防碰撞無線通信汽車黑匣子的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：采用無線模塊與汽車行駛記錄儀結(jié)合的方法，配合PC機(jī)可以實(shí)時(shí)且較準(zhǔn)確地獲取汽車行駛記錄儀的各項(xiàng)信息。詳細(xì)闡述添加無線模塊的汽車行駛記錄儀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析為一體，著重分析了汽車行駛記錄儀的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并對(duì)實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生的無線碰撞問題提出了解決方案。
關(guān)鍵詞：LPC2214；SRWF-1021；汽車記錄儀；防碰撞

0 引言
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，渣土車、長(zhǎng)途客運(yùn)車的重、特大道路交通事故頻發(fā)，給國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了巨大損失。為了在全國(guó)范圍內(nèi)深入開展預(yù)防和減少道路交通事故工作，國(guó)內(nèi)已有很多企業(yè)和科研單位研制汽車行駛記錄儀。但現(xiàn)有的記錄儀，使用有線方式閱讀，對(duì)執(zhí)法交警很不方便，交警很少操作；采用無線方式讀取數(shù)據(jù)，既方便，又快捷，必將受到執(zhí)法交警的歡迎，因此，研制無線讀取數(shù)據(jù)的汽車記錄儀勢(shì)在必行。
汽車行駛記錄儀(俗稱汽車黑匣子)，是對(duì)車輛行駛速度、時(shí)間、里程以及有關(guān)車輛行駛的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)并可通過接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出的數(shù)字式電子記錄裝置。對(duì)遏止疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛?cè)藛T的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。近幾年來，國(guó)內(nèi)部分省份已經(jīng)規(guī)定，長(zhǎng)途客運(yùn)車必須安裝汽車行駛記錄儀。
本文根據(jù)汽車行駛記錄儀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 19056-2003，設(shè)計(jì)了一種符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)且在現(xiàn)有的汽車行駛記錄儀產(chǎn)品中增加了防碰撞無線數(shù)據(jù)上載的功能。下面主要闡述汽車行駛記錄儀的基本功能以及硬件架構(gòu)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 汽車行駛記錄儀基本功能
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 19056-2003中主要要求記錄儀應(yīng)有如下功能：
(1)自檢功能
記錄儀在通電開始工作時(shí)，應(yīng)首先進(jìn)行自檢，自檢正常后應(yīng)以綠閃信號(hào)及顯示屏顯示方式指示工作正常。
(2)數(shù)據(jù)的采集、記錄、存儲(chǔ)功能
能夠?qū)r(shí)間、日期、駕駛時(shí)間、車輛行駛速度、行駛里程等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量、記錄和存儲(chǔ)，并保證存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不丟失。需要被采集的輸入信號(hào)包括三類：模擬信號(hào)輸入、數(shù)字信號(hào)輸入以及開關(guān)量信號(hào)輸入。
(3)超速、駕駛員疲勞駕駛的報(bào)警、記錄
當(dāng)車速超過設(shè)限(可根據(jù)用戶需要設(shè)定)，記錄儀將發(fā)出聲光報(bào)警，提醒駕駛員減速。報(bào)警聲間隔為4s。
當(dāng)同一駕駛員連續(xù)駕車行駛累計(jì)4 h以上，記錄儀將記錄下該駕駛員疲勞駕駛的相關(guān)數(shù)據(jù)，并發(fā)出蜂鳴報(bào)警，同時(shí)紅燈閃爍，與超速報(bào)警相似。連續(xù)駕駛中途停車超過20 min，記錄儀自動(dòng)解除當(dāng)前疲勞時(shí)間的累計(jì)。若停車時(shí)間小于20 min，記錄儀仍視為連續(xù)駕駛，累計(jì)疲勞駕駛時(shí)間。
(4)駕駛員身份記錄功能
每臺(tái)記錄儀均配置惟一序號(hào)，并安裝了非接觸式射頻IC卡驗(yàn)卡機(jī)，或鍵人密碼方式，用戶可以根據(jù)需要采用IC卡方式或鍵入密碼方式驗(yàn)證駕駛員的身份。如駕駛前未進(jìn)行身份驗(yàn)證，或身份驗(yàn)證無效，即默認(rèn)為是上一次駕駛員身份。通過記錄儀管理軟件可以方便地查看駕駛員身份驗(yàn)證資料，如駕駛員身份驗(yàn)證無效，并不影響駕駛，但可通過管理軟件查看到非法駕駛的相關(guān)數(shù)據(jù)。
(5)數(shù)據(jù)顯示
轉(zhuǎn)速檢測(cè)與車輛轉(zhuǎn)速儀表同步，數(shù)字顯示，檢測(cè)精度為±50 r／min，顯示范圍為0～9 999 r／m。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特征系數(shù)可通過記錄儀管理軟件進(jìn)行設(shè)定。
日期和時(shí)間的記錄格式：北京時(shí)間*年*月*日*時(shí)*分*秒，相對(duì)誤差：±5 s。
(6)數(shù)據(jù)通信功能
記錄儀能夠通過多種方式(包括RS 232串行接口、USB接口以及I2C總線接口)與外部環(huán)境進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。
現(xiàn)有的汽車行駛記錄儀數(shù)據(jù)上載大部分均為有線傳輸，例如USB、串口線傳輸?shù)取Ｔ跓o法使用有線傳輸?shù)膱?chǎng)合，采用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和單片機(jī)相結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是較合理的方案。本文就是用LPC2214與SR-WF-1021數(shù)傳模塊結(jié)合，加上防碰撞的簡(jiǎn)單算法進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于LPC2214單片機(jī)的簡(jiǎn)化嵌入式無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)體積小、重量輕、運(yùn)行成本低，且依托現(xiàn)有的無線模塊自組網(wǎng)絡(luò)，自定義通信協(xié)議。特別適用于采集點(diǎn)分布范圍廣、數(shù)量多、自動(dòng)化值守的場(chǎng)合。