态记录仪”，系统微处理器采用双单片机，关键部件有GPS模块、温度传感器和霍尔元件等，用于提取有效信息对汽车行驶位置进行精确定位，并获取轨迹、速度、温度等信息，然后进行存储，以供用户查询汽车一个星期的行驶路径（注：考虑成本问题,样机记录时间长度为6天；如果作为产品,可以记录1个月甚至一年以上，根据用户的要求而定）。本设计采用数字化电路，软件采用C语言，有利于对数据进行准确分析，减少干扰。系统电路采用模块化的设计思想，由5个模块组成，分别为GPS接收模块、数据处理分析模块、存储模块、键盘处理模块和显示模块。其中显示模块可采用LCD显示，还可提供通过串口与PC通信，然后在电子地图上将汽车轨迹形象地显示出来。关键字：单片机；GPS模块；温度传感器；霍尔元件；LCD；PC地图Abstract:Withthethemeofautomobileelectron,the2008GuangdongUniversitiesStudentsElectronDesignContestaimsatperfectingfunctionoftheautomobilebydesigningtheelectriccircuits.Andourdesignprojectistheautomobiletravelconditionrecordinginstrument.Thissystemadoptsthemicroprocessor(MCU)toanalyzetheGPSmodule,thetemperaturesensorandtheHallpartpositiontheautomobileaccurately，Moreover,itcangainandrestorethedataoftemperaturevalueandvelocityforinquiryoftheautomobile’sweek-longtravellingroute.Digitalelectriccircuitsareappliedinallofthissystem,allthesoftwaresareprogrammedinmonolithicintegratedcircuitClanguageinordertoanalyzethedataandorientateprecisely,andreducethedisturbance(interference)andtheerrorofthedataduetothehardwareelectriccircuit.Therearefivemodulesinthesystemcircuit:GPSreceivemodule,dataprocessinganalysismodule,memorymodule,keyboardprocessingmoduleanddemonstrationmodule.AnddemonstrationmoduleincludestheLCDdemonstrationmoduleandthePCelectronmapdemonstrationmoduleinwhichtheelectronicmapisconnectedwithGPSthroughtheserialport.Keywords:MCU;GPSmodule;Temperaturesensor;Hallpart;LCD;PCmap389C52微处理芯片GPS接收模块PC地图显示模块数据存储模块时钟模块霍尔传感器温度传感器键盘扫描一、方案论证1.1,系统微处理器的个数选择。方案一：采用一个CPU控制芯片。判断1分钟是否到了，没到则处于显示和发送数据的状态，到了就采集GPS接收到的数据，提取出有效信息进行存储。该方案有效地利用了单片机的顺序执行程序的方式，避免了读出存储芯片总线与存储到时钟芯片，存储芯片的总线冲突。但是发送给PC地图的数据必须是2秒一组，接受到GPS的数据也是2秒一组，这对串口的使用产生了冲突，更重要的是我们是对GPS数据进行定时采集，如果恰巧那个时间GPS接收的数据不完整，那么那一分钟里将得不到有效信息，产生很大的误差，所以一块微处理芯片的处理方案不能保证系统的稳定性。方案二：采用两块89C52控制芯片。一块微处理器芯片先对时钟芯片进行初始化，而后的主要功能则是对霍尔传感器和温度传感器以及GPS接收的有效数据进行采集，并且对接收到的数据进行检查验证是否正确，当接收到一个中断的时候，则将数据存到存储器里面。另一块微处理器芯片读取时钟芯片进行初始化时钟单元，然后利用定时计数器对时钟单元进行准确的累加，定时产生中断给存储芯片，让存储芯片能够对数据及时地存储。通过定时中断的方式每2秒产生一组数据给PC地图，用循环查询的方式读取总线和验证总线数据是否正确，并且送到LCD上显示。方案二采用两块控制芯片的优势：（1）、有两个串口，可以分开设置相同的波特率，同时进行接收和发送，保证两不误。（2）、减轻单个处理芯片的压力，让中断响应和对数据的读取都能及时响应。（3）、程序代码采用了大量的变量，导致单片机的内部数据存储器的空间不够，增加一个单片机就不用扩展外部数据存储器，不会降低性价比，反而更方便操作。（4）、有效准时地存储数据和读取数据，保证了数据的完整度和准确度，充分提存储微处理器显示微处理器时钟模块存储模块GPS接收模块霍尔传感器温度传感器PC电子地图LCD显示模块键盘模块存储微处理器显示微处理器时钟模块存储模块GPS接收模块霍尔传感器温度传感器PC电子地图LCD显示模块键盘模块4高了系统的稳定性。因此，虽然在方案二中增加多一块单片机的成本，但是相比之下方案二有着更大的优越性，我们采用了方案二。1.2,存储/显示微处理器作为主控制的选择。方案一：存储控制器作为主控制器。利用一条导线连接存储处理芯片和显示处理芯片，通过接受GPS的时钟数据判断是否一分钟到了，如果是则拉下导线电平告知读取芯片释放总线，让存储芯片将当前采集的数据存储进去，然后将导线电平拉高，告诉其可以对存储芯片进行读写。该方案将存储芯片作为了住控制器，通过线扫描控制从控制器。优势是节省了时间，对芯片能够很充分利用。不足之处就是如果当前的数据存储不进EEPROM，则，一直对总线无法读取，那么显示的数据将会产生错误或者拖延。而且当读取芯片在读取芯片时则那么那个控制线无效，数据将无法进行及时存储。所以系统稳定性不高。方案二：将显示微处理器作为主控制器。通过给引脚发送高电平让存储控制器产生中断进行存储。该方案中先由GPS根据接收的数据进行初始化时钟芯片，后提供给显示芯片初始化时钟单元，由定时器产生中断来累加时钟单元，并且及时产生中断信号给存储芯片，这样的电路优势是：在中断前两个芯片都能准时地接收和发送数据，让数据得以准时并且正确地更新。中断过程中空出总线提供给存储芯片进行存储。而且中断是由计时器控制空出总线的时间，所以两芯片不会互相牵制。保证了系统的稳定性。相比之下方案二有着很高的实用性和稳定性，所以我们采用了方案二。二、系统设计。2.1系统的基本功能.根据我们的目标所要实现的功能，我们经过仔细分析，充分考虑各种影响因素，制定出了整体的设计方案。以两块单片机89C52为核心，协调完成以下几个功能：存储单片机完成采集GPS接收数据，采集霍尔传感器和温度传感器的数据，进行验证和存储；显示单片机完成数据的读取，以及在LCD上和PC电子地图上显示的功能。两个单片机共用EEPROM和时钟芯片，采用I2C总线接口方式，只使用两个端口，节省了单片机资源，使系统更为可靠。2.2系统的性能指标工作电压：7.5~12V工作电流：不大于500MA工作环境温度：-40℃~+80℃工作环境相对湿度：＜85%（25℃）产品外形尺寸：该作品体积小巧，安装方便，长16cm，宽8cm，高3cmGPS接收经纬度精度：定位精确到小数后4位，误差小于5米。2.3系统的提升部分。系统通过设置键盘模块，让显示部分可以显示当前时间以及行驶状态，或是通过手动方式利用键盘设置时间定点查询某一时刻的速度温度，经纬度，并且在电子地图上及时显示出来。另外还可以从某点开始回放我们这些日子走过的那些路线，以及当时的环境，让人们清晰地知道最近车的行驶过程。5系统上原来LCD的界面简单，繁杂的数据变化让人的视觉神经逐渐麻痹，我们通过设计创新了让画面更加美化，并且产生了循环渐变的FLASH数据更新效果。让整个LCD界面显得美观大方。2.4硬件设计。（1）电源模块本系统是采用了汽车上的12V直流电源，进行整流滤波降压为5V电源提供给系统的运行使用。为了保证电源的正常供给，我们在12V输入的时候加入了2.0A的保险丝以防电流过大。并加入7805的稳压管保证了整个系统电源的稳定。具体电路如图：100uFC10.1uFC4VCC470R10.01uFC30.01uFC5Cap123P2Header3VinVoutGNDVR1VoltReg10uFC2CapPol1S?SW-SPSTDS?LED0(2)原理图模块本系统主要用软件实现的，对器件的需求量比较少，只需2个单片机和EEPROM和PCF8563以及GPS模块等器件，所以我们的电路板比较简单，大大提高了性价比，经济方便。下面是我们项目的电路图，两个单片机，一个作为显示模块，一个作为存储模块。P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.2/ECI3P1.3/CEX04P1.4/CEX15P1.5/CEX26P1.6/CEX37P1.7/CEX48RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U2P89C51RC2BN/01VCCALED0D1D2D3D4D5D6D7C1+1VS+2C1-3C2+4C2-5VS-6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T