基于MCU的無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀硬軟件設計

　　1引言

　　汽車(chē)行駛記錄儀是一種在汽車(chē)上使用的記錄裝置。此設備能對車(chē)輛的行駛速度、里程以及有關(guān)車(chē)輛行駛的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄存儲并可通過(guò)接口實(shí)現數據輸出。無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀把無(wú)線(xiàn)通信方式與汽車(chē)行駛記錄儀結合，實(shí)現記錄儀功能的同時(shí)方便用戶(hù)對數據的讀取和信息處理，可解決傳統記錄儀通過(guò)U盤(pán)等介質(zhì)導取數據的弊端。

　　無(wú)線(xiàn)通信有多種方式，其中在工業(yè)應用領(lǐng)域應用最廣泛的有ZigBee無(wú)線(xiàn)通信，RF無(wú)線(xiàn)通信和Wi‐Fi無(wú)線(xiàn)通信。ZigBee主要用于傳輸低數據率的通信，具有超低的功率損耗，主要目標是提供設備控制信道。RF廣泛應用于通信、汽車(chē)、醫療、IT等領(lǐng)域，安全性好，主要目標是提供設備控制信道，缺點(diǎn)抗干擾能力差?；赪i‐Fi通信的模塊廣泛應用于通信，控制領(lǐng)域。通信距離遠，安全性好，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，二次開(kāi)發(fā)技術(shù)成熟，價(jià)格便宜。因此，在實(shí)現無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀無(wú)線(xiàn)通信方案時(shí)，選用基于Wi‐Fi通信模塊組成WLAN網(wǎng)絡(luò )實(shí)現記錄儀的無(wú)線(xiàn)通信。無(wú)線(xiàn)行駛記錄記錄儀可用于所有類(lèi)型車(chē)輛，特別適用于企事業(yè)單位，如：擁有大型車(chē)隊的物流公司、場(chǎng)站、機場(chǎng)、部隊后勤保障等部門(mén)。

　　2系統組成

　　無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀系統主要包括無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀，接收基站和記錄儀管理軟件3部分，其系統組成如圖1所示。

　　圖1無(wú)線(xiàn)汽車(chē)行駛記錄儀系統

　　其中無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀主要完成信號采集，數據存儲，數據傳輸。無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀主要功能如下：

　　1)能對車(chē)輛的如下動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄：左閃燈、右閃燈、倒車(chē)燈、車(chē)門(mén)狀態(tài)、遠光燈、近光燈、剎車(chē)燈、汽車(chē)喇叭;

　　2)車(chē)輛行駛速度和里程的測量、記錄、存儲，疑點(diǎn)數據的記錄和存儲;

　　3)車(chē)輛部分相關(guān)參數記錄(如車(chē)輛識別代號、車(chē)牌號碼、駕駛員代碼、駕駛證證號、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、公安交通管理部門(mén)核發(fā)的機動(dòng)車(chē)駕駛證證號、車(chē)輛最高速度);

　　4)通過(guò)U盤(pán)讀取數據或無(wú)線(xiàn)傳輸的方式傳送車(chē)輛的行駛數據;

　　5)駕駛時(shí)間記錄、超速，疲勞駕駛報警。

　　接收基站主要功能是接收無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀發(fā)送的數據，并傳送到上位機。無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀通過(guò)配置可作為接收基站使用，功能如下：

　　1)對記錄儀傳輸過(guò)來(lái)的信息進(jìn)行相應的處理;

　　2)通過(guò)串口發(fā)送到記錄儀管理軟件計算機;

　　3)接收上位機的相應指令并轉發(fā)給記錄儀;

　　4)數據無(wú)線(xiàn)傳輸功能。

　　記錄儀管理軟件主要完成記錄儀采集數據的解析，數據管理功能，配置記錄儀功能。功能如下：

　　1)實(shí)時(shí)描述整個(gè)駕駛過(guò)程，對駕駛員整個(gè)駕駛過(guò)程進(jìn)行回放管理;

　　2)讀取記錄儀記錄的各項原始數據;

　　3)查詢(xún)數據庫中各項數據，統計分析不同記錄儀所上傳的各項數據;

　　4)對獲得數據進(jìn)行圖表處理，獲得管理參考。

　　3無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀設計與應用

　　3.1無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀硬件設計

　　無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀硬件主要實(shí)現信號采集，數據存儲和無(wú)線(xiàn)通信功能。硬件電路包括：MCU控制單元設計、電源電路設計、車(chē)速信號和開(kāi)關(guān)采集電路設計、數據存儲單元設計、無(wú)線(xiàn)通信模塊接口設計、USB電路設計等，硬件組成如圖2所示。

　　圖2行駛記錄儀硬件

　　3.1.1 MCU單元設計

　　無(wú)線(xiàn)行駛記錄儀的MCU選用LPC 1766，該MCU屬于LPC 1700系列Cortex - M3微控制器。該微控制器的外設組件包含高達512 KB的Flash存儲器、64KB的數據存儲器、USB主機/從機/OTG接口、4個(gè)UART、2個(gè)SSP控制器、SPI接口、3個(gè)I2C接口、2-輸入和2-輸出的I2S接口、8通道的12位ADC、內置時(shí)鐘、4個(gè)通用定時(shí)器、6-輸出的通用PWM、帶獨立電池供電的超低功耗RTC和多達70個(gè)的通用I/O管腳。

　　3.1.2電源電路設計

　　電源電路的主要功能是將車(chē)載直流電源12 V或24 V，轉化為3 V(DC)和5 V(DC)電源，提供記錄儀各功能模塊供電。

　　電源輸入端增加TVS二極管保護電路，可抑制瞬態(tài)電壓尖峰。供電電源通過(guò)LM2676‐5芯片把電源轉化5 V，通過(guò)LM1117‐3.3芯片把5V轉化為3.3 V，電路如圖3所示。

　　圖3電源轉換電路

　　3.1.3車(chē)速信號采集

　　車(chē)速傳感器是用來(lái)采集車(chē)速脈沖。汽車(chē)特征系數是記錄儀計算車(chē)速極為重要的一個(gè)參數，它關(guān)系到車(chē)速和里程數據采集的準確性。經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐，總結出一個(gè)可行的方法：車(chē)輛特征系數就是車(chē)輛每行駛1km時(shí)傳感器輸出的脈沖數，它等于里程表傳動(dòng)比和傳感器每圈脈沖數的乘積，即：

　　特征系數=i6(8)

　　式中：i：里程表速比6(8)：車(chē)速傳感器脈沖數是6或8.

　　例如，桑塔納轎車(chē)里程表轉速比為975∶1，其傳感器每圈輸出的脈沖數為6，它的特征系數為5850，即每千米5860個(gè)脈沖。脈沖采集電路如圖4所示。

　　圖4脈沖采集電路