毕业设计(论文)-基于北斗导航的校车监控系统的设计Word文档下载推荐.docx
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北斗
II
Abstract
Inrecentyears,therewerenumeroustrafficaccidentsrelatingwithschoolbuswhichhasbeenadverselyeffectsonsociety.Inordertopreventsuchtragediesfromoccurring,weputforwardakindofschoolbusmonitoringsystembasedonbeidounavigationsystemwhichhasdriveridentifyrecognition,peoplecounting,speeddetection,airqualitymonitoringandtheCOMPASSposition.Oncedetectingtheschoolbusworksabnormal,theslavecomputerthatregardsSTM32F4asitscontrollerwillconductsvoicealarmtoremindthedriverandsendtheinformationtotheschoolbusmonitoringcenterthrougtheGPRSmodule.Onthelabviewplatformofthemastercomputer,itcanachievesthereal-timedisplayofthepresentrunningsituationoftheschoolbusandmonitoringit.Thus,thepropertyandcasualtiesoftheschoolbuscanbeaviodedeffectively.
Keywords:
Theschoolbus;
GPRS;
Monitoring;
beidou
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文的主要工作 2
第二章系统方案设计 3
2.1系统总体方案 3
2.2系统功能介绍 4
2.3主控芯片介绍 4
第三章 系统设计与实现 6
3.1硬件电路设计 6
3.1.1密码按键模块 6
3.1.2人数检测模块 6
3.1.3温湿度检测模块 7
3.1.4北斗模块 7
3.1.5语音模块 8
3.1.6GPRS模块 9
3.1.7运动传感器 10
3.2软件系统设计 10
3.2.1上位机设计 10
3.2.2下位机设计 11
第四章系统测试 12
4.1系统使用说明 12
4.1.1下位机操作 12
4.1.2上位机操作 13
4.2系统测试结果与分析 14
第五章 总结和展望 17
参考文献 18
致 谢 19
III
第一章 绪论
1.1课题研究背景
2011年11月16日,甘肃省一台载有学生的车子在榆林子镇发生车祸,导致64人伤亡。
2011年12月12日,江苏洪某因操作不当,导致载有首羡镇中心小学学生的苏CR1836号大型客车翻倒在西边水沟里,结果使得乘坐在车内23人死伤。
2012年12月24日,江西省一辆接送幼儿园学生的校车侧翻进水塘。
当场造成石童家村3名学生不幸去世,另有8名儿童经抢救无效死亡。
近些年,校车事故发生频繁,究其原因有几下几点:
1,校车司机在驾驶车辆的过程中存在不当行为。
比如超载,超速违规行为,为了赶时间,不按规定的路线行驶,抄不安全的近道,小道行驶。
同时,有时候校车司机不在,学校临时把校车安排给没开校车经验的人开,增加了风险。
2,原先有关校车安全驾驶的法律法规不完善,没有把相关的责任具体下去,使得校车安全问题没有有效的监管起来,存在不安全的车辆充当校车使用和校车司机没有专业驾驶校车的知识等问题。
不过在2012年国务院针对校车安全问题,专门颁布了相关的法律来约束校车安全的驾驶。
3,校车安全监管难。
尽管相关的法律已经颁布,当要想真正的把校车安全监管起来,需要大量的人力和物力,在现实生活中实施起来比较困难,
从而导致了校车监管存在不到位的现象。
校车交通事故的发生,给学生们的生活带来了严重影响了,也给家长带来无法弥没的精神痛苦,给学校和社会造成了许多直接和间接的不好的影响影响。
长期以来校车超载超载成为了一个难题,以及驾驶员违章驾驶,超速行驶,尽管校车规范早已颁发,但由于很大的人力物力来监管,导致执行十分的困难,有很多漏洞存在。
因此,寻找一种有效,便捷的监控系统是当务之急。
1.2国内外研究现状
在国外:
日本一名藤井幸二的大学教授主要致力于无线传输。
目前致力于基于无线传输的校车技术研究,以便检测校车在道路上出现意想不到的情况。
位于美国的堪萨斯区域有147套无线装置安装应用于校车上面,每辆校车配备无线电按钮标签,司机和技工还配备了一个便携的射频读写器。
司机也可以通过读写器把问题直接输入,在紧急情况下能及时像指挥中心或其他车辆求帮助。
在国内:
针对校车的安全状况,各公司提出了自己的校车监控方案,例如:
19
无锡华夏数智信息技术有限公司主要采用的是车载视频监控,通过在车上安装车载硬盘录像机,北京保全安防科技有限公司则基于3G无线高速传感技术,结合GPS导航设计。
然而,在设计关于如何安全预警,如何合理的利用监控人员,不至于造成某些人员无事可干的现象,又防止事故发生时无人监控的现象等等方面还尚有不足,另外由于我国处于发展阶段,资金问题也是一个考虑的问题,本系统则是对以上情况设计的。
1.3本文的主要工作
STM32F4核心平台各功能模块能正常运行;
对一些突发事件,如超速、空气质量、超载等情况能实时做出处理;
Labview平台设计的系统能实时接收数据并处理数据,在地图上能显示校车的正确位置,且有不同的显示比例,能够更加精准的得到校车的位置,便于管理员监控管理。
本文基于北斗导航的校车监控系统的设计。
论文的主要研究内容与结构安排如下:
第1章,介绍了课题的研究背景和国内外研究现状。
第2章,系统方案设计。
第3章,系统设计与实现。
第4章,系统测试。
第5章,总结和展望。
第二章系统方案设计
2.1系统总体方案
本设计系统以STM32F4为控制核心,综合考虑了STM32F4的性能、系统成本及实际使用等方面的因素。
同时考虑操作简单、方便,设计了基于北斗导航的校车监控系统。
该系统由:
核心器件STM32F4、密码按键、液晶、GSM短息接发模块、GPS导航模块,测温湿度模块,测翻撞模块,后台监控系统等组成。
系统可分为上位机跟下位机。
系统总体结构如图2.1所示。
图2.1系统总体结构
下位机总体结构如图2.2所示。
图2.2下位机总体结构
上位机总体结构如图2.3所示。
图2.3上位机总体结构
2.2系统功能介绍
以STM32F4为核心,通过密码验证模块,判断驾驶员是否是这辆车的司机;
若驾驶人资格检测未通过而开启了汽车,GPRS模块将发送短信给相关部门报告其位置。
以北斗模块为核心进行测速,设计超速语音报警系统。
通过3轴线性加速器了解校车不同方位的加速度,以实现对校车是否翻车进行监控等功能。
通过温度及空气质量传感器,感应车内的温度及空气质量,通过红外对管模块实现人数检测,进而了解是否超载,另外,当发生超速、超载、翻车等事件时,系统将通过GPRS模块,通过GPRS传输的形式向后台发送校车当前坐标、速度和人数等信息;
后台得到GPRS模块传来的数据后,可自动显示出校车的位置,并对校车内的情况做出相关报告,从而实现管理与监控。
2.3主控芯片介绍
本系统主控芯片为STM32F4。
该芯片程序零延迟是由于先进的技术,使工作效率大大提高,从而充分发挥了cortext-m4性能。
同时它和STM32F2系列产品兼容,方便用户扩展兼容性或升级意法半导体的产品,并保持硬件兼容性。
具备了新的DSP和FPU指令,高达168MHZ的性能将数字信号控制器的应用与产品的快速开发提升到了一个新的台阶。
加强控制代码执行速度和算法的效率。
采用先进技术和自适应实时加速器,从而能够并行处理程序执行与数据传输,而
数据传输速度可以达到-90nm工艺,使用ST的ART加速器使得其性能大幅提高,
.4所示:
FLASH存储器存储能力达到1MB,硬件处理器定时器最大频率可达168MHz,拥有随机数发生器高达32位和32位RTC拥有日历功能,工作电压最低可达1.8V,最高电压可达3.6V,SPI速度可达10.5Mbits/s,高效的执行速率为本系统的实时性提供了保障,也正因为此原因我们选择了它。
其最小系统如图2
图2.4STM32最小系统图
第三章 系统设计与实现
3.1硬件电路设计
3.1.1密码按键模块
司机必须输入密码才能使用校车,开车前得在液晶随机显示出10个按键上输入密码,当连续3次输入错误密码,就只有管理员才能开启。
当处理器判断密码正确,然后通过继电器打开电磁锁,从而达到校车锁的目的。
其原理如图
3.1所示。
3.1.2人数检测模块
图3.1密码按键模块示意图
采用红外对管来实现人数检测,当红外发射管发射红外线照射红外接收管时,红外接收管的电阻比无红线外线照射的时候小,与其串联的的电阻所分的电压就会变大,在接收管的内部集成了一个电压比较器与其相连,这样再通过与一个基准电压比较,电压比较器输出高电平,反之则输出低电平。
将这个外部电平信号送入CPU处理,最后在tft9320的液晶上可以看到当前的人数。
人数检测原理图如下图3.2所示,在校车门边安装两个红外对射管,通过红外对射管检测到的顺序不同来确定上下车。
r1100
c5100u
r427k
P2
jieshouguan1
P3
VCC3.3
Header2
r8100
C10
Cap0.1uF
c9100u
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- 毕业设计 论文 基于 北斗 导航 校车 监控 系统 设计