基于单片机的交通无线监控系统的设计毕业论文.doc

11引言1.1课题的背景及意义随着科学技术的迅猛进步、经济的飞速发展，社会生活、结构等各方面都发生了巨大变化，人们的思想观念、行为方式也发生了很大的变化；社会财富的日益丰富，既满足了人民群众提高物质生活水平的需要，同时也刺激了犯罪分子非法摄取钱财的恶欲。目前，我国汽车的拥有量越来越多，交通行业高速发展，城市车辆、交通流量大幅度增长。在此形势下，单位所属车辆需要实行有效的调度监控，以节约开支，提高效率；另一方面，交通事故剧增，而更为突出的是盗抢机动车犯罪的发案总数也呈上升之势。在这种情况下，汽车的安全、防盗问题就越来越重要。应用高科技技术实现对车辆的监控，可以有效的加强对车辆的调度管理及防盗防劫。从目前国际交通监控系统来看，技术已经非常成熟。像美国的ZEPCO公司、挪威的TDS公司等都具备多年的技术开发和项目实施能力。而在我国可以远程监控客车的系统很少，并且存在一些不足之处。有的系统只是普通的车外监控形式，不能很好对车内的实时信息进行监控，且客车无法与主机进行通信对话，实用性不强。因此交通监控系统还是一项发展未成熟的技术，所以还需要不断的改进、完善1。GSM(GlobalSystemforMobileCommunication，全球移动通讯系统）是基于时分多址技术的移动通讯系统，是目前发展比较成熟、完善、应用最为广泛的通讯系统。目前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通讯网（主要包括中国移动和中国联通两家大型运营商），是我国公众移动通讯网的主要方式，它主要提供话音、短信息、数据等多种业务。其中基于GSM-SMS（ShortMessageSystem，短消息或短信）功能可以开发出传输各种检测、监控数据信号和控制命令的数据通讯系统。由于GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，不需组建专用通讯网络，就可以完成远程数据通讯，而且具有较好的实时性，所以GSM网络的应用越来越广泛。本系统就是利用单片机对报警信息进行采集，再以SMS方式实现远程自动报警。1.2课题的应用前景基于GSM的车辆防盗报警系统将现代通讯技术与车辆防盗技术结合起来，充分利用发达的无线通讯网络，是3G（GSM、GPS、GIS）技术在ITS（智能交通系统）中应用的一个重要组成。该系统具有较强的扩展性，可以扩展应用实现无线数据传输、车载电话等功能。配合GSM接收器，就可以实现车辆定位以及2远程监控。此外，报警系统只有在报警时才会发短信，平时不会发生任何费用。所使用的网络是公共无线通讯网络，与使用手机完全相同，不需额外注册。1.3未来发展展望系统的容量只和GSM系统的容量有关，所以它的容量是非常大的，可以达到几十万辆车。现在GSM的覆盖范围是非常广，已扩展到县城一级。随着短消息业务在全国各地的开通，装有GPS定位设备的车辆，将可以在全国漫游。随着福建、上海等地的GPS车辆调度监控系统的建立，华东六省一市监控系统的漫游、联网监控不久将会实现。而且随着公安监控系统的建立，系统将实现车辆的全国联网监控。随着“全球星”卫星移动通信系统的建立，它在中国的双模式终端极可能是全球星加数字蜂窝GSM模式，从而实现广域漫游和边远地区通信，车辆监控系统的覆盖区域将会更加广阔4。2方案论证2.1总体方案选择目前的无线通道的数据传输方案主要分为两种，一种是通过专用网进行数据传输，如RF（RadioFrequency，射频）数传电台和无线局域网（WLAN）；一种是通过公共无线通信网络，如GSM/GPRS网络的成熟度较高、覆盖面较广，因而GSM/GPRS网络被选为该无线通道总体方案的通信基础4。而基于GSM/GPRS网络的数据传输通常有四种方式，一种是基于短消息的数据传输。第二种是基于DATA方式（注：一种以电路交换为基础的传输方式）的数据传输；第三种是通过语音方式进行数据传输；最后就是通过IP（INTERNETPROTOCOL，因特网协议）方式的数据传输。下面对四种基于GSM/GPRS网络的无线数据传输方式的各自特点作简单的介绍。基于短消息的数据传输是通过短消息作为数据传输的载体，利用AT指令对通信模块控制，然后将数据按照短消息的格式发送给目标机。目标机接收到短消息后，利用AT指令将短消息读出并将信息还原，这样就完成一次数据通信。基于短消息的数据传输方式的特点是资费较低，组网/使用方面，但数据容量较低（140字节）。短消息数据传输方式特别适合于小数据量且中低采集频率的无线监控系统使用2。基于DATA方式的数据传输是利用GSM的DATA（与传真同）传输方式，通过AT指令来进行数据拨号，等待数据连接建立后，只需将ASCII码数据送入通信模块即可。通信模块会按照设定好的通信协议（默认为V.32bis）将数传出，目标机接到数据呼叫后，送出应答信号，然后便可按照相同的协议接收ASCII码信息。基于DATA的数据传输方式数据传输安全、实时性好、数据传输量大，但产要是3成本较高，适合于要求可靠性很高且海量数据传输的系统中。通过语音方式进行数据传输，主要是利用话音通道将数据调制到话音频率传输出去，目标机将数据解调出来。该方案还可以通过语音通道传输。DTMF（DoubleTimeMultipleFrequency，双音多频）编码进行数据传输，通信方式与语音方式一样4。该方案主要的优点是可以用来传输音频模拟数据，实时性很好（电路交换方式），但由于GSM系统的语音编码方式的局限，对数据的压缩/还原会造成数据的失真。该方案基本不被采用，但可以作为备选方案用于无线安防系统中。基于IP的数据传输方式是GPRS系统独有的，因为GPRS是在GSM网络基础之上新增两个节点SGSN和GGSN而形成的移动分组数据网络。由于GPRS数据传输的基础是TCP/IP协议的转换。实时性较好，缺点就是GPRS终端开发成本高，使用复杂度较高（因为涉及到复杂的组网方案）。根据目前大部分系统的需求并综合以上方案的优缺点，我选择基于GSM网络的短消息的数据传输方式作为我的本科设计课题基于GSM的车载无线监控系统。2.2GSM终端硬件设计方案论证2.2.1硬件设计方案（1）采用数字信号处理芯片（DSP）DSP的突出优点是指令执行速度快，完全可以取代单片机完成数据的处理和传输。但应用DSP也有很多局限：开发工具价格昂贵，使用不便。DSP芯片指令复杂，对应用者水平要求较高，芯片成本也比较昂贵。综上所述，除非系统指标要求很高，非用DSP芯片不可，应尽量避免使用DSP。（2）采用单片机数据采集系统单片机具有资源丰富、速度快、编程容易等优点。利用单片机内部的随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）及其引脚资源，外接外部存储器扩展和红外接受发送装置等实现数据的处理传输.基本上能实现设计指标。通过综合考虑，我本次设计是采用单片机系统来完成。因为所设计的交通监控系统只需要系统能准确完成功能即可，不需要太高的处理速度和非常大的系统容量，使用单片机系统就能完成。单片机系统较常见，容易利用，价格也较适中。DSP系统和嵌入式系统价格都比较昂贵。大家都知道，交通监控系统是一个民用品，如果价格过高，不利于推广。2.2.2无线数据传输模块4实现数据无线传输方案主要有以下四种：（1）采用高频无线技术实现无线数据传输采用高频技术有传输距离远，不受方向性约束的优点，但抗干扰性能差，易受各干扰源的影响。而且从实用性和普及性的角度看，高频技术还有所欠缺。（2）采用激光技术实现无线数据传输采用激光技术有传输距离远，速度快，抗干扰能力强等优点。但由于激光的强方向性，使其在推广上面受到影响。一般在现阶段，激光技术多用于军事领域，对于本次设计的预期目标有点偏离。（3）采用蓝牙技术实现无线数据传输蓝牙（Bluetooth）技术是一种开放性的无线数据通信协议，它用于近距离无线连接。蓝牙的载频选用2.45GHz，为固定与移动设备通信建立一个短程的连接，使通信和计算机进一步结合，便于不同厂家生产的设备在无线情况下通用、互操作。但其技术较难，很难在短时间内把它学通，故不采用。（4）采用GSMSMS模块实现无线数据传输GSM模块在车载终端中主要用来传输数据，与监控调度中心进行通讯。所谓的GSM模块实际上就是我们常说的手机模块，只不过这种模块是在原来的GSM技术上添加了CPU控制传输功能。通信模块它只是用来传送网络协议格式化的数据包，所以在车辆监控等远程监控系统中我们必须通过CPU把相关数据打包以后发送给通信模块，继而传送到上位机，进行监控。由于GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，不需组建专用通讯网络，就可以完成远程数据通讯，而且具有较好的实时性。并且摆脱报警有效距离的限制，无线通讯网络能覆盖到的地方均为有效报警区域。此外，系统采用短信互动方式，可以实现超距离遥控功能。所以采用GSM-SMS模块来完成监控数据的传输。3硬件总体设计硬件整体设计主要由六部分组成：MCU单元，指示电路，报警信号输入接口电路，GSM通信模块接口部分，报警输出控制部分，电