单片机的行车记录仪的设计与制作
【摘要】行车记录仪是现在应用于各类车辆上较为普遍的一种移动电子定位记录设备，原理与飞机上的黑匣子类似，实时的记录行使车辆的行驶状态以及其他信息，既可以用来提醒驾驶者各类道路信息，避免发生意外，或是发生了事故时候可以调取当时录像，作为处理事故的证据。也可以用来方便汽车公司的统一规范管理，实时监测各个车辆的位置以及驾驶信息，有效的减少一些由于驾驶者违规驾驶而导致的事故。本课题设计制作了一款基于单片机STC12C5A60S2的汽车行驶记录系统，可以实时的以经度、纬度信息定位车辆位置并存储起来，位置显示通过LCD1602显示出来。其中，GPS模块采用新型的NEO 5Q芯片定位，位置信息存储于AT24C02存储器中，并使用AMS1117作为稳压芯片，通过安检模块来调取存储信息。本系统操作简单，实用性强，具有十分重要的实际意义。
目 录
引言 1
一、系统整体设计 2
（一）功能要求 2
（二）系统结构图 2
（三）方案论证与选择 2
1、主控芯片的选择 2
2、定位芯片选择 3
二、系统硬件设计 3
（一）主控模块电路设计 3
1. STC12C5A单片机简介 3
2.单片机模块电路设计 4
（二）GPS定位模块电路图设计 5
1.NEO5Q芯片简介 5
2.GPS定位模块电路设计 6
（三）存储模块电路设计 6
1.AT24C02芯片简介 6
2.存储模块电路设计 7
（四）稳压模块电路图 7
（五）显示模块电路设计 7
1.LCD1602液晶屏简介 7
2.显示模块电路设计 8
（六）其他外围电路设计 8
1.电源模块设计 8
2.按键模块设计 9
三、系统软件设计 9
（一）系统主程序设计 9
（二）程序编译及下载 10
四、系统硬件焊接和调试 12
总结 15
致谢 16
参考文献 17
附录 18
（
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
一）原理图 18
（二）PCB图 19
（三）实物图 20
（四）源程序 21
引言
随着经济的发展，人民生活水平的提高，各大小城市汽车的数量也迅速增长，长途客车、长途货车、出租车辆，尤其是越来越多的家庭开始拥有私家轿车，那么很多不明事理的安全事故也随之而来。行车记录仪是一种可以在车辆行驶的时候实时记录下车辆车速、前后方监控、行驶轨迹等各种行驶信息的车载电子设备。有了这些信息，行驶的过程中就可以实现对车辆的管理以及监控，甚至是事故分析能力，为驾驶者的安全出行提供了一些保障。
在上世纪80年代末，第一代行车记录仪才被发明出来，其主要功能是记录车辆行驶的路径，并存储于磁带中，由于实用性不强，并没有被广泛的推广。后来为了适应大量车辆的行车安全，以及方便交通管理，行车记录仪被改善以及优化之后，才真正的深入到汽车行业。随着网络以及电子设备的发展，新型的汽车行驶记录仪都是兼备各种不同功能，大都是将GPS（全球定位系统），GSM（数字移动通信系统），以及图像监控系统相结合起来，越发的高度集成，大容量，系统化，模块化，无线传输通讯化，最终成为实时监控、存储、预防的电子设备，更为运输企业车辆的管理规范提供有效保障。
但是由于行车记录仪属于新兴电子设备，国家对于该产品的执行标准只有像《汽车行驶记录仪》这样的推荐性执行标准，至于设备具体的生产标准，质量认证体系等尚未出台明确的成文规范，没有把相关标准上升到法律的层次。相比于国外普遍使用的机械式记录仪，我国更多的是使用数字式的记录仪，不仅可以实时监控、监测车辆行使信息，还具备识别驾驶员身份、超速报警等拓展功能，一般来说设备的体积轻巧，性价比高，大多数的采购者都能接受，这样的先进的记录仪的普及也推进了我国智能交通的进步，尤其是现在公安部门已经明文规定所有的长途运输客车都必须装有行车记录仪，以保障乘客的安全。
本次设计制作的是基于STC12C5A60S2单片机的行车记录仪，主控芯片采用STC12C5A60S2单片机，使用NEO 5Q作为GPS定位模块的芯片，定位信息存储在AT24C02存储器内，人机交互界面使用的是LCD1602液晶显示屏，使用按键模块的相应按键可以调取所储存的信息并显示于液晶屏上，为了保证系统的在整体电压稳定，外围电路中扩展了一个以AMS1117为核心的稳压电路模块，供电模块使用USB接口连接电路，通过变压设备给系统提供+5V的电压供系统工作。整个设计思路清晰，操作简单，综合应用了大学期间所学的专业知识，迎合当前社会的实际需求，实际应用意义较强。
系统整体设计
功能要求
本次系统设计预计实现以下功能：
全球定位功能：本系统应该实时准确的实现全球定位，并于人机交互界面上显示出当前的经度以及纬度信息，误差不超过一公里；
位置信息存储功能：系统如果搭载在移动设备上，会产生源源不断的变化的位置信息，系统可以将与时间对应的位置信息存储起来，并可随时调取；
其他技术要求：在满足以上功能的同时应尽量电路简单，简化编程，操作简便，体积小，功耗低，可靠性强。
系统结构图
本系统的主控模块为单片机，GPS定位模块为信息采集模块，AT24C02存储模块是信息缓存模块，另有稳压模块以及电源模块共同作为外围电路，按键模块作为功能控制模块，LCD1602显示模块是输出模块，整个系统的结构图如图1所示。
图1 系统整体结构图
方案论证与选择
主控芯片的选择
方案一：采用ARM芯片作为主控芯片。ARM是当前实际生产中大都采用的一种控制芯片，内置USB Host以及USB Slave控制器，配有四个中断方式，两个中断向量，由外部总线统一控制输入信号。不过大都用于工业设备控制，操作复杂，不适合专科生操作。
方案二：采用STC12C5A单片机作为主控芯片，单片机是电子信息类专科生必修的一门专业课，单片机也是较为基础的可在线编程微型控制芯片，结构相对基础，编程技术要求适合专科生，外围电路简单，易于搭建，稳定性也良好。单片机使用C语言编程，程序编写完毕后使用单片机开发板就可以烧进芯片，操作方便。另外单片机搭建的电路工作电压是+5V，功耗较低。
综上，系统采用STC12C5A单片机作为主控芯片。
定位芯片选择
方案一：采用GPSMouse信号接收机。GPSMouse可以传递定位信息，再使用1.5m左右的线路连接至笔记本USB接口，此时电脑也是供电设备。但是GPSMouse在放到户外的情况下时候信号强度会降低，虽然价格便宜但是经度有待提高。
目 录
引言 1
一、系统整体设计 2
（一）功能要求 2
（二）系统结构图 2
（三）方案论证与选择 2
1、主控芯片的选择 2
2、定位芯片选择 3
二、系统硬件设计 3
（一）主控模块电路设计 3
1. STC12C5A单片机简介 3
2.单片机模块电路设计 4
（二）GPS定位模块电路图设计 5
1.NEO5Q芯片简介 5
2.GPS定位模块电路设计 6
（三）存储模块电路设计 6
1.AT24C02芯片简介 6
2.存储模块电路设计 7
（四）稳压模块电路图 7
（五）显示模块电路设计 7
1.LCD1602液晶屏简介 7
2.显示模块电路设计 8
（六）其他外围电路设计 8
1.电源模块设计 8
2.按键模块设计 9
三、系统软件设计 9
（一）系统主程序设计 9
（二）程序编译及下载 10
四、系统硬件焊接和调试 12
总结 15
致谢 16
参考文献 17
附录 18
（
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
一）原理图 18
（二）PCB图 19
（三）实物图 20
（四）源程序 21
引言
随着经济的发展，人民生活水平的提高，各大小城市汽车的数量也迅速增长，长途客车、长途货车、出租车辆，尤其是越来越多的家庭开始拥有私家轿车，那么很多不明事理的安全事故也随之而来。行车记录仪是一种可以在车辆行驶的时候实时记录下车辆车速、前后方监控、行驶轨迹等各种行驶信息的车载电子设备。有了这些信息，行驶的过程中就可以实现对车辆的管理以及监控，甚至是事故分析能力，为驾驶者的安全出行提供了一些保障。
在上世纪80年代末，第一代行车记录仪才被发明出来，其主要功能是记录车辆行驶的路径，并存储于磁带中，由于实用性不强，并没有被广泛的推广。后来为了适应大量车辆的行车安全，以及方便交通管理，行车记录仪被改善以及优化之后，才真正的深入到汽车行业。随着网络以及电子设备的发展，新型的汽车行驶记录仪都是兼备各种不同功能，大都是将GPS（全球定位系统），GSM（数字移动通信系统），以及图像监控系统相结合起来，越发的高度集成，大容量，系统化，模块化，无线传输通讯化，最终成为实时监控、存储、预防的电子设备，更为运输企业车辆的管理规范提供有效保障。
但是由于行车记录仪属于新兴电子设备，国家对于该产品的执行标准只有像《汽车行驶记录仪》这样的推荐性执行标准，至于设备具体的生产标准，质量认证体系等尚未出台明确的成文规范，没有把相关标准上升到法律的层次。相比于国外普遍使用的机械式记录仪，我国更多的是使用数字式的记录仪，不仅可以实时监控、监测车辆行使信息，还具备识别驾驶员身份、超速报警等拓展功能，一般来说设备的体积轻巧，性价比高，大多数的采购者都能接受，这样的先进的记录仪的普及也推进了我国智能交通的进步，尤其是现在公安部门已经明文规定所有的长途运输客车都必须装有行车记录仪，以保障乘客的安全。
本次设计制作的是基于STC12C5A60S2单片机的行车记录仪，主控芯片采用STC12C5A60S2单片机，使用NEO 5Q作为GPS定位模块的芯片，定位信息存储在AT24C02存储器内，人机交互界面使用的是LCD1602液晶显示屏，使用按键模块的相应按键可以调取所储存的信息并显示于液晶屏上，为了保证系统的在整体电压稳定，外围电路中扩展了一个以AMS1117为核心的稳压电路模块，供电模块使用USB接口连接电路，通过变压设备给系统提供+5V的电压供系统工作。整个设计思路清晰，操作简单，综合应用了大学期间所学的专业知识，迎合当前社会的实际需求，实际应用意义较强。
系统整体设计
功能要求
本次系统设计预计实现以下功能：
全球定位功能：本系统应该实时准确的实现全球定位，并于人机交互界面上显示出当前的经度以及纬度信息，误差不超过一公里；
位置信息存储功能：系统如果搭载在移动设备上，会产生源源不断的变化的位置信息，系统可以将与时间对应的位置信息存储起来，并可随时调取；
其他技术要求：在满足以上功能的同时应尽量电路简单，简化编程，操作简便，体积小，功耗低，可靠性强。
系统结构图
本系统的主控模块为单片机，GPS定位模块为信息采集模块，AT24C02存储模块是信息缓存模块，另有稳压模块以及电源模块共同作为外围电路，按键模块作为功能控制模块，LCD1602显示模块是输出模块，整个系统的结构图如图1所示。
图1 系统整体结构图
方案论证与选择
主控芯片的选择
方案一：采用ARM芯片作为主控芯片。ARM是当前实际生产中大都采用的一种控制芯片，内置USB Host以及USB Slave控制器，配有四个中断方式，两个中断向量，由外部总线统一控制输入信号。不过大都用于工业设备控制，操作复杂，不适合专科生操作。
方案二：采用STC12C5A单片机作为主控芯片，单片机是电子信息类专科生必修的一门专业课，单片机也是较为基础的可在线编程微型控制芯片，结构相对基础，编程技术要求适合专科生，外围电路简单，易于搭建，稳定性也良好。单片机使用C语言编程，程序编写完毕后使用单片机开发板就可以烧进芯片，操作方便。另外单片机搭建的电路工作电压是+5V，功耗较低。
综上，系统采用STC12C5A单片机作为主控芯片。
定位芯片选择
方案一：采用GPSMouse信号接收机。GPSMouse可以传递定位信息，再使用1.5m左右的线路连接至笔记本USB接口，此时电脑也是供电设备。但是GPSMouse在放到户外的情况下时候信号强度会降低，虽然价格便宜但是经度有待提高。
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