基于北斗導(dǎo)航的校車監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(編輯修改稿)
2024-10-08 02:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 理的利用監(jiān)控人員，不至于造成某些人員無事可干的 現(xiàn)象，又防止事故發(fā)生時無人監(jiān)控的現(xiàn)象等等方面還尚有不足，另外由于我國處于發(fā)展階段，資金問題也是一個考慮的問題，本系統(tǒng)則是對以上情況設(shè)計的。 本文的主要工作 STM32F4 核心平臺各功能模塊能正常運行；對一些突發(fā)事件，如超速、空氣質(zhì)量、超載等情況能實時做出處理； Labview 平臺設(shè)計的系統(tǒng)能實時接收數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)，在地圖上能顯示校車的正確位置，且有不同的顯示比例，能夠更加精準(zhǔn)的得到校車的位置，便于管理員監(jiān)控管理。 本文 基于 北斗導(dǎo)航的校車監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排如下： 第 1 章，介紹了課 題的研究背景和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 第 2 章，系統(tǒng)方案設(shè)計。 第 3 章，系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。 第 4 章，系統(tǒng)測試。 第 5 章，總結(jié)和展望。 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng)總體方案 本設(shè)計系統(tǒng)以 STM32F4 為控制 核 心，綜合考慮了 STM32F4 的性能、系統(tǒng)成本及實際使用等方面 的因素。 同時考慮操作簡單、方便，設(shè)計了基于北斗導(dǎo)航的校車監(jiān)控系統(tǒng) 。該系統(tǒng)由：核心器 件 STM32F密碼按鍵、液晶、 GSM 短息接發(fā)模塊、 GPS 導(dǎo)航模塊，測溫濕度模塊，測翻撞模塊，后臺監(jiān)控系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)可分為上位機跟下位機。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 下位機總體結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 下位機總體結(jié)構(gòu) 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 上位機總體結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 上位機總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)功能介紹 以 STM32F4 為核心，通過密碼驗證模塊，判斷駕駛員是否是這輛車的司機；若駕駛?cè)速Y格檢測未通過而開啟了汽車， GPRS 模塊將發(fā)送短信給相關(guān)部門報告其位置。以 北斗模塊為核心進行測速，設(shè)計超速語音報警系統(tǒng)。通過 3 軸線性加速器了解校車不同方位的加速度，以實現(xiàn)對校車是否翻車進行監(jiān)控等功能。通過溫度及空氣質(zhì)量傳感器 ，感應(yīng)車內(nèi)的溫度及空氣質(zhì)量，通過紅外對管模塊實現(xiàn)人數(shù)檢測，進而了解是否超載，另外，當(dāng)發(fā)生超速、超載、翻車等事件時，系統(tǒng)將通過 GPRS 模塊，通過 GPRS 傳輸?shù)男问较蚝笈_發(fā)送校車當(dāng)前坐標(biāo)、速度和人數(shù)等信息；后臺得到 GPRS 模塊傳來的數(shù)據(jù)后，可自動顯示出校車的位置，并對校車內(nèi)的情況做出相關(guān)報告，從而實現(xiàn)管理與監(jiān)控。 主控芯片介紹 本系統(tǒng)主控芯片為 STM32F4。該芯片 程序零延遲是由于先進的技術(shù)，使工作效率大大提高，從而充分發(fā)揮了 cortextm4 性能 。同時它和 STM32F2 系列產(chǎn)品兼容，方便用戶擴展兼容 性或升級意法半導(dǎo)體的產(chǎn)品，并保持硬件兼容性。具備了新的 DSP 和 FPU 指令，高達 168 MHZ 的性能將數(shù)字信號控制器的應(yīng)用與產(chǎn)品的快速開發(fā)提升到了一個新的臺階。加強控制代碼執(zhí) 行速度和算法的效率。 采用先進技術(shù)和自適應(yīng)實時加速器，從而能夠并行處理程序執(zhí)行與數(shù)據(jù)傳輸 ,而數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到 90nm 工藝 ， 使用 ST 的 ART 加速器使得其性能大幅提高， FLASH湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 存儲器存儲能力達到 1MB，硬件處理器定時器最大頻率可達 168MHz，擁有隨機數(shù)發(fā)生器高達 32 位和 32 位 RTC 擁有日歷功能 ，工作電壓最低可達 ，最高電壓可達 ， SPI 速度可達 ， 高效的執(zhí)行速率為本系統(tǒng)的實時性提供了保障，也正因為此原因我們選擇了它。 其最小系統(tǒng)如圖 所示 ： 圖 STM32最小系統(tǒng)圖 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 第 三 章 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 硬件電路設(shè)計 密碼按鍵模塊 司機必須輸入密碼才能使用校車，開車前得在液晶隨機顯示出 10 個按鍵上輸入密碼，當(dāng)連續(xù) 3 次輸入錯誤密碼，就只有管理員才能開啟。當(dāng)處理器判斷密碼正確，然后通過繼電器 打開電磁鎖，從而達到校車鎖的目的。其原理如圖 所示。 圖 人數(shù)檢測模塊 采用紅外對管來實現(xiàn)人數(shù)檢測，當(dāng)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線照射紅外接收管時，紅外接收管的電阻比無紅線外線照射的時候小，與其串聯(lián)的的電阻所分的電壓就會變大，在接收管的內(nèi)部集成了一個電壓比較器與其相連，這樣再通過與一個基準(zhǔn)電壓比較，電壓比較器輸出高電平，反之則輸出低電平。將這個外部電平信號送入 CPU 處理，最后在 tft9320 的液晶 上可以看到當(dāng)前的人數(shù)。 人數(shù)檢測原理圖如下圖 所示 ，在校 車門邊安裝兩個紅外對射管，通過紅外對射管檢測到的順序不同來確定上下車。 圖 人數(shù)檢測 Q12N3904D1LED0R3270GNDR6Q22N3904D2LED0R7270GNDR10GNDC6Capc5100ur1100r427kGNDC10Capc9100ur8100r927k12P1Header 2VCCGND12P3Header 2123P2jie shou guan 1123P4jie shou guan2TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U2NE555NVCCGND3OUT2IN1TAB4U1GND100pFC3100pFC4CapC210uFC122uFGNDVCCGNDC7103C81021KR58K1KR219KGNDGNDGNDoutoutoutRes1Res1GND湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 溫濕度檢測模塊 DHT11 是種采用數(shù)字信號輸出方式的，且已經(jīng)校對好的的溫濕度復(fù)合型數(shù)字溫濕度傳感器。其擁有高可靠性和長時間穩(wěn)定性得益于其專門技術(shù)。該傳感器由一個電阻傳感器，濕度傳感器和一個溫度測量元件，并連接到一個 8 位的 CPU，高性能。從而該產(chǎn)品擁有優(yōu)良的品質(zhì)，超快速響應(yīng)，高性價比和強大的抗干擾能力。 DHT11 傳感器在極其精準(zhǔn)的濕度校準(zhǔn)實驗室校對好。校準(zhǔn)系數(shù)存儲在 OTP存儲 器中，當(dāng)檢測信號處理時，在傳感器內(nèi)部要調(diào)用校準(zhǔn)系數(shù)來處理。芯片采用串行單線接口，從而使得系統(tǒng)變得簡單，快捷。同時具備體積小、功耗低 、傳輸信號距離可達 20 米的特點，進而應(yīng)用的十分廣泛。 其原理圖如圖 所示 ： 圖 DHT11原理圖 其時序圖如圖 所示 ： 圖 DHT11時序圖 北斗模塊 系統(tǒng)使用的是北京時代科技有限公司
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