汽车行驶记录仪（以下简称记录仪）的使用，对遏制疲劳驾驶、车辆超速等交通违章、约束驾驶人员的不良驾驶行为、保障车辆行驶安全以及道路交通事故的分析鉴定具有重要的作用。国内外记录仪的使用情况表明，记录仪为国家行政管理部门提供了有效的执法工具、为道路运输企业提供了管理工具、为驾驶员提供了其驾驶活动的反馈信息，记录仪的使用对保障道路交通安全起到了直接的作用。
公安部、交通部、国家安全生产监督管理局于2001年底联合发布《关于加强公路客运交通安全管理的通告》，通告要求：长途客、货运车辆应当逐步安装、使用符合国家有关标准的行车记录仪。本文介绍的汽车行驶记录仪是江苏航泰电子科技有限公司设计开发的产品，是陕西重型汽车有限公司所选用汽车行驶记录仪品种之一。 一、汽车行驶记录仪简述 汽车行驶记录仪（vehicle traveling datarecorder）俗称“汽车黑匣子”， 是对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并可通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置。它将微机应用的先进性、实用性与车辆运行状态统一起来，为分析、判断汽车行驶状态和处理交通事故提供了可靠的科学依据。江苏航泰电子科技有限公司生产的汽车行驶记录仪是陕西重型汽车有限公司引进众多品种之一，该记录仪采用P89C668单片机为核心处理器，大容量E2PROM存储器作为存储载体，利用外部xx定时中断的方式实现定时的数据采集与存储，利用串口中断的方式或者USB方式实现与微机的数据通讯，把汽车行驶记录仪发送的数据以二进制文件的形式发送并存储到计算机硬盘上，通过专用计算机软件以图形的形式模拟再现汽车的历史行驶状态。 二、行驶记录仪的系统组成 系统的总体框图见图1。P89C668单片机为核心处理器，完成信息采集、信息动态存储及数据处理，并通过串口实现与微机通讯。由于汽车行驶中各种状态信息具有时间特征，因此数据在存储时必须按时间坐标排序，同时采用E2PROM固态存储和FRAM动态存储相结合的方式进行数据存储和记忆。 三、信息采集模块的工作原理 记录仪记录汽车运行的两类状态信息：来自速度传感器的脉冲信号和包括制动信号在内的开关量信号。 左右转向灯、前照灯、开门信号、制动灯信号等10 路开关信号量通过光电耦合器隔离，由74HC244输出给单片机处理。为了使行驶记录仪能够实时记录汽车行驶状态信息，系统选用时钟芯片RX8025提供时间信号。RX8025能够自动存取并更新当前的时间， 单片机可通过读RX8025的内部时标寄存器得到当前的时间和日历，也可通过选择二进制码或BCD码初始化芯片的10个时标寄存器。 车速传感器有电磁感应式、磁性形式、光电式、霍尔式。不论哪一种传感器都以脉冲的形式向外输出转速信号。目前大部分汽车常采用霍尔式传感器，这种传感器所产生的电压非常小，但是单片机只能识别0～5V方波信号，所以此电压信号输入到行驶记录仪后必须经过放大和整形电路将其的输出脉冲信号转换，如图2所示。其原理是霍尔式传感器输出脉冲信号Ui，经过放大器A将霍尔微小电压放大， 再经过施密特触发器和晶体管T将波形转换为0～5V的方波信号， 从而为单片机所识别。 系统采用频率法对车速进行测量，即累计单位时间内的脉冲个数，从而计算出该时刻的车速。通过对RX8025的32768Hz频率输出端的计数，从而获得测速采样时间0.125s，通过设定一个计数存储器Count来记录脉冲个数，当累计到4096个脉冲信号时，CPU响应中断并对计数存储器Count清零，存储器重新计数， 依次循环。然后由程序按下面的公式计算车速。每125ms速度的计算公式为 式中：vs——每125ms的行驶速度；Ps——该125ms内的脉冲数；T——车辆特征系数。 四、信息存储及处理模块 记录仪中的数据应该包括二个部分，一部分为汽车实时数据（存放汽车发生事故前后的数据），另一部分为汽车历史数据（存放汽车和驾驶员的行驶状况）。汽车实时数据主要是用于分析事故发生的原因和事故的责任，汽车历史数据作为事故分析的参考依据和对汽车及驾驶员的运行状况考核，历史数据是以当前汽车实时数据为依据。存储历史数据的存储器系统选用ATMEL公司的E2PROM（AT24C1024）。由于实时数据比历史数据保存频率高（国标要求{zd0}0.2s采集一次数据，以20s为一个存储单位，实时数据需要存储10次20s的数据），系统选用RAMTRON公司的FRAM（FM1808）。 一次实时数据包括时间、速度、8个开关量，共计10个信号量，在FM1808内设置1地址指针，每次停车前都将当前时刻前20 s实时速度数据保存，地址指针自动加1，计满10次此指针清零循环计数。历史数据包括时间、速度，处理时在FM1808内设定1 h数据缓冲区，如果记录数据超时，即将此缓冲区数据保存进AT24C1024。如果此时车辆断电，再次上电时已经跨小时，在上电时刻立即将小时数据保存，并将缓冲区清空，在E2PROM中计满360 h后数据指针清零循环计数。 五、串口通讯模块 计算机可以通过串口随时读取行驶记录仪存储的数据。行驶记录仪与计算机之间的串口通讯遵循RS- 232串行通讯协议。串行通讯时，单片机依次将FRAM中存储的实时数据和E2PROM中存储的历史数据读出并经串口发出， 经过MAX232电平转换器发送给计算机。 六、汽车行驶记录仪在重型汽车上的应用 陕西重型汽车集团有限公司生产的斯太尔和F2000德龙汽车，均可根据用户需要加装行驶记录仪，文章中介绍的行驶记录仪为公司引进品种之一，其外形结构如图3所示，该记录仪安装简单、性能可靠。主要指标：①主电源的标称电压为24V，范围为18～32V，具有36V过压、28±0.2V抗反接能力。②记录仪断电后，能自动进入保护状态，断电前存储数据15天不丢失。③记录仪能连续记录24 h数据，记录时间误差在±5s内。④记录仪以0.2s时间间隔持续记录并存储停车前20s实时时间对应的车辆行驶速度值及车辆制动状态信号，记录次数为10次。⑤记录仪记录的速度单位为km/h，测量范围为0～180km/h，测量分辨率等于或优于1km/h。⑥记录仪能记录、存储8路不同类型开关量360h的数据。⑦记录仪能持续记录车辆的累计行驶里程，单位为km，行驶里程的范围为0～999999.9 km，分辨率优于0.1km。⑧记录仪的数据xxxx能以曲线图和表格的形式显示实时时间对应的车辆行驶速度、开关量状态等数据，并可打印输出图形、表格等。 （一）记录仪系统组成 记录仪系统组成如图4所示。其主要技术指标有，工作电压：DC9～36V；额定功耗：≤1.5W；速度误差：＜1km/h；工作环境温度：-20～＋70℃；相对湿度： 20%～95%RH；数据采集方式：USB1.1协议及RS-232串口；断电后数据保存时间：大于5年；数据存储容量：128K。 汽车连接为14孔插接器，其中各位置所输入信号名称如图5所示，各信号高低压种类可根据不同车型进行设置，以满足不同种类电器的需要。表1列举了斯太尔车型、F2000德龙车型所使用行驶记录仪插接器端口电压的要求。
（二）主要功能 1．自检功能。记录仪可对自身进行检查，并可显示自检的结果， 有错误时显示错误代码， 便于发现故障。 2．实时时间、日期的显示功能。 3．驾驶时间的采集、记录、存储功能。 4．行驶过程的记录功能。①记录仪能采集并保存车辆行驶的360h内的速度， 包括开车时间、停车时间、行驶速度、行驶里程等。②提供10个开关量信号的采集和存储功能，并且开关量可任意设定名称。上位机管理软件可自动形成相应的图表。③行驶速度和车辆状态的显示功能。 5．{zd0}时速设定功能。可通过记录仪自带的软件下载允许车辆行驶的{zd0}时速。 6．疲劳驾驶时间设定功能。可通过软件下载允许驾驶员连续开车的最长时间，以分钟计算。 7．停车休息时间设定功能。可通过软件下载驾驶员开车途中最短的休息时间，休息时间达不到规定设定值，则被认为是连续驾驶。 8．疲劳驾驶提示功能。一名驾驶员连续驾驶超过3h（具体时间可以由上位机管理软件设定，国标规定为3h）记录仪会发出报警，并显示“超时”，提醒驾驶员休息。 9．超速报警功能。{zg}时速由车辆管理部门通过上位机管理软件设定，当车辆行驶速度超过设定速度时，记录仪会发出报警，并显示“超速”，提醒驾驶员减速。 10．事故疑点数据记录和分析功能。以125ms间隔采样并记录停车前20s车辆行驶速度，同时每秒钟采样并记录一次制动、灯光、车门等开关量的信息，为交通事故分析提供客观真实的数据。 11．驾驶员身份识别功能。采用一人一卡的管理模式，驾驶员在开车前将接触式IC卡插入卡座（也可以用U盘作身份识别，并作为数据采用），记录仪会显示驾驶员的代码，并保存每个驾驶员的行车记录，便于车队管理，明确驾车者相关责任。 12．显示打印功能。汽车行驶的多种数据可以通过显示屏显示和外接便携式微型打印机，包括车牌号码、车牌分类、驾驶员代码、驾驶证号码、打印时间、停车前15min内每分钟的平均速度、超时记录等。 13．通讯功能。①RS-232串口通讯——RS-232通讯除了可以外接微型打印机（记录仪专用的）进行现场打印，还具有与上位机通讯功能，上位机管理软件可以通过此接口的记录仪通讯，上传或下载相关的数据（通讯波特率为9600 bit/s）。②USB通讯端口——USB口除了具有上传和下载相关数据以外，还可以通过驾驶员身份识别盘识别驾驶员代码（USB1.1协议）。 七、结论 该记录仪在硬件结构与软件设计上都有所创新，具有很好的xxx及很强的可扩充性和移植性。将此汽车行驶记录仪安装在重型汽车、长途汽车上，可得到较为可靠的测试结果。微机可通过串口接收汽车行驶记录仪的数据，并对数据进行分析处理。能够有效遏制疲劳驾驶、车辆超速等交通违法行为，培养驾驶员良好的驾驶习惯，对分析、鉴定道路交通事故，提高交通管理执法水平，保障车辆运行安全都具有重要作用。 |
