车载数据记录仪设计硬件部分(附件)
车载记录仪是一款智能化的电子记录装置，它能够实时地记录汽车行驶的有关信息，包括车辆的行驶里程、驾驶速度、汽车胎压、安全带等信息。所以它能够使驾驶人员驾驶行为比较规范，对保障车辆的安全行驶起到了极大的帮助。 本课题研究的车载记录仪以STC89C52单片机为核心，搭配时钟模块、存储模块和传感器模块等模块实现车载记录仪的设计，主要完成硬件部分的设计工作。首先对车载记录仪的发展背景、意义进行了描述。其次说明了本系统的整体方案，利用单片机、传感器及相关模块，实现车辆实时速度的测量、显示及记录，行驶里程的计算、存储及显示，在胎压过低或过高时进行报警提醒，以及在出现酒精浓度过高时也进行报警提醒功能。然后分模块介绍了各部分的硬件组成以及相应电路，通过PCB板将各元件焊接完成。最后将程序烧录至单片机中，完成了调试工作。本系统的以高效实用为主，且成本低廉，能够完成车辆行驶信息的记录和报警工作。关键词 车载记录仪，单片机，传感器，PCB目 录
1 引言 1
1.1 车载记录仪的发展背景及历程 1
1.2 车载记录仪的研究意义 1
2 车载记录仪总体方案设计 2
2.1 车载记录仪综述 2
2.2 车载记录仪的系统结构 3
3 车载记录仪硬件电路设计 3
3.1 单片机 4
3.1.1单片机选择 4
3.1.2 STC89C52单片机特点 4
3.2 晶振与复位模块 5
3.2.1 晶振电路 6
3.2.2 复位电路 6
3.3 键盘模块 7
3.4 报警模块 7
3.4.1 LED报警电路 7
3.4.2 蜂鸣器报警电路 8
3.5 24C02存储模块 8
3.5.1 AT24C02存储器特点 8
3.5.2 存储模块电路 9
3.6 安全带检测模块 9
3.7 酒精检测模块 10
3.7.1 ZYMQ-3气体传感器特点 10
3.7.2 酒精检测模块电路 11
3.8 胎压检测模块 11
3.8.1 GY68BMP180
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02存储模块 8
3.5.1 AT24C02存储器特点 8
3.5.2 存储模块电路 9
3.6 安全带检测模块 9
3.7 酒精检测模块 10
3.7.1 ZYMQ-3气体传感器特点 10
3.7.2 酒精检测模块电路 11
3.8 胎压检测模块 11
3.8.1 GY68BMP180传感器特点 12
3.8.2 胎压检测模块电路 13
3.9 速度里程模块 14
3.9.1 对射式计数传感器特点 14
3.9.2 电机调速电路 15
3.10 USB电源模块 15
3.11 LCD显示模块 15
3.11.1 LCD1602液晶显示屏 15
3.11.2 LCD显示模块电路 16
4 原理图的绘制 16
5 硬件制作及调试 17
6 软硬联调 18
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
附录A 22
1．硬件原理图 22
2．硬件PCB图 22
3．电机调速原理图 23
4．电机调速原PCB图 23
附录B 24
1．系统整体图 24
2．速度和里程显示 24
3．胎压显示与设定 25
4．胎压报警 25
5．安全带报警 25
6．酒精超标报警 26
1 引言
目前，随着国家社会经济的迅速增长，城市化和机动化的快速发展，高速交通系统已经成为社会和经济发展的有力保障。但是交通事故的频繁发生，汽车行驶的安全性已成为一个问题，交通事故经常出现，严重的事故经常发生伤亡惨重的现象。
车载记录仪，被人们习惯性地称作汽车的黑匣子，之所以称作黑匣子，是因为它能够实时地记录汽车行驶的有关信息，包括行驶的速度、行驶的里程等在内的信息，与此同时，可根据需要随时进行数据的调出或通过专业软件在计算机上显示出来。
1.1 车载记录仪的发展背景及历程
车载记录仪最初诞生在上世纪七十年代的欧盟，当时在欧盟地区所有车辆必须安装使用纸盘式记录仪，类似于今天的数字式的记录仪直到二十世纪末才开始使用。随后在世界范围内被采用，美国、澳大利亚、德国等国家如今已经强制本国车辆配备车载记录仪。安装车载记录仪在协调道路运输关系、预防道路交通事故、改善驾驶员工作习惯以及分析交通事故原因提供了有力的数据，给交通部门方面提供了较大的帮助。
在1970年左右，第一款机电模拟式的车载记录仪被欧共体最先发明，同时，车载记录仪被强制安装到有关车辆上使用，确实收到了很好的效果。在1990年左右，功能更加强大和稳定的数字式的行驶记录仪被美国和德国不断推出，此时，车载记录仪的功能和作用被显著提高。在中国，车载记录仪相对得到的发展较晚，直到1990年左右，在某一地方范围内，我们中国的部分企业和研究所开发的记录仪开始进行试用，但我国在这方面发展迅速，在最近的一次统计中发现，我们国家进行量产车载记录仪的厂商有八十多家，并且质量上普遍都很好，经的过国家测验的有近七十家。我国车辆众多，增长的速度也快，关于车载记录仪的《汽车行驶记录仪国家标准》，在03年的4月份正式和大家见面，而且在9月1日在全国实施，这个标准很大地改善了记录仪的共同标准，增加适用区域。
自21世纪初，车载记录仪经历了一个质的飞跃，最初的记录型记录仪被取代，管理型车载记录仪是今后的发展方向，不仅具有位置跟踪功能，还有具有违规预警等功能。目前的车载记录仪已经参与交通管理和运行管理，简单地为事故提供证据只是其中一块功能，车载记录仪已经成了交通管理设备中新的一员。
1.2 车载记录仪的研究意义
车载记录仪是一款智能化的电子记录装置，它能够实时地记录汽车行驶的有关信息，包括车辆的行驶里程、驾驶速度等信息并在违规时及时提示报警。所以，它能够使驾驶人员驾驶行为更加规范，从而能够减少车祸事故的发生，对保障车辆的安全行驶起到了极大的帮助。车载记录仪在道路交通中起到相当重要的作用，在某些方面，交警也无法取代车载记录仪。
近几年来，中国的发展是每个人都看得到的，私家车越来越普及，数量如火箭般往上升。可是汽车数量增加的同时，事故数量也相应增加了。车祸的惨状令人很是担心，而且这些事故就发生在人们的身边，使人们的日常生活受到巨大的威胁。事故发生的原因大多就是酒驾、安全带未系或突发爆胎。因此对车载记录仪的需求也在不断加大。目前的行驶记录仪大多都是通过USB接口或串口连接到计算机的，所以行驶记录仪的应用就受到了一定的限制。本课题研究的内容以高效实用为主，且成本低廉，本课题运用EEPROM进行数据存储，可以针对酒驾、胎压和安全带这些安全问题进行检测与报警。
2 车载记录仪总体方案设计
车载数据记录仪设计包括软件设计、硬件设计和上位机部分。软件设计通过Keil软件编辑代码，编译完成后烧录至单片机。硬件设计通过Altium Designer软件绘制电路原理图以及PCB图，选用适当的传感器，设计并焊接硬件电路。上位机部分通过PC端软件设计模拟，上位机窗口。由于我的主要任务是完成车载数据记录仪的硬件设计，所以我的报告内容主要针对硬件及电路。
2.1 车载记录仪
本课题主要实现本次设计系统的硬件部分，设计以单片机为控制核心的车载数据记录仪。考虑到人群需求的问题，我将车载记录仪的各模块划分为两大部分：基础车载记录仪部分和拓展车载数据记录仪部分。
基础
1 引言 1
1.1 车载记录仪的发展背景及历程 1
1.2 车载记录仪的研究意义 1
2 车载记录仪总体方案设计 2
2.1 车载记录仪综述 2
2.2 车载记录仪的系统结构 3
3 车载记录仪硬件电路设计 3
3.1 单片机 4
3.1.1单片机选择 4
3.1.2 STC89C52单片机特点 4
3.2 晶振与复位模块 5
3.2.1 晶振电路 6
3.2.2 复位电路 6
3.3 键盘模块 7
3.4 报警模块 7
3.4.1 LED报警电路 7
3.4.2 蜂鸣器报警电路 8
3.5 24C02存储模块 8
3.5.1 AT24C02存储器特点 8
3.5.2 存储模块电路 9
3.6 安全带检测模块 9
3.7 酒精检测模块 10
3.7.1 ZYMQ-3气体传感器特点 10
3.7.2 酒精检测模块电路 11
3.8 胎压检测模块 11
3.8.1 GY68BMP180
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
02存储模块 8
3.5.1 AT24C02存储器特点 8
3.5.2 存储模块电路 9
3.6 安全带检测模块 9
3.7 酒精检测模块 10
3.7.1 ZYMQ-3气体传感器特点 10
3.7.2 酒精检测模块电路 11
3.8 胎压检测模块 11
3.8.1 GY68BMP180传感器特点 12
3.8.2 胎压检测模块电路 13
3.9 速度里程模块 14
3.9.1 对射式计数传感器特点 14
3.9.2 电机调速电路 15
3.10 USB电源模块 15
3.11 LCD显示模块 15
3.11.1 LCD1602液晶显示屏 15
3.11.2 LCD显示模块电路 16
4 原理图的绘制 16
5 硬件制作及调试 17
6 软硬联调 18
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
附录A 22
1．硬件原理图 22
2．硬件PCB图 22
3．电机调速原理图 23
4．电机调速原PCB图 23
附录B 24
1．系统整体图 24
2．速度和里程显示 24
3．胎压显示与设定 25
4．胎压报警 25
5．安全带报警 25
6．酒精超标报警 26
1 引言
目前，随着国家社会经济的迅速增长，城市化和机动化的快速发展，高速交通系统已经成为社会和经济发展的有力保障。但是交通事故的频繁发生，汽车行驶的安全性已成为一个问题，交通事故经常出现，严重的事故经常发生伤亡惨重的现象。
车载记录仪，被人们习惯性地称作汽车的黑匣子，之所以称作黑匣子，是因为它能够实时地记录汽车行驶的有关信息，包括行驶的速度、行驶的里程等在内的信息，与此同时，可根据需要随时进行数据的调出或通过专业软件在计算机上显示出来。
1.1 车载记录仪的发展背景及历程
车载记录仪最初诞生在上世纪七十年代的欧盟，当时在欧盟地区所有车辆必须安装使用纸盘式记录仪，类似于今天的数字式的记录仪直到二十世纪末才开始使用。随后在世界范围内被采用，美国、澳大利亚、德国等国家如今已经强制本国车辆配备车载记录仪。安装车载记录仪在协调道路运输关系、预防道路交通事故、改善驾驶员工作习惯以及分析交通事故原因提供了有力的数据，给交通部门方面提供了较大的帮助。
在1970年左右，第一款机电模拟式的车载记录仪被欧共体最先发明，同时，车载记录仪被强制安装到有关车辆上使用，确实收到了很好的效果。在1990年左右，功能更加强大和稳定的数字式的行驶记录仪被美国和德国不断推出，此时，车载记录仪的功能和作用被显著提高。在中国，车载记录仪相对得到的发展较晚，直到1990年左右，在某一地方范围内，我们中国的部分企业和研究所开发的记录仪开始进行试用，但我国在这方面发展迅速，在最近的一次统计中发现，我们国家进行量产车载记录仪的厂商有八十多家，并且质量上普遍都很好，经的过国家测验的有近七十家。我国车辆众多，增长的速度也快，关于车载记录仪的《汽车行驶记录仪国家标准》，在03年的4月份正式和大家见面，而且在9月1日在全国实施，这个标准很大地改善了记录仪的共同标准，增加适用区域。
自21世纪初，车载记录仪经历了一个质的飞跃，最初的记录型记录仪被取代，管理型车载记录仪是今后的发展方向，不仅具有位置跟踪功能，还有具有违规预警等功能。目前的车载记录仪已经参与交通管理和运行管理，简单地为事故提供证据只是其中一块功能，车载记录仪已经成了交通管理设备中新的一员。
1.2 车载记录仪的研究意义
车载记录仪是一款智能化的电子记录装置，它能够实时地记录汽车行驶的有关信息，包括车辆的行驶里程、驾驶速度等信息并在违规时及时提示报警。所以，它能够使驾驶人员驾驶行为更加规范，从而能够减少车祸事故的发生，对保障车辆的安全行驶起到了极大的帮助。车载记录仪在道路交通中起到相当重要的作用，在某些方面，交警也无法取代车载记录仪。
近几年来，中国的发展是每个人都看得到的，私家车越来越普及，数量如火箭般往上升。可是汽车数量增加的同时，事故数量也相应增加了。车祸的惨状令人很是担心，而且这些事故就发生在人们的身边，使人们的日常生活受到巨大的威胁。事故发生的原因大多就是酒驾、安全带未系或突发爆胎。因此对车载记录仪的需求也在不断加大。目前的行驶记录仪大多都是通过USB接口或串口连接到计算机的，所以行驶记录仪的应用就受到了一定的限制。本课题研究的内容以高效实用为主，且成本低廉，本课题运用EEPROM进行数据存储，可以针对酒驾、胎压和安全带这些安全问题进行检测与报警。
2 车载记录仪总体方案设计
车载数据记录仪设计包括软件设计、硬件设计和上位机部分。软件设计通过Keil软件编辑代码，编译完成后烧录至单片机。硬件设计通过Altium Designer软件绘制电路原理图以及PCB图，选用适当的传感器，设计并焊接硬件电路。上位机部分通过PC端软件设计模拟，上位机窗口。由于我的主要任务是完成车载数据记录仪的硬件设计，所以我的报告内容主要针对硬件及电路。
2.1 车载记录仪
本课题主要实现本次设计系统的硬件部分，设计以单片机为控制核心的车载数据记录仪。考虑到人群需求的问题，我将车载记录仪的各模块划分为两大部分：基础车载记录仪部分和拓展车载数据记录仪部分。
基础
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