毕业设计（论文）基于GPRS技术的车辆监控系统的设计与实现.doc

西 安 邮 电 大 学 毕 业 设 计（论 文） 题 目： 基于GPRS技术的车辆监控系统的设计与实现 院 （系）： 自动化学院 专 业： 自动化 班 级： 自动1102班 学生姓名： 导师姓名： 职称： 讲师 起止时间： 2014年12月5日至2015年6月15日 毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文基于GPRS技术的车辆监控系统的设计与实现是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全清楚本声明的法律后果，申请学位论文和资料若有不实之处，本人愿承担相应的法律责任。论文作者签名： 时间： 年 月 日指导教师签名： 时间： 年 月 日西安邮电大学本科毕业设计(论文) 选题审批表申报人职称学院题目名称题目来源科研教学其它题目类型硬件设计软件设计论文艺术作品题目性质实际应用理论研究题目简述（为什么申报该课题）对学生知识与能力要求预期目标（本题目应完成的工作，题目预期目标和成果形式）时间进度系（教研室）主任签字 2014年 12 月 5 日主管院长签字 2014年 12 月 5 日西安邮电大学本科毕业设计（论文）开题报告学号 06111041姓名 张晨 导师 侯雪梅 题目 基于GPRS技术的车辆监控系统的设计与实现选题目的（为什么选该课题） 随着我国汽车工业的飞速发展和生活水平的提高，我国城市汽车保有量正以每年15的速度增长，目前已达几千万辆，随之而来的是严重的交通拥堵，车辆分散不易管理，汽车盗抢现象严重。如何在车辆发生事故时尽快对现场进行处理，以免造成大规模的交通堵塞，如何对发生事故的伤员进行最快的救治，将事故现场的信息发送给有关部门和车主的朋友家人，这是我国目前在交通方面所面临的一大问题，另一方面，由于车辆的增多，而停车场等配套设施的不完善使得很多车辆的停放缺少了安全保障，给了偷车，划车的人可乘之机，对车主造成不必要的经济损失，如何确保车主离开汽车后，车辆不会发生意外，即使发生意外车主能够及时的得知消息，进行相应的处理，这也是目前急切需要解决的问题。车辆定位监控系统是集定位技术、无线通信技术以及计算机技术于一体的综合性车辆管理调度系统，能够对车辆进行实时定位、监控和调度，在提高运输效率和保障车辆安全等方面发挥着巨大作用。全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)能基于GPRS的车辆实时定位监控系统够为用户提供位置、速度和时间等信息，并且具有精度高、速度快和成本低的特点，已经广泛应用于诸多行业和领域，车辆监控系统自然也在其中。在车辆的运输过程中，为了提高运输效率，减少车辆事故，并对事故及时处理，车辆管理部门需要对车辆合理调度，严密管理和监视。车辆被盗，车主希望及时发出报警，报告车辆所在位置和车辆的动向。这些都要求实时测定和显示车辆所在位置，并将车辆位置及其他信息及时报告给有关部门，这都离不开车辆监控系统。目前，多数发达的国家，例如美国、日本、意大利、新加坡、加拿大等国家，普遍应用GPS车辆监控系统，其应用的行业多数集中在出租车调度管理、医疗急救调度、特种及危险车辆管理、公众车辆的安全救护和自主导航等。随着技术的发展和相关软硬件设备成本的下降，GPS车辆监控系统也将普遍应用于普通车辆，它能够为车辆提供紧急报警、远程控制、引导行驶等服务，为车辆出行提供了方便。此外，GPS车辆监控系统为交通部门实现公路管理信息化提供了强有力的技术支持。综合以上问题及目前现状，本课题对提高交通事故处理的效率以及对肇事者责任评断的准确性，减少不必要的纠纷与麻烦；对于实现安全、规范、畅通的绿色交通具有重大的参考价值。 前期基础（已学课程、掌握的工具，资料积累、软硬件条件等）在GPS车辆监控系统中，无线通信链路是联系监控中心和车载移动终端的唯一途径，因此无线通网络设计与配置必不可少。车载移动终端是可以运动的，因此这里所说的无线通信网络主要是指移动通信网络。通信系统的性能指标可以从有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性等多项指标来衡量。从信息传输的角度来说，其中最基本、最重要的性能指标有两个：通信的有效性和可靠性。有效性主要是指信息传输的“速度”问题，而可靠性主要是指信息传输的“质量”问题。对于数字信号系统，其有效性通常用信息传输速率来衡量。信息传输速率，定义为系统每秒钟传输的信息量，单位为bi柏。数字信号系统的可靠性是用差错率来衡量的。差错率可以用误码率来表示。无线通道中，由于存在多径衰落效应等多种影响因素，传输速率过高会导致误码。基于6PITS的车辆实时定位监控系统率升高。因此有效性和可靠性的实现实际上两个相互矛盾的问题，通常只能依据实际要求取得相对的统一，或在满足一定可靠性指标下，尽量提高信息的传输速度；或在维持一定有效性下，使信息传输质量尽可能地提高。网络传输协议的选择：GPRS网络的数据传输质量和稳定性较好，同时考虑到数据传输的冗余性和效率问题，本文中的车辆定位监控系统采用了UDP数据包方式传输终端定位数据。网络可靠性（=有效率·传输效率）：网络有效带宽和最大传输单元(MTU)之间存在着极其重要的关系，一般MTU增大到200字节以上不会明显增加带宽，但会增大平均延迟，测试结果表明MTU的最优大小是250字节左右。一般一个GPS报文的大小在150-200字节左右(经验值)。网络带宽估算：以每条GPS数据的大小为150200字节进行估计，本系统峰值流量达到每秒4000条，相应的GPS数据的流量是(34)+16040008=3840000bps=3750 kbps。园此需要选择较大流量(4M10M)的通信专线。通信网关的处理能力方面，采用完成端口机制，可实现大量并发异步IO请求的处理。软件：Protues仿真，Keil硬件：89C52单片机，GPRS，红外传感器，振动传感器参考资料：单片机原理及接口技术（第二版），李全利，高等教育出版社GPRS模块，百度百科基于GPRS技术的车辆监控系统设计与实现，李宁，哈尔滨工程大学要解决的问题（做什么）红外蔽障传感器模块：控制汽车的紧急刹车时，通过红外蔽障传感器的电平变化感知其安全距离，然后确定报警系统是否响应，采取紧急刹车措施，配合GPRS的短信通知车主家属。振动传感器模块：将传感器贴于车身内部成对角线的两个角，当有人触碰汽车时，振动传感器都能检测到信号，这时防盗器就会发出报警。GPRS无线通信模块：该模块用于系统的无线网络通信功能，单片机处理单元通过发送AT命令控制通信状态。通过STC89C52RC单片机配合装于车模的红外蔽障传感器可进行碰撞监测与模拟碰撞事故，判断汽车是否与前方物体发生近距离接触。通过单片机串口与GPRS模块连接，利用无线通信给车主家属发送一条报警求救短信。工作思路和方案（怎么做）第13周 查阅相关GPRS通信的论文，有关GPRS模块的资料，熟悉毕设内容，掌握单片机原理以及软、硬件设计；第49周 设计系统方案，51单片机采集数据并用proteus仿真电路，实现硬件电路设计；第1013周 完成软件设计，实现GPRS与单片机之间串行通行，完成串口传送数据，进行调试和验证并进行改善；第1416周 整理资料、撰写文档、完成毕业论文；第17周 制作答辩PPT讲稿，做好毕业答辩各项准备工作进行论文答辩。指导教师意见签字 2015年 1月 9 日西安邮电大学毕业设计 (论文)成绩评定表学生姓名张晨性别女学号06111041专 业班 级自动1102课题名称基于GPRS技术的车辆监控系统的设计与实现指导教师意见评分（百分制）：指导教师(签字)： 年 月 日评阅教师意见评分（百分制）： 评阅教师(签字)： 年 月 日验收小组意见评分（百分制）：验收教师(组长)(签字)： 年 月 日答辩小组意见评分（百分制）： 答辩小组组长(签字)： 年 月 日评分比例指导教师评分 () 评阅教师评分 () 验收小组评分 () 答辩小组评分 ()学生总评成绩百分制成绩等级制成绩答辩委员会意见毕业论文(设计)最终成绩(等级)： 学院答辩委员会主任(签字)： 年 月 日目录目录I摘要IAbstractII引言11 绪论21.1 GPRS技术：21.2 车辆监控的现状及本课题的研究目的22 车辆监控系统的总体框架33 系统的硬件设计43.1 微控器模块设计43.1.1 微控器的选择43.1.2 单片机最小系统设计43.2 12864液晶显示模块电路设计63.3 蜂鸣器报警电路设计73.4 振动模块73.5 串口通信83.6 GPRS模块93.7 红外避障模块104 软件设计124.1 STC89C52RC与信号采集模块124.2 GPRS与STC89C52RC的通信模块135 调试与性能测试145.1 硬件调试145.2 软件测试146 测试最终结果与结论166.1 测试结果166.2 结论177 致谢18 摘要本毕业设计以当今社会中的车辆安全作为背景，当人不在车上，有人碰撞车辆后离开或是想要盗车，或是在行驶途中汽车发生碰撞但无法快速通知相关家属这一社会问题，所设计研究的一个车辆监控系统。该系统能够在车辆安全出现问题的时候及时的向车主及家人反应此时车辆的状况，以便了解车辆的现状而采取相应的措施。该设计以STC89C52RC为主控芯片，加之震动报警模块，红外避障模块，以及最重要的GPRS模块，共同搭建一个当汽车在发生碰撞或是发生剐蹭的时候，即使车主不在附近也能尽快了解车辆现状的一个监控系统。本次毕业设计的重点模块是GPRS通信模块，该部分采用SIM300模块作为实验平台。工作过程是，若红外避障传感器或振动传感器检测到信号后，通过I/O端口将高低电平信号发送给单片机，单片机将会对应程序执行相应命令，报警显示发送短信。本设计将为车辆的安全提供一个良好的保障，帮助解决当车辆遇到问题时，相关人员对事故责任作出客观的判定，防止责任不清，无法判断的情况发生。 关键字：单片机，GPRS，传感器AbstractVehicle safety in this graduation design in today's society as the background, when the person is not in the car, anyone leave after the vehicle collision or want to car theft, or car collision while driving but cannot quickly inform related families this social problem, the design research of a vehicle monitoring system. The system can at the time of vehicle safety problems timely response to the owner and family at this time, the condition of the vehicle, in order to understand the present situation of the vehicle and take corresponding measures.With STC89C52RC as main control chip for the design and vibration alarm module, the infrared obstacle avoidance module, GPRS module and, most important, jointly build a when the car collision or cut rub occurs, even if the owner is not in the near can also understand the present situation of vehicle a monitoring system as soon as possible. This graduation design is the focus of the module GPRS communication module, the part adopts the SIM300 module as the experiment platform. Working process is, if the infrared sensor of obstacle avoidance or after vibration sensor detects the signal, through the I/O port will be high and low level signal sent to the single-chip microcomputer, micro controller will corresponding program execution commands, corresponding alarm display text.This design will provide a good guarantee for vehicle safety, help to solve when the vehicle encounters problems, the determination of the relevant personnel shall be responsible for the accident objectively and prevent the responsibility is not clear, could not judge.Keywords: STC89C52RC, GPRS, sensor引言随着国民经济的快速发展，汽车成为越来越多人的代步工具，比起十年前的汽车产量，近几年我国的汽车行业可谓是蒸蒸日上，买车的人越来越多，马路上随处可见的是交通拥挤，交通事故。然而还有一个重要的问题摆在了有车一族的很多人的面前，汽车的停放时的安全问题及遇到事故时的应急处理。据了解，仅西安市的汽车就有200万辆，拥有汽车的家庭超过20%，而西安市的停车场车位却不足40万个，面对相差如此悬殊的供求关系，很多人开始了为车位而奔波的生活。换句话说，停车场的管理水平也是参差不齐，并且价格不菲，更多的车主因为没有车位而不得不将车晚上停在小区门口的车辆行驶道上，严重堵塞了道路，给夜间行车的司机造成了一定的安全隐患。即使这样，车主们还要为车辆的安全而担忧，害怕被其他车辆剐蹭，或是有人恶意破坏。随着汽车的增多，交通事故的发生也随之上升，然而当车辆发生交通事故后，紧急通知家属，并且在发生碰撞时因为要保护现场而造成的交通拥堵，这些都是越来越多的地区所面临的问题。面对这一现状，本课题将研究车辆监测问题，当车辆在没有人的环境下，车主依然能够了解车辆的安全；或当车辆出现故障的时候，也能即使通知车主或其家人，并且客观的保留现场信息，以便采取相应的措施，判定相应的责任分布。1 绪论1.1 GPRS技术：GPRS的全称是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)，它是第二代移动通信中广泛使用的移动业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS不同于以往的其他传输方式，它首先需要被封装，然后才能进行传输，所以传输方式相对安全，但速率受限。分组交换的原理是，数据被分成特定的大小，每段信息前会有报头，根据包头信息指明传输地址。由于信道的分配是有专用的算法解析，从而与主机取得联系。而分组交换采用的是根据每一个数据报接收的信息报头中所包含的信息进行判断，再根据自带的算法选择出最优的信道进行发送数据。这种算法的特点是数据的接收和传输跟信道的选择没有必然得因果关系，所以大大的解放了信道资源，所以分组交换通信的工作方式才能如此恰当的适用于数据业务，更好的利用了信道资源。1.2 车辆监控的目的与需求分析车辆安全问题是汽车最重要的性能问题，车辆安全不光仅限于车辆在行驶过程中所出现的交通事故问题，随着车辆数目的大幅增加，车辆在停放状态下也有可能存在安全问题，该课题就是针对日益增长的汽车数量所带来的问题而进行的研究。传统的车辆安全是在碰撞之后会弹出安全气囊，停车后，有碰撞会发生报警，但是报警并不能解决问题，若车主离车辆距离较远，无法听到报警。亦或是有车辆在蹭车之后离开，车主也无法了解是被哪辆车蹭了，只能自己去支付这些损失。本课题的研究目的有两方面，当汽车在行驶途中若发生碰撞事故，该系统会发出报警，并给提前设定好的手机号发送一条求救信息，并且同时通过串口发送命令启动移动终端，命令摄像头进行拍照，保护现场，以便为事故责任判定或是在有意见冲突时提供客观真实的数据。另一方面，面对当前车多车位少的问题，很多车主不得不将汽车停在无人看管的地方，这样一来当车主在停车离开后，汽车的安全为题就成了未知，这样即使有人划了汽车，车主也无法及时收到信息作出相应的措施。而该系统能够将车辆发生剐蹭碰撞的现场真实的记录并报警发送短信告知车主或家属；在发生事故后，能够及时将事故现场记录，帮助客观地进行责任判定，对于实现安全、规范、畅通的绿色交通具有重大的参考价值。2 车辆监控系统的总体框架该监控系统大体分为采集信号和输出信号两大部分。采集信号部分由振动传感器和红外避障传感器两个模块组成，作为主要的信号输入源，承担着系统最主要的信号接收功能，两种传感器相互协作，确保整个系统检测的准确性。信号输出经过系统算法处理后能由12864液晶显示模块进行显示，显示的内容包括欢迎界面、警告界面等等，系统硬件部分包括：蜂鸣器报警模块，GPRS及串口发送模块。所有模块一起协同工作共同使系统完美运作，系统框架如图所示。 图2-1 车辆监控系统框架避障传感器模块：考虑到汽车模型的美观，该传感器嵌入于该汽车模型的前车灯位置，进而监测汽车的安全距离。当距离较小时，会在12864液晶显示屏上显示警告信息，提醒车距过近。振动传感器模块：振动传感器具有灵敏度，通过多次调整和测量，将传感器贴于车身内部成对角线的两个角，当有人触碰汽车时，振动传感器会检测到振动信号并发送给单片机。该模块用于感知汽车是否处于安全的环境中，在汽车主人离开车身时，能够及时获取汽车当时所处的状态，有人触碰你的爱车意图偷窃时，被车身上防盗器检测到振动信号，这时防盗器就会发出报警。GPRS无线通信模块：该模块用于系统的无线网络通信功能，单片机处理单元通过发送AT命令控制通信状态。串行口通信部分：将需要传输给ARM的信息通过串口发给ARM。3 系统的硬件设计3.1 微控器模块设计3.1.1 微控器的选择方案一：STC89C52RC，该芯片是一款小型性价比较高的单片机。当本款单片机正常工作时，电压范围较宽，可以从2.7V到6V。当晶振取12MHz时，工作状态时的动态电流为5.5mA，非工作状态电流为1mA。并且价格便宜，编程较为简单，下载程序方便。方案二：MSP430，是一款混合型信号处理器。该款处理器具有超低功耗，非常丰富的片内资源，运算速度快，处理能力强的特点，可以将数字电路，模拟电路，微控器共同组合在一块芯片上。方案二的芯片功能更为强大，片内资源更为丰富，能够处理多种信号，但是价格比方案一高出很多，并且就本课题而言，并没有过多复杂的信号需要处理，因此方案一的芯片已足够使用，对比而言，选择方案一的芯片为本设计的微控器。单片机引脚图： 图3-1 单片机管脚图3.1.2 单片机最小系统设计单片机最小系统中晶振电路是非常重要的一部分。本次设计因为需要使用12864液晶屏进行文字显示，所以整个系统对外部时钟的要求比较高，也就是需要较高的同步性。晶振电路是提供一个基本的时钟信号作为系统的输入时钟，晶振为其中的重要元件之一，其中这个系统最核心的功能，能够确定该系统的时钟频率。并且，不同型号的晶振对时间的计算也有着至关重要的影响，所以，选择合适的晶振型号，同样是至关重要的。复位电路的目的是可以随时重新运行系统。因为单片机系统存在很大的不稳定性，这时复位电路就是为了防止系统程序跑飞，并及时进行纠正而设计的。1) 晶振电路的设计晶振电路作为单片机的输入时钟源，是整个系统中最不可缺少的部分之一，它的主要功能是为系统提供一个时钟源。通常对于晶振电路最重要的元件就是晶振，晶振的大小影响着整个系统对于时间的计算，大多数应用电路中使用的是11.0592MHz频率的晶振，其优点是波特率较为稳定，因为本次设计其他模块波特率的需要，所以本次设计所采用的晶振同样是11.0592MHz。晶振电路如图所示。 图3-2 晶振电路2) 复位电路的设计复位电路的设计目的是为了让单片机在启动时，CPU处于初始状态，这样可以防止系统发出错误指令，也可以提高系统的稳定性。复位电路有很多种，本系统采取上电复位，上电复位的原理较为简单，并且操作简单容易实现。因为本系统采用上电复位，当复位按键被按下后电容器短路放电，RST直接和电相连，为高电平他，系统复位。一段时间后充电结束，电流为零，电压也降为零，RST为低电平，单片机开始正常工作。如图所示。 图3-3 复位电路完整的最小系统如图所示 图3-4 单片机完整最小系统3.2 12864液晶显示模块电路设计12864液晶模块的全称是128*64点阵液晶模块的点阵数，能够显示图形和汉字。额定电压是3.0-5V，带有LCD背光，可以与单片机之间是8位或4位并行/3位串行通信，12864液晶个引脚功能如下：液晶1号管脚接地；2号管脚接电源；3号引脚可以调节液晶的对比度；4号引脚可以写数据命令控制，对应单片机P1.4口；5号引脚可以读写命令控制选择，对应单片机P1.5；6号引脚是使能信号命令控制端，是操作时必须使用的引脚，对应单片机P1.6口；7-14号引脚为三态数据线，是并行数据传输口，对应单片机P2口；15号引脚为串并行选择端，对应单片机P1.1口，该系统为并口通信方式所以直接置为高电平；17号引脚接单片机的P1.3口为复位端口，低电平有效复位。  如下图所示：图3-5 液晶显示电路原理图3.3 蜂鸣器报警电路设计蜂鸣器报警模块在本系统中的作用是当振动报警器采集到碰撞信号后蜂鸣器报警模块触发，发出警报提醒。对于本次设计，报警器的反应速度决定了系统的整体表现，所以在程序的编写和安排上需要对其重点考虑，最终得到的处理方式是，将报警器的响应函数放在靠中断触发的传感器函数里，因为对于89C51单片机，中断拥有最高优先级，所以在收到信号后可以在最短时间内进行系统响应，从而使得快速发出报警声音，。本系统采用的是有源蜂鸣器，其特点是发声稳定，输入电流要求小，只需单片机便可驱动，为了能让蜂鸣器更好的工作，本次设计特采用了三极管放大电路，从而能更好的提高电路电流，提高声音质量，当基极为低电平时，电路输出为低，蜂鸣器导通发声，反之亦然。考虑到三极管的特性，特选用了PNP型。结合该特点设计了如下的电路图： 图3-6 蜂鸣器报警电路3.4 振动模块本系统的振动模块采用振动传感器，振动传感器由电陶瓷片和弹簧两大部分组成，当压电陶瓷受到振动，传感器发出信号并输出高低电平，电平信号经过处理后被传送给单片机，由系统算法控制报警的状态及如何进行响应。并且，本次设计所采用的传感器在接入电路时需要对其进行算法预处理，因为一些非连贯的振动可能会造成系统的判断出错从而影响整个系统的判断，造成不必要的报警，而且在实际的应用中，我们也需要避免类似的问题发生，为了提高系统的准确性，我们特意在程序中忽略了一些微小的振动信号，目的就是为了避免错误信息。 图3-7 振动模块接口传感器参数说明：a. 额定工作电压：12Vb. 最低工作电压：5V引线说明：a. 蓝线：接地b. 紫色线：接电源c. 灰线：信号输出线3.5 串口通信串口通信模块是将该系统与ARM机连接起来，使其能够通信的模块，该模块由串口和MAX232芯片及相关外围电路组成。MAX232芯片是基于电脑的标准串口而设计的通信电路。单片机输出的是TTL电平信号，而上位机接收的是232电平，为使它们能够通信，则用MAX232芯片进行转换，使得它们之间的电平匹配。232电平的输入电压范围-15+15，按照其内部芯片的标准将会把输入电平转化为二进制信号，方便上位机识别。该芯片含多个数据收发器，能够快速稳定的进行数据传递，所以被广泛的使用。 图3-8 MAX232引脚图MAX232外围电路与串口通信电路图： 图3-9 串口通信电路图3.6 GPRS模块GPRS模块是本设计中最重要的模块，主要功能是将单片机收到报警信号后，通过该模块发送至提前设定好的手机号上，通知对方该车的实时状况。本次设计采用的是SIMCOM公司的SIM300通信模块，该模块集成了语音通话，短信收发，GPRS网络数据等多种功能，并且，采用了TTL电路与单片机进行通信，方便快捷。SIM300是一款简单易用的并且具有多频段的模块，其界面非常友好，使得其可在全球范围内的DCS 1800MHz、EGSM 900MHz 、PCS 1900MHz三种频率下工作，支持 CS-1、CS-2、CS-3和CS-4四种 GPRS 编码方案。并且能够提供 包括GPRS在内的多种常见的硬件接口。 SIM300模块具有数据输出和调试 两个串口，为用户开发其他产品提供了很多的方便。SIM300模块分为天然焊点和天线连接器两大部分，模块内部使用TCP/IP协议进行通信，为用户开发数据和传输带来了方便，功耗低是该模块的一大优点，非工作模式下耗电量仅为2.5mA。具备多频段功能，报告900和1800，因此被广泛应用。 其主要技术指标如下： a. 内嵌强大的TCPIP协议栈；b. 支持用户定制的MMI和键盘LCD；c. GPRS（class108）标准； d. 尺寸：40mm×33mm×2.85mm；e. 通过AT命令控制；f. 支持电压范围： 3.4V、4.5V；g. 正常工作温度：-2150；h. 限制操作温度：-35-25和5085；i. 存储温度：-4085。该模块如下图所示：图3-10 SIM300模块实物图 在本系统中SIM300模块与单片机的连接通过TX端口和RX端口相互对应，用杜邦线进行连接。连接如下图所示： 图3-11 单片机与GPRS的连接方式3.7 红外避障模块本次设计使用的是E18-D80为红外传感器，是一种集接收与发射到同一模块的传感器。发射信号经过调制，由接收端接收信息，从而在最大程度上减少其他干扰。并且传感器拥有前置透镜，这也使得可以检测到更远的距离。其主要电气特性如下：a. 红线：VCC，+5V；绿线：GND；黄线：OUTb. 响应时间 <2msc. 指向角：15°,有效距离3-80CM可调d. 检测物体：透明或不透明体e. 工作环境温度：-25+55红外避障传感器实物图如下所示：图3-12 红外避障传感器实物图 4 软件设计本系统软件设计分为三大主要部分。单片机的软件设计、单片机与GPRS的通信、信号采集模块。单片机作为程序的主控芯片，所以在设计中作为主要的程序进行编写和开发。并且程序中还需要考虑到采集模块信号的接收，和通信的转换与控制，所以系统有又分为多线程并发控制。这样才能在优先级清楚的基础上对系统进行有条不紊的控制。4.1 STC89C52RC与信号采集模块本模块程序主要包括如何将采集回来的信息反馈给单片机，由单片机对应进行处理。初始化完成后，系统进入监控状态，若此时监测到红外信号则液晶显示警告，提醒车主注意，继续监测是否有振动信号，若检测到有震动，则触发报警，命令GPRS模块发送短信，液晶显示蹭车；若没有检测到红外，直接检测到振动，则直接执行振动触发后的程序；若没有检测到振动，则循环监测红外或振动。流程图如图所示： 图4-1 STC89C52RC主控程序流程图4.2 GPRS与STC89C52RC的通信模块该部分为系统的无线通信模块扩展模块，单片机通过检测碰撞信号，若出现碰撞信号则单片机控制GPRS模块，向设定手机号发送警报短信。程序流程图如图4.2所示。单片机通过发送AT指令先初始化设置GPRS模块的波特率，读取SIM卡电话簿中的存放的维护人员手机号码，发送报警短信。根据系统要求，通信模块收到的每一条指令都必须要以回车符号作为结束。1) 建立连接单片机的TX 与GPRS模块的GRX连接，RX与GPRS模块的GTX连接，并且还需要连接成一个公共地。2) 初始化51单片机发送AT指令，控制GPRS模块，完成系统的启动，完成包括数据流控制、数据位、波特率、停止位、奇偶校验等串口初始化。3) 发送英文短信单片机通过发送AT指令控制GPRS模块发送短信，所使用的AT指令主要有：查询当前服务状态"AT+COPS?"；设置为英文短信发送方式“AT+CMGF=1”；发送短信息长度,"AT+CMGS=*"发送的手机号码，“AT+CMGS="*"”；发送短信息接受标志,“ 0x1a”；流程图如右图所示： 图4-2 STC89C52RC与GPRS通信模块流程图4.3 液晶原理代码分析本次设计采用的是12864液晶显示器，相关的代码指令主要分为两大部分：一部分是写指令代码，另一部分是写数据代码。写指令代码主要是通过P1口对液晶屏的显示位置进行控制，写数据指令主要是通过P2口对显示的内容进行控制。两个指令代码相互协同工作，完成显示过程。写命令是为了对液晶有更好的控制，主要是需要对液晶屏进行一些信号电平的输入与输出。并且可以实时的调整系统的显示状态。 图4-3 LCD写命令函数代码4.4 GPRS原理代码分析本次采用的是SIM300GPRS模块，相关的代码指令主要分为三步：一、设置模块功能为模块发送；二、设置待接收短信的手机号码；三、编写短信内容；四、确认发送短信。在整个通信过程中最需要注意的是整个命令过程的延时控制，为了确保每一步命令都能够正确的被执行，系统必须提供足够的时间间隔。为了能让程序的代码更加的精简，此函数在编写时特地将复杂的模块命令存入数组，待程序中需要用到的时候只需合理的调用相应的命令即可，而串口只需发送指定的命令而不需要重新查找和发送复杂的指令。而且数组的调用也在无形中增加了系统整体的运算速度。从而使系统更快的进行响应，也在两一方面对代码进行了优化。最重要的是 send_ok变量的设置更能在软件层面上对系统命令的发送进行自我检查，当程序运行之初，变量值为0，如果所有命令发送完毕，变量值变为1，未完毕则变为0，从而再次进行检查并发送。所以函数在某种意义上拥有自我监测的功能。5 5 调试与性能测试系统的调试分为硬件和软件两部分内容，首先要保证硬件的完好，才能实现最终系统索要实现的功能，因此整体调试的基础是硬件调试。首先需要检查整个硬件电路是否存在错误链接，短路，虚焊等情况，避免因电路链接造成的问题。其次需要分别检查每一个模块独立运作的使用情况，确保每一个模块在独立运作时能完成相应的功能。最后是系统的联合组网调试，将所有模块组装完成，进行反复的调试，确保没有设计之外的问题，经过多次测试，遇到了很多没有想到的问题，经过代码与硬件的修改，使系统进行了更好的优化，实现了预期的功能。5.1 硬件调试在焊接之前，应先检测各元器件的性能，确定各个元件完好无