摘要：介紹基于LPC2104型CPU的汽車行駛記錄儀。該記錄儀采用大容量閃速存儲(chǔ)器作為存儲(chǔ)載體，利用定時(shí)器中斷方式來實(shí)現(xiàn)秒間隔的數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)，用利串行口中斷方式實(shí)現(xiàn)與微機(jī)的數(shù)據(jù)通信。
關(guān)鍵詞：汽車行駛記錄儀；LPC2104；閃速存儲(chǔ)器
引言
隨著汽車擁有量的增加，發(fā)生交通事故的概率也隨之增加，發(fā)生事故后用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行分析、判斷、維修有一定的困難。這樣，就給人們提出了一個(gè)問題，怎樣及時(shí)、準(zhǔn)備地分析故障的存在，客觀地分析事故的責(zé)任。由此聯(lián)系到飛機(jī)上裝的“黑匣子”，一旦飛機(jī)失事，“黑匣子”里的資料是判斷失事原因的重要依據(jù)。因?yàn)樗脑靸r(jià)高、技術(shù)復(fù)雜，在普通汽車上使用有一定的難。本文介紹一種價(jià)格低，功能較齊全且能擴(kuò)展的汽車行駛記錄儀。
本記錄儀采用帶ARM7內(nèi)核的LPC2104型CPU作為主控機(jī)，大容量閃速存儲(chǔ)器作為存儲(chǔ)載體，帶有精確的時(shí)鐘電路，利用高精度A/D轉(zhuǎn)換器采集汽車傳感器轉(zhuǎn)換的模擬量，并直接記錄汽車信號燈等的各種開關(guān)量。同時(shí)利用串口實(shí)現(xiàn)與微機(jī)的數(shù)據(jù)通信，把汽車行駛記錄低度的信息以二進(jìn)制文件的形式存儲(chǔ)到硬盤上。

1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。帶ARM7內(nèi)核的LPC2104型CPU是汽車行駛記錄儀的核心，整個(gè)系統(tǒng)由信息采集模塊、信息處理及存儲(chǔ)模塊和串口通信模塊組成。
LPC2104是Philips公司生產(chǎn)的一款支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的ARM7TDMI-S CPU，內(nèi)部集成有與片內(nèi)存儲(chǔ)器控制器接口的ARM7局部總線、與中斷控制器接口的AMBA高性能總線（AHB）和連接片內(nèi)外設(shè)功能的VLSI外設(shè)總線（VPB，ARM，AMBA總線的兼容超大規(guī)模集成電路），并嵌入了128KB高速Flash存儲(chǔ)器。LPC2104將ARM7TDMI-S配置為小端（Iittle-endian）字節(jié)順序，具有封裝小、功耗低、多個(gè)32位定時(shí)器、多種總線接口及多達(dá)9個(gè)外部中斷等優(yōu)點(diǎn)，非常適合作為汽車行駛記錄儀的主控CPU。同時(shí)，LPC2104還具有128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)，從而使得32位代碼能夠在最大時(shí)鐘頻率下運(yùn)行。
2 信息采集模塊設(shè)計(jì)
汽車行駛記錄儀要求實(shí)時(shí)記錄車輛行駛的各種狀態(tài)信息，因此本系統(tǒng)將信息采集模塊分為開關(guān)量數(shù)據(jù)采集模塊、模擬量數(shù)據(jù)采集模塊、時(shí)鐘數(shù)據(jù)采集模塊。

2.1 開關(guān)量數(shù)據(jù)采集模塊
該模塊利用74LS165型并行輸入8位移位寄存器擴(kuò)展16位并行輸入口，其硬件電路如圖2所示。其中利用LPC2104的3根I/O口線擴(kuò)展為16位的輸入口線，圖中由2片74LS165串接擴(kuò)展16位的輸入線，CLK為時(shí)鐘脈沖輸入端，D0-D7為并行輸入端，前級的數(shù)據(jù)輸出端QH與后級的信號輸入端SIN相連，S/L為低電平時(shí)，允許并行置入數(shù)據(jù)，S/L為高電平時(shí)允許串行移位。這樣左右方向燈、前車燈、開門信號、剎車燈信號等16路開關(guān)量經(jīng)過光電耦合器隔離后并行輸入到2片74LS165中，再經(jīng)74LS165轉(zhuǎn)換后，串行輸出給LPC2104進(jìn)行處理。
2.2 模擬量數(shù)據(jù)采集模塊
在進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)采集時(shí)，水溫、水位等8路傳感器采集的信號先經(jīng)過模擬信號調(diào)理環(huán)節(jié)，將其整定在A/D轉(zhuǎn)換器參考電壓Vref決定的滿量程輸入電壓信號以內(nèi)，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。該模塊采用美國德州儀器公司推出的TLC0838型8路8位逐次逼近型模、數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣頻率為100kHz，與外部通信采用SPI總線接口。LPC2104通過其內(nèi)嵌的SPI總線接口與TLC0838進(jìn)行通信，其硬件電路如圖3所示。其中SCK為SPI主機(jī)輸入或從機(jī)輸入的時(shí)鐘，MOSI為SPI主機(jī)到從機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，MISO為SPI從機(jī)到主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，SSEL為SPI從機(jī)選擇。
汽車速度的測量是通過計(jì)數(shù)速度傳感器產(chǎn)生的脈沖信號實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)利用AT89C2051型單片機(jī)來計(jì)數(shù)速度脈沖信號。該單片機(jī)可設(shè)定一個(gè)守量器來計(jì)數(shù)速度脈沖信號，并將其轉(zhuǎn)換成汽車的實(shí)際量程。同時(shí)根據(jù)行程和時(shí)間可計(jì)算汽車的速度，并通過串口UART0將數(shù)據(jù)傳送給LPC2104。

2.3 時(shí)鐘數(shù)據(jù)采集模塊
為了記錄行車的時(shí)間，使行駛記錄儀能夠?qū)崟r(shí)記錄汽車狀態(tài)，采用專門的時(shí)鐘模塊提供時(shí)間信號，本系統(tǒng)選用DS12887時(shí)鐘電路。DS12887是跨越2000年的時(shí)鐘電路，采用4位數(shù)表示年度的日歷系統(tǒng)。電路的晶體振蕩器、振蕩電路、充電電路和可充電鋰電池等一起封裝在芯片的止方，組成一個(gè)加厚的集成電路模塊。DS12887能夠自動(dòng)存取并更新當(dāng)前的時(shí)間，LPC2104可通過讀DS12887的內(nèi)部時(shí)標(biāo)寄存器得到當(dāng)前的時(shí)間和日歷，也可通過選擇二進(jìn) 進(jìn)碼或BCD碼初始化電路的10個(gè)時(shí)標(biāo)寄存器。
3 信息處理及存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)
由于Flash的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)適宜是固態(tài)存儲(chǔ)，EPROM的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)適宜于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)，因此，本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需要，有用Flash固態(tài)存儲(chǔ)和EPROM動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和記憶，即用Flash固態(tài)存儲(chǔ)采集的汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)，用EPROM動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)Flash最新存儲(chǔ)的扇區(qū)號和存儲(chǔ)地址。閃速存儲(chǔ)器選用美信公司生產(chǎn)的MX29F800BTC型，EPROM選用Microchip公