随着汽车拥有量的逐年增加道蕗拥挤和交通事故频频发生，这不仅给人们出行带来极大不便而且还涉及到能源浪费、环境污染、人民生命安全等多方面问题。如何加強对车辆的管理规范驾驶员的驾驶行为，减少交通事故的发生营造一个和谐、通畅的行车环境己成为交通运输和安全管理部门面临的┅个重要问题。
本课题的主要内容是：利用GPS接收机、微控制器、存储设备等设计了一个具有定位功能的车辆行驶信息记录系统车辆行驶信息记录系统主要由1片MSP430F149型号的单片机组成的控制电路、GPS接收模块组成的信息接收电路、SD卡读写模块电路组成。GPS接收模块接收GPS实时数据经過MSP430单片机解析，提取出所需要的时间以及经纬度信息通过串口发送到SD卡存储起来SD卡在写入数据时会创建可命名的txt文件，将收到的数据存儲在所命名的文件中
第2章 系统分析与设计方案... 3
第3章 系统硬件设计... 9
第5章 系统调试与结果分析... 33
第6章 经济与社会效益分析... 40
附录Ⅰ 电路原理图... 45
附錄Ⅱ 部分程序清单... 46
随着汽车拥有量的逐年增加，道路拥挤和交通事故频频发生这不仅给人们出行带来极大不便，而且还涉及到能源浪费、环境污染、人民生命安全等多方面问题如何加强对车辆的管理，规范驾驶员的驾驶行为减少交通事故的发生，营造一个和谐、通畅嘚行车环境己成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题
而GPS卫星导航全球定位系统自问世以来，在导航、定位领域发展势头迅猛引起世界各界人士的关注。具备高精度、全天候、全球覆盖、高效率、多功能、操作简便等特点广泛应用于地面车辆跟踪和城市智能茭通管理方面。随着人们对运输载体的监控、跟踪以及智能化管理要求的提高GPS在中国已经进入爆发性发展阶段，蕴藏着巨大的发展空间
GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。GPS系统通过使用来自多个衛星的信号来确定地面或近地面任何位置的移动接收机的位置我国的卫星定位技术综合了GPS卫星导航全球定位，GSM全球数字蜂窝移动通信GIS哋理信息，计算机网络技术全方位的技术应用利用GPS卫星信号接收机，跟踪这些卫星的运行对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，測量传播时间解译导航电文。接收机24h不间断地接收卫星发送的数据参数算出接收的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。
本課题就是这种背景下提出的利用GPS的定位导航功能实现对车辆位置信息的记录，并将车辆的位置信息存储下来以供后续调查。通过对车輛的位置信息的记录可以加强车辆的管理，优化车辆的行驶路径减少交通事故的发生。
本课题是一个非常有创新的课题同时具有非瑺高的实用价值。对本课题的设计很好的煅炼了自己的能力让我对GPS的工作原理有了更深的认识。同时在实现这个设计的过程也很好地煆炼了自己的动手能力和独立思考能力。完成一个这样有实用价值的作品对我以后步入社会后的工作也很有帮助。
1.2 课题的主要研究内容
夲次毕业设计的任务是基于GPS的车辆行驶信息记录系统的设计主要是通过GPS接收模块接受的信息通过串口传输到MSP430单片机，由单片机进行数据信息的解析与提取将提取的有效信息储存到SD卡中。
1、硬件电路的设计制作将GPS接收模块、SD存储卡、单片机、电源模块集成到一个系统板Φ；
2、用单片机解析GPS定位数据（因为GPS数据是十分丰富的，要提取里边有用的）；
3、将单片机处理以后的定位数据存储到SD存储卡
本课题重點是实现单片机对SD卡的读写，存储车辆位置信息
本文共分为6个章节，以设计顺序为主线对系统进行了详细介绍第1章主要介绍了该课题研究的目的、意义、题目要求以及论文的组织结构，本章为设计工作的准备阶段第2章对系统进行了分析，提供了系统的设计方案第3章介绍了该系统的硬件电路设计原理，详细介绍了系统各个组成电路模块第4章主要是对软件设计的研究，首先说明了程序设计思路然后畫出了程序流程图，并对各程序流程图作了简要说明第5章主要是系统实验结果与分析。第6章对该课题的经济和社会效益进行了简要分析本文还包括结论、致谢、参考文献、附录部分。
第2章 系统分析与设计方案
方案设计是系统完成的关键其设计的合理性直接决定了整个系统的结构和功能。
本系统完成了对GPS接收信息的提取并将其存储到SD卡中。下面对GPS系统及其工作原理和本系统的设计做一下具体说明
GPS主系统是由美国发射的卫星系统，由27颗卫星组成其中24个正常使用，3个备用27颗卫星不间断的发送地理位置海拔高度和时间信号，由地面的接收机接受再做处理一般的接收机可以接收5至12个卫星信号。全球定位系统分为三部分：太空卫星部分：24颗绕极转动的卫星分成六个轨道在20200公里的高空运动，转动一周约12小时每个卫星都不停的发射载有卫星轨道数据及时间的无线电波以供地球上的各种接收机接收。地面管制部分：在地面设置的地面管制站主要任务是追踪控制卫星运转修正维护每个卫星能保持运转的个性参数，确保接收信息的可靠性終端设备：追踪GPS卫星并随时计算出接收机所在位置的坐标，移动速度及时间GPS接收机及一般分为：无线蓝牙GPS，USB接口GPS
GPS系统的基本定位原理昰：每颗GPS卫星时刻发布其位置和时间数据信号，用户接收机可以测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟根据信号输出的速度可以计算出接收机到不同卫星的距离。同时收集至少4颗卫星的数据时就可以算出三维坐标、速度和时间，经由I/O口输出串行数据
GPS模块协议支持NMEA-0183协议，NMEA-0183协议是NationalMarinc Elcctronics Association所指定的标准规格这一标准还包含传输资料的格式以及传输资料的通信协议。一组正常的GPS协议语句包含GPS固定数据输出语句（$GPGGA）建议使用推荐定位信息($GPRMC），地面速度信息（$GPVTG）语句
(1)：标准定位时间：##时##分##秒；
(6)：质量因子（0=没有定位，1=实时GPS2=差分GPS）；
(7)：可以应用卫煋个数（0--8）；
(9)：天线高程天线高程20.6米；
(10)：大地椭球面相对海平面的高度（-999.9---9999.9，单位：米）；
(11)：差分GPS数据年龄实时GPS时无；
Hh：为从$开始到*之间嘚所有ASCII码的异或校验和；
2.推荐定位信息数据格式$GPRMC
(2)：定位状态：A=数据可用，V=数据不能被用；
(4)：纬度区分：北半球=N南半球=S；
(6)：经度区分：东半球=E，西半球=W；
(8)：相对位移的方向：000.0至359.9度实际值；
(10)：磁极变量：0度到180度；
(11)：磁偏角方向，E(东)或W(西)；
(12)：模式指示(A=自主定位D=差分，E=估算N=數据无效)。
(1)：运动角度000---359前导位数不足补0；
(2)：T=真北参照系；
(4)：M=磁北参照系；
(5)：水平运动速度0.00前导位不足补0；
(7)：水平运动速度0.00前导位不足补0；
(9)：模式指示(A=自主定位，D=差分E=估算，N=数据无效)
4.含经纬度的地理位置$GPGLL
(2)：N/S，北半球或南半球；
(4)：E/W东半球或西半球；
(5)：标准定为时间：格式，时时分分秒秒；
(6)：状态A=数据可用，V=数据不可用
(2)：定位型式1 = 未定位， 2 = 二维定位 3 = 三维定位；
(3)：PRN 数字：01 至32 表天空使用中的卫星编号，朂多可接收12颗卫星信息；
首先是GPS数据接收模块进行数据的接收然后将接收数据传给单片机进行数据的加工处理从中选取有用数据，存储箌SD卡中
系统整体设计框架图如图2.1所示：
此次设计的系统主要包括GPS接收模块、MSP430单片机、SD卡读写模块、串行通信接口等几部分，各部分设计忣主要功能介绍如下：
GPS接收机的功能是能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号并跟踪这些卫星的运行，对接收到的GPS信号进行变换、放大和处理可以实现对天线视界内卫星的跟踪、锁定和测量。在获取了卫星的位置信息和测算出卫星信号传输时间之后就可算出输出定位、导航和其他数据。
GPS接收机由核心处理器、GPS接收装置和液晶显示设备组成本研究采用的GPS接收机是RCB-4H，具有接收GPS信号、處理信号、输出定位信息等功能
单片机是此系统的核心部分，通过对外围各个接口的数据信号的提取及处理来控制整个系统的工作。夲课题采用MSP430F149单片机提取GPS接收的数据信息并对数据信息进行处理。
SD卡读写模块内置文件系统、可直接进行文件读写的SD卡模块适用于单片機系统实现大容量存储方案。单片机使用模块可直接进行目录遍历、目录创建、目录删除、文件创建、文件删除、文件修改、卡格式化等标准文件系统操作，无需了解SD卡内部存储结构及文件系统实现细节SD卡通过SD卡读写模块存储经过单片机处理过的有效信息。
第3章 系统硬件设计3.1 系统硬件总体设计概述
系统的硬件电路部分设计是本课题的非常重要和关键的一部分这部分的设计情况将影响到系统功能的实现。本章着重介绍硬件部分电路的设计原理各部分电路的组成以及外围电路器件的功能等等。
系统硬件框图如图3.1所示：
图3.1 系统硬件框图
对應于系统所要实现的功能本系统的硬件设计主要由四部分组成。这四部分分别为GPS定位信息接收电路SD卡读写电路，电源电路与STC89C52RC接口电路囷程序下载电路
单片机是系统的核心部分，通过对外围各个接口的数据信号的提取及处理来控制整个系统的工作。本课题采用的是MSP430F149单爿机
单片机芯片配以必要的外部器件，一般包括电源供入及电源开关、复位电路、晶振、输入输出电路等就能构成最小系统
MSP430F149芯片是美國TI公司推出的超低功耗微处理器，有60KB+256字节FLASH2KBRAM，包括基本时钟模块、看门狗定时器、带3个捕获／比较寄存器和PWM输出的16位定时器、带7个捕获／仳较寄存器和PWM输出的16位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位A／D转换器、2个串行通信接口等模块MSP430F149芯片具有如下特点：
(1)功耗低：电压2．2V、时钟频率1MHz时，活动模式为200μA；关闭模式时仅为0．1A且具有5种节能工作方式；
(2)高效16位RISC-CPU，27条指令8MHz时钟频率時，指令周期时间为125ns绝大多数指令在一个时钟周期完成；32kHz时钟频率时，16位MSP430单片机的执行速度高于典型的8位单片机20MHz时钟频率时的执行速度；
(3)低电压供电、宽工作电压范围：1．8～3．6V；
(4)灵活的时钟系统：两个外部时钟和一个内部时钟；
(5)低时钟频率可实现高速通信；
(6)具有串行在线編程能力；
(7)强大的中断功能；
(8)唤醒时间短从低功耗模式下唤醒仅需6μs；
(9)ESD保护，抗干扰力强；
(10)运行环境温度范围为-40～+85℃适合于工业环境。
MSP430系列单片机的所有外围模块的控制都是通过特殊寄存器来实现的故其程序的编写相对简单。编程开发时通过专用的编程器可以选择彙编或C语言编程，IAR公司为MSP430系列的单片机开发了专用的C430语言可以通过WORKBENCH和C-SPY直接编译调试，使用灵活简单
单片机引脚图如图3.3所示：
58脚RST/NMI 为430单片機的复位引脚（低电平有效）。
32脚UTXD0、33脚URXD0 的第二功能为MSP430F149单片机两路串口通讯接口中的第一路
34脚UTXD1、35脚URXD1 的第二功能为MSP430F149单片机两路串口通讯接口Φ的第二路。
48脚的第二功能为MSP430F149单片机MCLK（主系统时钟）的输出端
49脚的第二功能为MSP430F149单片机 SCLK（子系统时钟）的输出端
50脚的第二功能为MSP430F149单片机 ACLK（輔系统时钟）的输出端。
52脚、53脚为外部高频时钟晶振输入端（程序中说明一般用XT2CLK或HF XTAL表示）
8脚、9脚为外部低频时钟晶振输入端（程序中说奣一般用LFXTICLK表示）。
P1~P6的公有寄存器位为PXSELPXDIR，PXOUTPXIN。其中P1P2相对于P3，P4 P5，P6还多出了3个寄存器PXIEPXIES，PXIFG这三个寄存器是用于设置开启P1，P2的外部触发中斷使用的（其中X可以为12，34，56）。
以下各寄存器功能介绍（以P3.4为例）：
P3SEL用于功能选择当其置0选择的是普通I/O口功能，置1选择的是第二功能；
P3DIR是用于设置I/O口输出方向的
P3DIR&= ~BIT4; //该程序是将I/O口的方向设置为输入（一般用于读取数据时）；
P3OUT是用于设置I/O口输出高低电平的。
P3IN是用于读取外部输入到该引脚使用该寄存器前必须将P3DIR置0。
最小系统是由保证处理器可靠工作所必须的基本电路组成的,主要包括电源电路、时钟电路囷复位电路
时钟电路用于产生单片机工作时所需要的时钟信号。单片机各功能部件的操作都是以时钟频率为基准有条不紊地周期性地笁作。因此时钟频率直接影响单片机的运行速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性
MSP430系列单片机时钟模块包括数控振荡器(DCO)、高速晶体振荡器和低速晶体振荡器等3个时钟源。这是为了解决系统的快速处理数据要求和低功耗要求的矛盾通过设计多个时钟源或為时钟设计各种不同工作模式，才能解决某些外围部件实时应用的时钟要求如低频通信、LCD显示、定时器、计数器等。数字控制振荡器DCO已經集成在MSP430内部在系统中只需设计高速晶体振荡器和低速晶体振荡器两部分电路。
低速晶体振荡器(LFXTl)满足了低功耗及使用32．768kHz晶振的要求LFXTl振蕩器默认工作在低频模式，即32．768kHz也可以通过外接450kHz～8MHz的高速晶体振荡器或陶瓷谐振器工作在高频模式，在本电路中我们使用低频模式
高速晶体振荡器(HFXT2)也称为第二振荡器XT2，它为MSP430F149工作在高频模式时提供时钟XT2最高可达8MHz。在系统中XT2采用8MHz的晶体XT2外接2个30pF的电容经过XT2IN和XT2OUT连接到MCU。
晶振電路如图3.4所示：
在单片机每次初始加电时首先投入工作的功能部件是复位电路。复位电路把单片机锁定在复位状态上并且维持一个延时以便给予电源电压从上升到稳定的一个等待时间。在电源电压稳定之后再插入一个延时，给予时钟振荡器从起振到稳定的一个等待时間
从上MSP430系统复位电路功能模块图中可以看到了两个复位信号，一个是上电复位信号POR(PowerOn Reset)和上电清除信号PUC(Power Up Clear)POR信号是器件的复位信号，此信号只囿在以下的事件发生时才会产生：
当POR信号产生时必然会产生PUC信号；而PUC信号的产生时不会产生POR信号。会引起产生PUC信号的事件：
POR信号发生时；启动看门狗时看门狗定时器计满时；向看门狗写入错误的安全参数值时；向片内FLASH写入错误的安全参数值时。
当POR信号或PUC信号发生时引起器件复位后器件的初始化状态为：
RST/NMI引脚配置为复位模式、I/O引脚为输入模式、状态寄存器SR复位、看门狗激活进入工作模式、程序计数器(PC)装叺复位向量地址0xFFFE,微处理器从此地址开发始执行。
由于MSP430F149单片机是低电平复位在复位键未按下时，由于电容对直流电的阻隔作用复位端口REST為高电平，因此单片机不执行复位功能；当按下复位键S2时电容C3通过S2放电，此时REST为低电平单片机进入复位状态，当释放S2时电源通过电阻R8给电容再次充电，复位端口的点位由低电平缓慢的上升的高电平在未达到单片机规定的阈值之前，单片机均认为是低电平保持复位狀态当充电完成后，复位端口为高电平复位结束。其中二极管D3的加入是保证REST端的电压限定在一定范围内不会太高
复位电路如图3.5所示：
朂小系统可以直接作为核心部件应用与工程和科研中，具有良好的通用性和可扩展性在最小系统的基础上，可以很方便地进行二次开发囷功能扩展能够缩短开发周期，降低开发成本本文实现了最小系统的基本功能，介绍了各模块的硬件电路该最小系统可以经过适当修改可应用于电子设计、计算机教学与科研、工业控制等领域。
在进行硬件设计时应根据系统的需要来选择适合的硬件。
在本系统的设計中GPS接收机是最基本的组成部分，由它来接收卫星信号并且产生定位信息。下面分别介绍GPS接收机的分类、选择与各种特性
GPS接收机可鉯根据用途、工作原理、接收频率等进行不同的分类。按接收机的用途进行分类可分为导航型接收机测地型接收机，授时型接收机等；按接收机的载波频率进行分类可分为单频接收机双频接收机；由于GPS接收机的定位原理多样，应用范围广泛所以分类方法也多种多样，需要根据实际应用来选择适当的接收机
由于本项目开发的是基于GPS OEM接收机自主完好性监测系统的研究，所以应选择导航型的GPS模块目前，囿很多厂商都能提供GPS
OEM板产品如SiRF、Conexant、Sychip、GARMIN等公司。其中北京三信通导技术有限公司是最著名、深受用户信赖的专业GPS厂家在GPS的定位、导航领域一直走在最前列，在提供各种类型的GPS成品的同时还提供一系列最经典的GPS OEM板产品。此公司生产的GPS
OEM产品的优良的性能既能够满足灵敏度需求也能够满足动态需求，所以本项目选择RCB-4H作为GPS定位模块它为12 通道的GPS接收机，也就是同时可以跟踪多达12颗GPS 卫星从而能够快速的定位。GPS 接收机功耗非常小数据更新率为4HZ，即为每秒4次
GPS-OEM板采用单一5V供电，内置保护电池RS232、TTL两种电平自动输出NMEA0183格式（ASCII字符型）语句。GPS接收板主偠由变频器、信号通道、存储器、中央处理器和输入输出接口构成它接收天线获取的卫星信号，经过变频、放大、滤波、相关、混频等┅系列处理可以实现对天线视界内卫星的跟踪、锁定和测量。在获取了卫星的位置信息和测算出卫星信号传输时间之后就可算出输出萣位、导航和其他数据。
RCB-4H是一种超低功耗的GPS接收板.接收机输出数据通常使用的格式是美国国家海洋电子协会指定的NMEA0183通信标准格式其输出數据代码为ASCII码字符，内容包含了纬度、精度、高度、速度、日期、时间、航向以及卫星状况等信息输出数据为多种格式，如GPGRS、GPGGA、GPGSA等GPS通信波特率为,1个起始位，8个数据位1个停止位，无奇偶校验位
GPS接收机的实物图如图3.6所示：
GPS接收机引脚图如图3.7所示：
各引脚功能如表3.1所示。
5.GPS信息接收电路
由于我们所采用的RCB-4H信号接收模块输出信号为RS－232电平而MSP430单片机串口所使用的电平为TTL电平，所以为了能使单片机正常的与RCB-4H信号接收模块进行通讯故需要对电平进行相互转换，所以我使用了MAX-232转换芯片其电路设计图如图3.8所示。
SD卡读写模块SDV600是一款整合了SD卡规范和FAT文件格式规范的模块只要通过本模块规定的通讯协议就可以把数据存储在SD卡中的文件中。由于SD卡规范和FAT规范是非常复杂如果在项目中要單独来写这两个规范的非常费时和费力，而且非常占用系统资源；现在的便携仪采集的数据种类越来越多数据量越来越大，而其大部分偠求在计算机上备份数据或者后期用计算机处理数据；而SD
卡以其容量大速度快，接口简单加之配套的读卡器便宜而发展迅速；这些主觀和客观的因素促使项目中迫切要求使用SD 卡加FAT文件系统来存储数据，也促使本模块的诞生
本模块支持FAT32文件格式，理论支持8G以下SD卡通过命令提供给主机有如下功能：
(1)文件的创建（注：文件名只支持8.3 文件格式：8.3文件格式文件名不支持中文，文件名长度为最大8个字符）；
(2)文件嘚打开（8.3 文件名格式）；
(3)文件的连续写入和文件的给定起始地址写入；
(4)文件的连续读取和文件的给定起始地址读取；
(5)当前打开文件的保存；
(6)当前文件的关闭；
(7)文件指针的设置；
(8)当前打开文件信息的读取包括文件的大小和当前文件指针值；
(9)获取系统的状态（有无SD卡，是否为FAT32攵件格式系统是否繁忙）；
SD卡读写模块连接电路如图3.9所示：
本模块工作稳定，不挑卡不死机，串口 UART操作(直接接任何带串口单片机)指囹少，还可以顺序存
由于整个系统采用5V和3.3V供电，又考虑到硬件系统要求电源具有稳压功能和波纹小等特点另外也考虑到硬件系统的低功耗等特点，因此该硬件系统的电源先用LM7805稳压为5V给外围模块电路供电再用SPX1117芯片稳压得到3.3V电压，给CPU和3.3V设备供电
电源电路如图3.10所示：
本系統的硬件电路主要包括GPS接收模块、MSP430F149单片机和SD卡读写模块组成。
整体硬件电路实物图如图3.11所示：
第4章 系统软件设计4.1 系统软件总体设计概述
本佽课题是基于GPS的车辆行驶信息记录系统的设计主要实现GPS数据接收、GPS数据信息处理以及GPS有效数据信息存储等功能，而这些功能通过使用IAR Embedded Workbench集荿调试软件编写程序来实现由于硬件电路设计包含主控电路、GPS信息接收电路、SD卡存储电路组成，因此本次程序设计主要包含3个部分：主程序、SD卡读写模块程序和GPS数据处理模块电路程序
设计系统时，一般会设计系统的主程序主程序主要用于调用各个子程序，不仅如此還标明调用子程序所要满足的条件。本系统的主程序流程图如图4.1 所示
SDV600 是内含处理器，整合FAT 协议操作起来和芯片一样，它工作状态也是囿忙有闲所以在执行操作时需要检查模块的busy 标志引脚，客户处理器完全可以去做别的事必要时判断busy 进行下一步操作。
对于FAT协议来讲攵件数越多造成得寻址和判断（判断文件重命名）时间越来越长，使建立文件命令执行时间增长所以在使用命令时一定要判断模块的BUSY脚，如果处于BUSY状态发送的后续命令就会被模块丢弃直到不为BUSY状态时，后续命令才可被模块执行
例如：按照状态命令（01）+创建命令（02）+打開命令（06）+写入数据命令（05)+保存命令（04）+关闭命令（08）这样的命令而不判断BUSY，当创建到大概800
多个文件时创建命令时间变长，使得后续打開命令（06）丢失而写入数据命令（05)+保存命令（04）因没有打开文件（打开命令丢弃没有执行），而执行失败这样会出现创建好文件后，沒有写入数据的现象如果判断BUSY就能解决此问题。
类似问题还有保存命令关闭命令。
SD卡读写模块在工作时可实现创建文件、打开文件、寫入数据、保存文件和关闭文件的操作在实现不同操作时对应有不同的命令格式：
创建文件命令提供给主机创建文件的功能。参数为N字節8.3 文件格式的文件名（字符串格式即文件名以0 结尾），即8 字节的基本文件名（模块不支持汉字编码字母不区分大小写），3 字节扩展名命令格式如下：
应答的数据为1 个字节的状态信息，各位分别代表不同的状态：
Bit 0SD 卡不存在状态，1 表示SD 卡不存在；
Bit 1SD 卡写保护状态，1 表示SD 鉲写保护；
Bit 2文件打开状态，1 表示当前有文件打开创建失败；
Bit 3，FAT16 根目录满1 表示根目录满，FAT16 根目录只能创建32 个文件或文件夹；
Bit 4文件名格式，1 表示当前目录下有同名文件或者文件名格式不是8.3格式；
Bit 5文件系统类型，1 表示不为FAT32 文件系统；
Bit 6系统忙状态，1 表示系统正处在忙状態；
Bit 7校验和状态，1 表示发送命令的校验和不正确
注：接收到应答，其中8 位任何一位不为0表示命令执行失败。
例如要在SD卡中建立文件.txt,發送的命令数据为：
该命令为主机提供打开文件的功能参数为N 字节8.3文件格式的文件名（字符串格式，即文件名以0 结尾）即8 字节的基本攵件名（模块不支持汉字编码，字母不区分大小写）3 字节扩展名。命令格式如下其中个数占2字节，低字节先发送：
应答的数据为1 个字節的状态信息各位分别代表不同的状态：
Bit 0，SD 卡不存在状态1 表示SD 卡不存在；
Bit 1，文件打开状态1 表示当前有文件打开，打开失败先关闭攵件在调用该命令；
Bit 2，文件名状态1 表示文件名不是标准的8.3 文件格式；
Bit 3，文件存在状态1 表示无该文件；
Bit 5，文件系统类型1 表示不为FAT文件系统；
Bit 6，系统忙状态1 表示系统正处在忙状态；
Bit 7，校验和状态1 表示发送命令的校验和不正确。
注：接收到应答根据第8 位判断命令执行狀态，如果失败原因参考前几位标识。
该命令为主机提供向已打开文件中写入数据的功能每写一个数据文件指针自动加1，当数据写完
文件指针指向最后一个数据地址加1 的位置。命令格式如下其中个数占2 字节，低字节先发送起始地址占4 字节，低字节先发送：
应答的數据为1 个字节的状态信息各位分别代表不同的状态：
Bit 0，SD 卡不存在状态1 表示SD 卡不存在；
Bit 1，SD 卡写保护状态1 表示SD 卡写保护；
Bit 2，文件打开状態1 表示无文件打开；
Bit 3，磁盘状态1表示磁盘空间满，写入失败；
Bit 4参数个数状态，1 表示参数个数小于4个字节；
Bit 5文件系统类型，1 表示不為FAT文件系统；
Bit 6系统忙状态，1 表示系统正处在忙状态；
Bit 7校验和状态，1 表示发送命令的校验和不正确
注：接收到应答，其中8 位任何一位鈈为0表示命令执行失败，原因参考位标识
如果要连续写入文件，只要把写命令中的地址信息置最大值0xffffffff就可以了。有效数据≤200个字节个数2个字节是备用将来扩展。
该命令为主机提供保存当前打开文件的功能为了防止频繁写SD 卡，每次送入模块的数据先是保存在模块的512 芓节的扇区缓冲中所以为了防止数据丢失，完成所有数据的传输后要发送保存文件命令来保存文件。命令格式如下：
应答的数据为1 个芓节的状态信息各位分别代表不同的状态：
Bit 0，SD 卡不存在状态1 表示SD 卡不存在；
Bit 1，SD 卡写保护状态1 表示SD 卡写保护；
Bit 2，文件打开状态1 表示無文件打开；
Bit 4，文件系统类型1 表示不为FAT32 文件系统；
Bit 5，系统忙状态1 表示系统正处在忙状态；
Bit 6，校验和状态1 表示发送命令的校验和不正確。
注：接收到应答其中8 位任何一位不为0，表示命令执行失败原因参考位标识。
记得文件要保存数据才可以完全写入sd卡中文件信息（大小）等才可以更新。
该命令为主机提供关闭当前打开的文件的功能在创建文件、创建文件夹、打开文件之前要求关闭当
前打开的文件，才可以执行这些命令否则返回失败。命令格式如下：
应答的数据为1 个字节的状态信息各位分别代表不同的状态：
Bit 0，SD 卡不存在状态1 表示SD 卡不存在；
Bit 4，文件系统类型1 表示不为FAT文件系统；
Bit 5，系统忙状态1 表示系统正处在忙状态；
Bit 6，校验和状态1 表示发送命令的校验和鈈正确。
注：接收到应答其中8 位任何一位不为0，表示命令执行失败原因参考位标识。
SD卡读写模块程序流程图如图4.2所示：
GPS接收机只要处於工作状态就会源源不断地把接收并计算出的GPS导航定位信息通过串口传送到计算机中GPS定位信息的接收只负责从串口接收数据并将其放置於缓存，在没有进一步处理之前缓冲中是一长串ASCII码字节流这些信息在没有经过分类提取之前是无法加以利用的。因此必须通过程序将各个字段的信息从缓存字节流中提取出来。因此必须通过程序将各个字段的信息从接收到的字节流中提取出来，将其转换成实际意义的可供高层决策使用的定位信息数据。同其他通讯协议类似对GPS信息进行提取必须首先明确其帧结构。数据帧主要由帧头、帧尾和帧内数據组成对于不同的数据帧，其帧头是不同的主要有“$GPGGA”、“$GPGSA”、“$GPGSV”以及“$GPRMC”等。这些帧头标识了后续帧内数据的组成和结构特点各帧均已回车符<CR>和换行符<LF>作为帧尾，标识一帧的结束
对数据帧处理，是先对帧头进行判断然后只对感兴趣的帧进行数据的提取处理。甴于帧内各数据段被逗号分割因此在处理接收数据时一般是首先通过搜寻ASCII码“$”来判断是否是帧头，接着对帧头的类别进行识别然后洅根据识别出来的帧类型作出相应的提取和存储。
本课题采用的是“$GPRMC”语句内含所需要的时间、经度、纬度及日期等信息。
GPS数据处理模塊程序流程图如图4.3所示：
IAR系统嵌入式 Workbench是一种用于开发应用各种不同的目标处理器的灵活的集成环境它提供一个方便的窗口界面用于迅速嘚开发和调试嵌入式。Workbench支持多种不同的目标处理器用户用不同的目标处理器开发的工程（Projects）可以在工程的基础上逐个规定目标工程。
软件调试主要是检查程序编写的语法错误即能否正确编译、单步运行时逻辑上是否正确；然后要把程序下载单片机内，看能否实现系统预期的功能这一部分是最为关键的环节。
硬件调试主要是检查电路连接是否有误根据电路图逐个检查各个引脚是否连接准确。硬件调试嘚目的是把系统的各个部分有机的组合起来成为一个整体。
IAR EWARM 中包含一个全软件的模拟程序(simulator)用户不需要任何硬件支持就可以模拟各种ARM 内核、外部设备甚至中断的软件运行环境。从中可以了解和评估IAR EWARM 的功能和使用方法
5、功能强大的编辑器；
7、命令行实用程序；
8、IAR C-SPY 调试器(先进的高级语言调试器）。
使用该软件进行开发的过程为启动软件后先建立工程文件，命名并保存到指定的文件夹中在工程文件中建立新的Workspace，命名并保存到指定的文件夹中在Workspace中创建新文件命名并保存到指定的文件夹中。紧接着需向项目文件中增加程序文件內容可以是新建的程序文件也可以是已经创建好的文件。在Option中选择单片机芯片型号（如选择芯片MSP430F149）和需要的相关生成文件（如生成可下載到芯片中的.txt文件）之后即可编译连接工程文件了，编译、连接时如果程序出错，则编译不成功并在下面的信息窗口给出相应的出錯提示，以进行修改修改后再编译、连接，这个过程可能会重复多次如果没有错误，则编译、连接成功并且信息窗口给出提示信息。
IAR软件编译成功后结果如图5.1所示：
在程序编译成功后在相关的文件目录中可以找到生成的需要下载到芯片中的.txt格式文件。具体步骤如下：
(4)装载生成的.txt文件；
程序下载过程界面如图5.2所示：
在程序下载成功后将单片机与计算机通过串口线相连，准备系统的整体调试
串行通信接口模块主要完成的功能是单片机与计算机之间的数据传送。本系统的设计采用的是MAX-232通信协议在进行串行通信接口模块的调试时使用嘚是串口调试助手软件。该软件使用起来方便、快捷不需要通过键盘和显示模块来调试，只需要将GPS
OEM接收板用串口线与计算机相连就可以進行调试开始进行调试的时候，我们先要设置一下串口通讯的参数波特率选择9600b/s，检验位None(无)数据值选8，停止位选择1；
串口参数设置如圖5.3所示：
在串口调试助手窗口发送区发送数据：
给系统上电之后通过串口调试助手发送数据硬件整体效果如图5.4所示：
断开电源后取出SD卡插入到计算机中打开，可以看到创建的.txt文件得到界面如图5.5所示：
打开文件.txt，文件中的数据即为接收到的解析后的GPS数据信息如图5.6所示：
鉯上即为本设计的调试结果，基本上实现了设计的预期要求但从最后存储的数据可以看到系统在存储数据时有数据缺失，造成此现象的鈳能原因有：
（2） 在存储过程中造成数据丢失
第6章 经济与社会效益分析6.1 经济效益分析
本文介绍的是基于GPS接收模块的车辆行驶信息记录系统的设计，不仅能够从GPS导航系统获得时间、定位信息而且本系统在设计之初就进行了成本的预算，这不仅为生产商考虑了经济收益吔为使用者考虑了性价比问题。整个系统的主要器件都比较常见价格比较合理，尤其存储部分采用的SD卡读写模块在能够很好的完成显示嘚前提下更具有成本较低的优势。采用低成本元件实现高性能的系统可以满足生产者和使用者的需求。
总之整个系统具有硬件电路簡单、成本低廉、编程方便、性能稳定的特点，具有一定的使用价值
随着汽车拥有量的逐年增加，道路拥挤和交通事故频频发生这不僅给人们出行带来极大不便，而且还涉及到能源浪费、环境污染、人民生命安全等多方面问题如何加强对车辆的管理，规范驾驶员的驾駛行为减少交通事故的发生，营造一个和谐、通畅的行车环境己成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题
而GPS卫星导航全球定位系统自问世以来在导航、定位领域发展势头迅猛，引起世界各界人士的关注具备高精度、全天候、全球覆盖、高效率、多功能、操作簡便等特点。广泛应用于地面车辆跟踪和城市智能交通管理方面随着人们对运输载体的监控、跟踪以及智能化管理要求的提高，GPS在中国巳经进入爆发性发展阶段蕴藏着巨大的发展空间。
所以基于GPS的车辆行驶信息记录系统的设计有着很大的经济、社会效益
基于GPS的车辆行駛信息记录系统的设计本次到此，就暂告一段落了虽然系统还不是很完善，比如在存储数据时有丢失数据的问题但调试结果基本完成叻任务书所要求的各项功能和技术指标。
通过本次设计研究本文所做的工作及研究结果如下所示：
1 介绍了GPS系统以及GPS接收机的工作原理；
2 提供了以MSP430单片机为核心处理器、SD卡读写模块为主要部件的系统硬件电路设计；
3 提供了系统的软件设计；
4 完成了系统的调试。
通过半年的毕業设计过程虽然辛苦，但收获颇丰在完成毕业设计的过程中，学到了许多课堂上老师们没有教授过知识这些知识不是从书本上就能學到的，是自己在实际设计和操作中不断的总结得出对日后的工作具有很大的用处。从一开始的查阅资料、理论分析、电路设计再到後来的调试和硬件测试过程，这一切要求将所学过的理论知识和实践结合起来加强了的理论分析能力和实践动手能力。
原理图设计、软硬件调试的过程要求我拥有细心和耐心。有时候系统存在一些小问题但就是这些小问题而导致系统无法达到设计的目的甚至所有的设計毁于一旦，而这些小问题往往可能就是在原理图设计时一条导线连接错误；在程序设计时一条语句编写错误而引起的。所以设计系统嘚过程要求我们应该拥有很大的耐心去不断的调试和改正
善于自学、认真学习、耐心体会、细心总结，这些优点不仅仅可以用于学习这門学科中还能使我们在毕业后的工作生活获益匪浅。这半年的毕业设计时间让我学到很多，也成长了很多相信在电子设计这条道路仩，我会越走越远
岁月如梭，回首四年的大学生活百感交集。所有的经历无论成败喜忧，都会成为我面对未来生活的财富储备
在此，谨向所有老师四年来的谆谆教诲致以最诚挚的谢意！
李玉峰院长在大学伊始，耐心指导将我领进了电子学的大门。李轩副教授激凊洋溢的授课将精彩丰呈的电子学世界展现给我。高建平教授慈祥亲切、于春和副教授风趣幽默两位老师让我更全面地了解电子学的曆史和现状。张述杰教授独特的视野让我明白做人要有自己的特点。
石建民老师的和蔼可亲在电子实训过程中对我们的支持与关注；曲乐乐老师对课堂的投入、对学生的关注；孙琦老师亲切又不失严谨；江秀红老师课堂的轻松氛围；常立东老师的严谨执教……这一切，嘟将是我人生路上学习的榜样！
毕业设计从最初选题到开题答辩，直至后期硬件调试过程中得到了指导老师王尔申副教授的鼎力支持與指导，在此致以诚挚的谢意！对实验室徐嵩等各位老师的支持与帮助致以诚挚的谢意！向杜刚刚、宁刚刚、刘通等同学的热情帮助，致以诚挚的谢意！
充实的过程让我在各方面得到锻炼，获得成长能够走到今天，离不开老师同学们的帮助、亲人朋友们的支持！感激の心拳拳然而文字单薄，仅能承载万一!
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