防碰撞無線通信汽車黑匣子的系統(tǒng)設(shè)計

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)可以實時且較準(zhǔn)確地獲取汽車行駛記錄儀的各項信息。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，該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)存儲、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)計和軟件設(shè)計，并對實際應(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
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，渣土車、長途客運(yùn)車的重、特大道路交通事故頻發(fā)，給國家和人民生命財產(chǎn)帶來了巨大損失。為了在全國范圍內(nèi)深入開展預(yù)防和減少道路交通事故工作，國內(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)的汽車記錄儀勢在必行。
汽車行駛記錄儀(俗稱汽車黑匣子)，是對車輛行駛速度、時間、里程以及有關(guān)車輛行駛的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄、存儲并可通過接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出的數(shù)字式電子記錄裝置。對遏止疲勞駕駛、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，國內(nèi)部分省份已經(jīng)規(guī)定，長途客運(yùn)車必須安裝汽車行駛記錄儀。
本文根據(jù)汽車行駛記錄儀國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 19056-2003，設(shè)計了一種符合國家標(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。

1 汽車行駛記錄儀基本功能
國家標(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，應(yīng)首先進(jìn)行自檢，自檢正常后應(yīng)以綠閃信號及顯示屏顯示方式指示工作正常。
(2)數(shù)據(jù)的采集、記錄、存儲功能
能夠?qū)r間、日期、駕駛時間、車輛行駛速度、行駛里程等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時測量、記錄和存儲，并保證存儲的數(shù)據(jù)在較長時間內(nèi)不丟失。需要被采集的輸入信號包括三類：模擬信號輸入、數(shù)字信號輸入以及開關(guān)量信號輸入。
(3)超速、駕駛員疲勞駕駛的報警、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)出聲光報警，提醒駕駛員減速。報警聲間隔為4s。
當(dāng)同一駕駛員連續(xù)駕車行駛累計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)出蜂鳴報警，同時紅燈閃爍，與超速報警相似。連續(xù)駕駛中途停車超過20 min，記錄儀自動解除當(dāng)前疲勞時間的累計。若停車時間小于20 min，記錄儀仍視為連續(xù)駕駛，累計疲勞駕駛時間。
(4)駕駛員身份記錄功能
每臺記錄儀均配置惟一序號，并安裝了非接觸式射頻IC卡驗卡機(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證駕駛員的身份。如駕駛前未進(jìn)行身份驗證，或身份驗證無效，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證資料，如駕駛員身份驗證無效，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)速檢測與車輛轉(zhuǎn)速儀表同步，數(shù)字顯示，檢測精度為±50 r／min，顯示范圍為0～9 999 r／m。發(fā)動機(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。
日期和時間的記錄格式：北京時間*年*月*日*時*分*秒，相對誤差：±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)?。在無法使用有線傳輸?shù)膱龊?，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，加上防碰撞的簡單算法進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
本文設(shè)計了一個基于LPC2214單片機(jī)的簡化嵌入式無線數(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。特別適用于采集點分布范圍廣、數(shù)量多、自動化值守的場合。