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车辆远程监控系统车载终端的设计说明书论文,车辆,远程,监控,系统,车载,终端,设计,说明书,仿单,论文
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毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目： 车辆远程监控系统车载终端的设计 学生姓名： 薛立凯 指导教师： 李志臣 二级学院： 机电工程学院 专 业： 车辆工程 班 级： 12 车辆工程(1)班 学 号： 1204104055 提交日期： 2016 年 5 月 6 日 答辩日期： 2016 年 5 月 14 日金陵科技学院学士学位论文 目录I目 录摘 要 .IIIAbstract .11 绪 论 .21.1 课题研究背景和意义 .21.2 国内外研究现状、发展状况 .31.3 监控终端的需求分析 .41.4 课题的主要研究内容 .52 课题相关理论和技术的介绍 .62.1 全球定位系统介绍 .62.1.1 GPS 全球定位系统介绍 .62.1.2 其他定位系统概述 .82.2 无线通信系统介绍 .102.2.1 GPRS 通信技术介绍 .102.2.2 其他无线通信技术介绍 .113 车载终端的硬件设计 .133.1 车载终端硬件的总体设计 .133.2 单片机的选型和设计 .133.3 GPS 定位模块的选型和电路设计 .143.4 无线通信模块的选型和设计 .163.5 电源模块的选型和设计 .173.6 LCD 显示屏的选型和设计 .183.7 传感器的选型和设计 .193.7.1 发动机转速传感器选型和设计 .193.7.2 冷却水水温传感器的选型和设计 .204 车载终端的软件设计 .224.1 车载终端软件的总体设计 .224.2 KEIL 软件的编译步骤 .224.3 GPS 模块功能的实现 .234.4 无线通信模块的实现 .254.5 报警、救援实现 .255 车载终端的测试及分析 .28金陵科技学院学士学位论文 目录II5.1 车载终端的检测 .285.2 车载终端的分析 .296 总结与展望 .31参考文献 .32致 谢 .33金陵科技学院学士学位论文 摘要III车辆远程监控系统车载终端的设计摘 要在汽车行业高速发展的中国大地上，汽车越来越普及，开进了千家万户，成为普通家庭的代步工具。经济实力迅速发展的中国交通拥挤，公路使用率很低；治安形势严峻，经常发生汽车抢盗事件 1；汽车租赁服务蓬勃发展，缺乏有效监管，车载远程监控系统逐渐凸显出它的重要性。监控终端能够帮助用户了解车辆的位置、状态等信息，实时监控爱车,这样也在一定程度上拓展了汽车发生危险后自救的成功率。所以，车辆急切需要一个利用 STC 单片机控制，利用 GPS 全球定位技术实现对车辆的定位，同时利用传感器，测量能表示车辆运行状态的数据，如冷却水水温、发动机曲轴转速，再利用 GPRS 无线通信技术实现远程信息传递，能够向监控中心或者车主发送车辆实时位置和运行状态的监控终端。最后的实验证明 ,此车载终端实现了对附着物（目标车辆）的监控，是一个符合要求的设计。但是此设计的功能拓展性不高，功能较专一，不便于增加其他功能。关键词：远程监控系统；全球定位；无线通信；车载终端金陵科技学院学士学位论文 第 1 章绪论1the design of Vehicle Terminal for Vehicle Remote Monitor Control system AbstractIn the land of China, the development of the automotive industry is fast.The popularity of cars into the household has been increasing for several years,which become a common means of home. At present, the usage of Chineses road is very low,and the road is crowd.The law and public security environment in China is grim, car robbery occur frequently; car rental services is springing,for the lack of effective supervision, vehicle remote monitor control system gradually highlights its importance. It meets the real-time monitoring,which help consumers know their cars location and the running status.It improve the success rate when the accident happened.So The design for monitoring terminal,which comes from STC microprocessor-based controller, GPS technology to locate the vehicle,temperature sensor and speed sensor for vehicles status information.GPRS technology for wireless transmission of information, etc. to provide vehicle location and status information for the consumers.The experiments show that the monitoring system achieve the monitor and control for vehicle.But,the extension of this design is not strong,which is not easy to add other function. Key Words :Remote Monitorcontrol;the Global Positioning;Wireless Communication;Vehicle Terminal.金陵科技学院学士学位论文 第 1 章绪论21 绪 论1.1 课题研究背景和意义根据国家工信部每年发布的统计数据得知，2015 年中国大陆区域汽车生产、销售量都已超过 2400 万辆，达到 2450.03 和 2459.66 万辆的规模，刷新了历史新高。和 2014年相比，分别增长了 3.8%和 4.9%，总体来说，呈现平稳增长的态势，而这种稳居世界第一的形势，已经持续了将近 7 年。这些年里，中国汽车行业已经具备一定的规模并在不断扩张，尤其是进入新世纪之后，汽车工业的蓬勃发展，很大程度上促进了社会进步和经济发展，起到了中流砥柱般的作用。不仅推动了钢铁、石油等传统行业的发展，而且催生出一大批先进制造技术。近年来，普通老百姓的生活水平越来越高，汽车走进千万家，渐渐地，它成为生活的必须品，不可剥离 2 。但与此同时，老百姓也在忍受着汽车迅速增长带来的各种问题。首先是严重的交通问题，主要包括了交通拥挤、交通事故频发、汽车滞留在道路上导致的燃料浪费、汽车尾气排放物污染等。道路建设速度追不上汽车增长速度，车多路少引起的问题给人们出行带来了极大不便，同时也隐藏着严重的交通安全隐患和巨大经济损失。其次，国家面积大，人口多，社会治安形势严峻,有关部门预防犯罪行为的手段相对薄弱。价格高昂的机动车是犯罪分子抢劫的重要对象。一些畅销车，像大众帕萨特和途观、丰田凯美瑞和汉兰达，或者价位更高的宝马、奔驰和奥迪等车，价格高而且易于销赃，是犯罪分子眼中的香饽饽。这种事情一旦发生不仅严重威胁了广大车主的生命、财产安全,还会造成恶劣的社会影响。最后, 在汽车租赁业，消费者驾驶租赁汽车，在脱离监管的环境下，必定存在一定隐患。例如：租赁车被犯罪分子用假证件成功骗租，再转手倒卖，或者从事驾车抢劫、偷窃、走私等犯罪行为；延迟归还租赁汽车，租赁公司只能给予经济惩罚，却不能根本解决不守信现象；当用户闯红灯、违章停车等，或者发生交通事故后逃逸等，有关部门缺乏有效地监控制度，很难取证和责任划分；租赁汽车被归还后，公司也很难检测汽车，进行损坏程度的评估，一些潜藏故障引发的损失，租赁公司只能自行买单。而车辆远程监控系统将可以对上述问题进行有效预防和解决，当安装监控设备后，每一条道路上的车流量都能被有关部门及时了解到，面对交通拥挤，他们可以迅速增派交警指挥调度，保证每一条道路都能获得最大利用率，杜绝拥堵；车主也可以监控自己的车辆，了解它的位置和状态，当车辆被非法使用时，可以在报警后及时追回；租赁公司更是可以放下烦恼，清楚的掌握着租赁车的位置、车辆参数，确保车辆安全使用，并且及时阻止一切危险行为。车辆远程监控系统车载终端的使用，让体积和价值都巨大的汽车，时刻处于安全、稳定的状态。但在大陆市场环境下，车载终端（远程车辆监控系统）是组装厂生产汽车时的非标准配置，所以只有警车、运钞车等职能部门的车辆或者公交车等公共交通车辆以及大型货车等物流车辆会安装，私家车的安装比例相对较低。金陵科技学院学士学位论文 第 1 章绪论3车载监控系统开发研制成本低，功能实用，易于维修保养，在未来必将会占有相当大的市场份额，利润的开拓空间很大。1.2 国内外研究现状、发展状况微电子技术、计算机技术、全球导航定位技术、汽车电子技术、无线电技术的发展日新月异且成果颇丰，而这些都为远程监控的发展提供了便利的技术支持。美国 Caterpillar、日本小松、德国 Liebherr 以及 ThyssenKrupp 等工程机械公司，在第三次科技革命到来时，就着手开展远程监控技术研究和应用；在物流运输领域，美国UPS 早已经开始对多达上万份、在全球流动的邮件进行电子追踪；在公共交通方向，西方发达国家（英、德、法）和日本也对先进公共交通系统展开研究。如日本东京交通局研发、投入使用的公交运输控制系统、美国信息部研发的实时调度信息等 3 。在汽车行业，远程监控系统的发展历经了长长的过程。美、日、英等发达国家早就展开了这方面的研究，但最初的应用领域却非常有限。就像 007 等特工电影里一样，大多数尖端科技来自军队，监控系统最先运用在军事领域，但仅限于军事领域且携带的功能较为单一，主要以车辆定位为主，很少有综合方面的应用。作为最早掌握人造卫星技术的超级大国，美国在车辆远程监控系统研究上，最具有代表性和成就感的便是开发了特色的导航服务。美国人机智的把 GPS 功能和车辆远程监控系统相融合中 3 ，形成了特别的导航系统。庞大复杂的计算机系统、标记齐全的地图以及能够通信的监控中心组成了这个系统。配备远程监控系统车载终端的车辆可以从监控中心获得多项服务，例如位置跟踪、困境救助、报警急救、智能化导航服务等。作为汽车大国的日本（拥有丰田、本田等世界级车企），20 世纪 80 年代中后期就开始着手研究如何监控移动目标（车辆、船舶等）。当通训技术从 GSM、GPRS 发展到日后的 3G、4G 通训，车辆监控系统变得人工智能和精准化。在该系统的研发和使用上，日本人有着自己的侧重点：车辆信息的及时传递、公路救援系统、免停车收费。 当汽车工业迅速扩张，发达国家和发展中国家都开始投入巨额资金。研发队伍重点开发监控系统，极大拓展了它的应用领域、使用频率，促进监控系统性能的飞速提高，功能更加丰富。在过去的 20 多年里，中国车辆远程监控系统的发展经历了波浪般起伏的过程。第一阶段：1994 年1996 年，超过百家企业趁着趋势进入汽车远程监控系统方向，他们中有不少经济、科技基础牢固的公司，最终经历一轮轮筛选，成为行业龙头。当然，出现更多的是，大部分公司被筛选、退出这个行业。第二个阶段：1997 年2001 年，车辆远程监控系统在这个阶段得到了很大发展，技术不断创新，并且已经形成了较为成熟的市场。在通信方面，通过采用 GSM 无线通信技术，整个行业的技术水平在很大程度上得到了提高。第三阶段：2002 年开始，微电子技术的日趋成熟，车载终端各零部件价格开始大幅度降低，平民化的价格极大促进车载终端的市场范围。2008 年北京奥运会的前期准备过金陵科技学院学士学位论文 第 1 章绪论4程中，政府着手发展车辆远程监测调度平台，车载终端开始了爆发性增长的势头。政府的支持促进了特别是在出租车、公交车、运钞车、物流车、工程车等公共车辆和汽车物流、汽车租赁等行业中远程监控系统的广泛应用，车载终端开始迅猛发展 5。为适应中国的消费环境，车辆远程监控系统车载终端正在向专一性发展，各公司提供了独特的方案。比如：数字金石公司提出的危险品运输车辆监控系统、院校车辆监管系统、医疗车辆监管系统、出租车调度监管系统、银行金融车辆监管系统等；北京中交虹桥公司推出了政府公务车监控管理方案、货物运输业车辆监控管理方案、客运车辆管理调度系统、出租车管理调度系统、冷藏运输车辆监控解决方案、汽车租赁和设备租赁资产监控管理方案等。虽然为了适合不同需求，供应商的车辆远程监控系统正在向专一性发展，但整体来说，它的工作原理大致相同，基本上都有以下功能:1实时定位功能：使用 GPS、北斗用户接收机获得车辆高精度的位置信息和运动状态信息，通过电子地图查出车辆精确位置，实现跟踪和定位；2报警功能：为了确保车辆和车内乘员安全，设计状态报警、紧急报警和防盗报警功能；3车载电话功能：可以实现完全、流畅的车载电话功能；4汽车黑匣子功能：可以记录汽车某一时间段的运行状态和轨迹；5汽车防盗器：具有近程和远程报警和控制功能。现在国内的车辆监管系统很多，但存在较多问题。设计者必须熟知、顺应市场需求,研发出模块化的终端，具备最小体积、最轻质量、隐秘安装、功能丰富、易于维修等特点。1.3 监控终端的需求分析对监控终端进行要求分析，是设计前的一个重要的过程，设计者要进行多方面地考量、掌握技术关键点，在达到国家标准和满足使用者要求后，才能设计出有实用、稳定性能的精品。车辆远程监控系统的设计理念是实时定位、车辆信息（冷却水水温和发动机转速）采集和传输、紧急状态报警。监控中心人员和使用者可以获得车辆的运行状况和数据，从而开展记录数据和其他操控。可靠性：检查设计的一个重要指标就是可靠性。远程监控系统车载终端作为一款车用的监控产品，将要跟随车辆一起面对复杂环境如颠疲的路途、阴冷潮湿或者炎热干燥的空气等问题，较高的可靠性能确保它在复杂情况下高效持续地工作。在设计监控终端的过程中，可靠性体现在硬、软件方面，硬件方面有：硬件选择、电板、模块连接、终端防震等；软件方面有：分模块逐一设计、添加初始化、纠正机制等 6。精确性：精确性保证了监控终端完成功能的准确度，这里的准确度有定位信息的准确、信息收集、传递无误、信息发送及时。可见无论是软件还是硬件，都要使用高效方法来增加终端的准确性。金陵科技学院学士学位论文 第 1 章绪论5除此之外，研制的车载终端还应满足行业标准、国家技术部门相关要求。也要便于扩展或裁剪出额外功能，在保证功能的基础上实现体积小、重量低、安装隐蔽便捷、易于维修等特点。1.4 课题的主要研究内容此次开发的是依赖 GPS 系统和 GPRS 通信系统的车辆远程监控系统车载终端，包括硬件的型号选择和电路设计连接，软件的设计和调试。论文对车载终端进行整体剖析,从功能要求入手，介绍其技术需求及相应的软件和硬件的配置,重点介绍单片机模块、定位模块、无线通信模块和 LCD 模块的电路设计。接下来开展了软件的设计,调试驱动各模块。使监控终端得以持续、高效的运行，做到全时、实时监控。车辆远程监控系统主要由监控中心、无线通信网络和车载终端设备三大部分组成。本文将重点讨论监控终端的设计,论文将按下面的内容安排进行。第一章,绪论。主要介绍车辆远程监控系统的背景和意义、它在国内外的发展状况、趋势，结合终端需求，提出合适的解决方案。第二章,介绍此设计相关的理论和技术。GPS 全球定位系统的特点、理论、用户接收机和如何分析误差；GPRS 无线通信技术原理、通讯协议、选择的通信网络等内容的介绍。第三章, 车辆远程监控系统车载终端硬件的设计。单片机的选型和电路设计，其他功能单元：GPS 定位模块、 GPRS 无线通信模块、传感器检测模块等的选型和电路设计。第四章, 车辆远程监控系统车载终端软件的设计。车载终端如何进行位置、车况信息数据的处理，如何和用户、监控中心实现通信, 介绍了监控终端软件系统和各个模块的功能的实现。第五章，检测和分析结果。进行各模块功能测试。第六章，总结与前景展望。首先总结此次设计工作,再结合该领域现状，展开对未来发展的期望。金陵科技学院学士学位论文 第 2 章 课题相关理论和技术的介绍62 课题相关理论和技术的介绍2.1 全球定位系统介绍为了能够 24 小时不间断的在全球范围内实现精度较高的的导航或者定位，满足美国的军事需求， 20 世纪 70 年代，它的国防部命令全军合作研究新一代（第二代）导航定位系统全球定位系统,简称 GPS7。全球定位系统(Global Positioning System)是“中等距离椭圆型轨道卫星导航系统 ”。美国国防部负责 GPS 的研发和保养维修。GPS 能够准确为各种用户提供全球任意位置（超过地球表面积 98%的面积）的定位、速度和时间。GPS 系统拥有如下多种优点：1.能够 24 小时全天候不间断工作,不受
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