毕业设计论文-基于arm的智能公交车载终端的设计

毕业设计论文-基于arm的智能公交车载终端的设计内容摘要：

S拨号连接发送：AT+CIPSTART=TCP,8080回车（其中IP 地址为公网IP）命令正确且成功返回：回车OK 回车回车CONNECT 回车命令不正确返回：回车ERROR 回车失败则返回：回车OK 回车（延迟）回车STATE: state回车（延迟）回车CONNECT FAIL 回车其中state可以取值如下：IP INITIALIP STARTIP CONFIGIP INDIP GPRSACTIP STATUSTCP/UDP CONNECTINGIP CLOSE若命令返回正确，则连接网络成功，GPRS 模块进入透明传输模式，可以进行数据传输了。 透明传输模式和命令模式的转换GPRS 模块中，打电话和读GPRS 信号强度的操作需要发送AT 命令，是在命令模式下进行的，所以在数据传输过程中，当需要打电话或读信号强度时，需要使GPRS 模块从透明传输模式转变为命令模式。 下面以打电话为例，介绍一下发送命令步骤：1）退出透明传输模式发送：+++返回：回车OK 回车2）拨打电话发送：ATD 电话号码。 回车拨打成功返回：回车OK 回车对方挂断返回：回车NO CARRIER 回车对方无人接听返回：回车NO ANSWER 回车对方占线返回：回车BUSY 回车没有拨号音返回：回车NO DIALTONE 回车3）通话完毕后返回透明传输模式。 发送：ATO 回车成功返回：回车CONNECT 回车失败返回：回车NO CARRIER 回车3 智能公交车载终端设计由上文可知，系统设计工作主要包括两大部分：(1)智能车载终端设计(2)数据中心管理软件设计。 由于数据中心管理软件设计属上层应用软件设计，并且设计过程与智能车载终端设计完全分离，本文以下部分将只重点对智能车载终端设计与开发进行论述。 设计与开发进行论述。 智能车载终端总体设计如上文所述，智能车载终端是一款以ARM处理器为核心，利用GPS、GPRS等先进技术，集车辆实时监控、正点考核、紧急事件报警等功能于一身的专为公交车辆设计的嵌入式智能终端产品。 它是整个智能公交系统的数据来源，也是车载功能的执行者，因此它是整个系统是的重要组成部分。 车载终端主要实现的功能包括：到站自动播报到站提示音，出站自动播报出站提示音；定时向数据中心发送车辆位置信息，实现中心对车辆的监控；能够任意设置站点为考核点，对车辆运行正点情况进行考核；液晶屏幕实时显示时间、车辆运行速度、当前停靠站点等信息；按键控制特殊语音播报、背景音乐播放；按键控制紧急情况报警短消息发送；驱动车载LED屏，实现站点名称、广告语的显示。 根据功能要求，我们在设计中将终端分解为如下几个模块：(1)ARM中央处理器模块(2)GPS定位模块(3)GPRS无线通信模块(4)语音及功放模块(5)LCD液晶显示模块(6)键盘控制模块(7)电源模块(8)串口及其它外围电路模块．语音模块GPRS模块GPS 模块电源模块晶振复位 电路终端系统结构框图如图3．1所示LCE显示ARM处理器LPC2124其他外围电路图3．1 智能车载终端结构框图3．2主要模块基本功能介绍整个智能车载终端分为若干功能模块，每个模块除完成自身功能外，还配合其它模块共同工作，实现车载终端整体功能。 (1)ARM中央处理器模块：作为车辆终端核心控制模块，完成GPS数据的提取解析，经纬度数据匹配，GPRS无线通讯、语音播放控制等功能。 高性能高可靠性的ARM处理器选取是系统稳定运行的关键。 (2)GPS定位模块：通过不断的接收卫星传来的导航电文，为系统提供经纬度、时间、速度等信息。 (3)GPRS无线通信模块：系统的数据传输模块，将车辆定位信息等通过GPRS网络发送至车辆调度中心，实现实时监控等功能。 (4)语音及功放模块：提供高质量、高清晰的语音及音乐播放功能。 (5)LCD液晶显示模块：实时显示当前时间、车辆当前所在站点、车辆当前运行速度等信息。 (6) 键盘控制模块：为使用者提供简洁方便的设备操作方式。 (7)电源模块：为系统多个功能模块提供适当的工作电压，保证各功能模块的稳定工作，本终端中需要提供的电压分别有1．8V、3．3V、4．2V、5V、12V。 3．3主要芯片及模块选型 MCU芯片LPC2124是PHILIPS公司生产的单片32位ARM微控制器，是基于一个支持实时仿真和跟踪的16／32位ARM7TDMI．S CPU，并带有256KB的嵌入的高速FLASH存储器。 LPC2124具有非常小的64脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位ADC、PWM输出、46个GPIo以及多达9个外部中断使它们特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和电子收款机(PoS)。 由于内置了宽范围的串行通信接口，它们也非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软件调制解调器以及其它各种类型的应用。 LPC2124特性如下：(1)16／32位ARM7TDMI．S核，超小LQFP64封装；(2)16 kB片内SRAM；(3)256 kB片内F1ash程序存储器，128位宽度接口／加速器可实现高达60MHZ工作频率：(4) 可加密。 全球首个实现可加密的ARM微控制器；(5)通过片内boot装载程序实现在系统编程(IsP)和在应用编程(IAP)。 (6)512字节行编程时间为1ms。 单扇区或整片擦除时间为400ms；(7)Embedded ICE可实现断点和观察点。 当使用片内Real Monitor软件对前台任务进行调试时，中断服务程序可继续运行；(8) 嵌入式跟踪宏单元(ETM)支持对执行代码无干扰的高速实时跟踪；LPC2124具有的1 6K静态RAM，可以用作代码和数据的存储，支持8位、16位和32为访问。 LPC2124集成的一个256K的FLASH存储器，可以用作代码和数据的存储。 对FLASH存储器的编程可以通过几种方法来实现：(1)通过JTAG接口；(2)通过ISP和URATO；(3)通过在线应用编程(IAP)。 GPS模块系统GPS模块采用HoLux的GR87模块。 HOLUX GR87 Sirf3代GPS模块采用SiRF第三代高灵敏度、低耗电量芯片StarIII，内建ARM7TDMI CPU可符合模块需求，具备快速定位及追踪20颗卫星的能力，内置标准陶瓷GPS天线模块，并预留外接口。 体积超小，仅25252mm。 芯片内建200000个卫星追踪运算器，大幅提高搜寻及运算卫星讯号能力。 内建wASS／EGNoS解调器。 低耗电量，具备有省电模式(Trickle．Power)功能，以及在设定的时间才启动的定时定位(Push．to．Fix)功能。 支持NMEAOl 83．22版本规格输出。 该模块的应用范围主要包括：车用导航、航海导航、舰队管理、基地服务、自动驾驶、个人导航、旅游设备、轨迹设备、系统及绘图应用程序。 GPRS模块系统GPRS模块选用SIMCOM有限公司提供的SIM300C模块。 SIM300C是小体积即插即用模组中完善的三频／四频GSM／GPRS解决方案。 使用工业标准界面，使得具备GSM／GPRS900／1800／1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。 SIM300C的优良性能让它应用于许多方面，例如WLL、M2M、手持设备等。 SIM300C外形尺寸为40332．85mm，支持用户定制的MMI和键盘／LCD，内嵌强大的TCP／IP协议栈，具有标准的AT命令接口，能够以小尺寸和低功耗实现语音、短信和GPRS数据传输等业务。 模块通过串口进行数据的通信，通信速率最快可以达到115200b／s，模块与控制器间通信协议是AT命令集，其中大部分是符合协议“AT mand set for GSM Mobile Equipment(ME)(GSM 07．07 version 6．4．0 Release 1997)’’的，也有一些是SIMCOM自己定义的AT命令。 语音模块为了保证良好的音质，本系统采用wTM．SD高音质MP3模块，为终端提供语音及音乐播放功能。 WTM．SD模块是一款可重复擦写语音内容的大容量存储类型的语音模块，外挂体积小巧的最大容量为1GB的Micro SD卡存储器，支持加载wAv格式语音文件和MP3格式语音文件。 WTM．SD模块采用DIPl6直插形式封装，有MP3控制模式，按键一对一控制模式，按键组合控制模式，并口控制模式以及二线串口控制模式等控制模式。 WTM—SD模块的主要应用领域包括汽车电子(防盗报警器、倒车雷达、GPS导航仪、电子狗、中控锁)、智能家居系统、家庭防盗报警器、医疗器械人声提示、音乐播放、家电(电磁炉、电饭煲、微波炉)、娱乐设备(游戏机、游乐机)、学习模型(早教机、儿童有声读物)、智能交通设备(收费站、停车场)、通信设备(电话交换机、电话机)、工业控制领域(电梯、工业设备)、玩具等。 液晶显示系统采用金鹏电子C系列液晶模块OCMJ2木8C。 该C系列中文模块可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。 提供三种控制接口，分别是8位微处理器接口，4位微处理器接口及串行接口。 所有的功能包括显示RAM、字型产生器，都包含在一个芯片里面，只要一个最小的微处理系统，就可以方便操作模块。 内置2M位中文字型ROM(CGROM)总共提供8192个中文字型(1616点阵)，16K位半宽字型ROM(HCGROM)总共提供126个符号字型(1 68点阵)，6416位字型产生RAM(CGRAM)，另外绘图显示画面提供一个64256点的绘图区域(GDRAM)，可以和文字画面混和显示。 提供多功能指令：画面清除(Display clear)、光标归位(Return home)、显示打开／关闭(Display on／off)、光标显示／隐藏(Cursor on／off)、显示字符闪烁(Displaycharacter blink)、光标移位(Cursor shift)、显示移位(Display shift)、垂直画面卷动(Verticalline scroll)、反白显示(Byline reverse display)、待命模式(standby mode)。 3．4本章小结本章根据系统设计需求，提出了整个智能公交系统及车载终端的总体设计方案。 着重介绍了智能立法终端的总体设计，给出了终端系统结构框图，并对各模块功能及重要芯片的选型进行了介绍。 4 智能公交车载终端硬件设计由上章可知，智能车载终端的设计由电源模块、ARM中央处理器模块、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、语音及功放模块、LCD液晶显示模块、键盘控制模块、及其它外围电路模块部分组成。 在本章中，将对各模块硬件电路设计及功能实现进行详细的介绍，并对硬件电路设计中需要注意的问题进行讨论。 4．1电源模块设计稳定可靠的电源是整个系统正常工作的保证，电源的提供必须考虑到硬件系统各个模块的供电标准。 本系统中车载终端需要提供稳定电源的模块有LPC2124处理器、GPRS模块、GPS模块以及LCD模块等。 电源的设计应当同时考虑功率、电平及抗干扰等问题。 对系统各芯片及模块的供电要求进行分析，可以得出系统电源需要提供包括12V、5V、3V、。 12V为功放电路工作电压，、／O口及内核电压。 电源模块是车载终端中的供电部件，设计时考虑主要作为车载应用，可直接采用汽车上的电瓶12V电压，通过7805电源芯片转变为标准的5V电压，．8V。 4．2 ARM微控制器模块微控制器(MCU)是系统的核心，也是实现系统功能的关键，适当的微控制器的选取，不仅能够大大提高系统性能，还能够最大程度上保证系统稳定可靠的运行。 现在市面上的MCU种类繁多，价格和性能也是千差万别，MCU的范围包括了从成本低于20美分的非常简单的家庭应用型MCU到20美元的控制工业机械主要器件的32位MCU，分辨出哪种才是适合系统应用的MCU是一个关键的问题。 选择一款MCU时，我们需要考虑的因素有以下几个方面：第一，MCU的电源范围、工作频率。 MCU对电源的要求需要与系统中其它大部分部件对电源的要求一致；第二，MCU的I／O口、定时器、中断等资源数目。 需要满足系统的要求，避免资源的浪费；第三，MCU的吞吐量。 符合MCU对系统执行控制时的处理能力；第四，MCU的极限性能。 能够在系统可能处于的极限工作环境中正常运行，如低温或高温环境；第五，MCU的抗干扰性能、加密性能、程序写入方式等；第六，MCU的市场价格。 在产品的设计中需要严格的控制产品成本，固价格也是MCU选取中的重要一点，需要选取具有高性价比的MCU芯片。 综合考虑以上因素及本系统对控制器的要求，我们选用了ARM9微处理器LPC2124作为系统的微控制器。 作为整板的主控制器，LPC2124是整个电路系统的核心，以LPC2124为核心的中央处理器模块设计则是决定整个硬件电路成败的关键，ARM微控制器模块设计主要包括电源、时钟及复位电路、调试与测试接口及ARM芯片接口电路四大部分。 时钟及复位电路目前所有的微处理器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作。 LPC2124可使用外部晶振或外部时钟源，内部PLL电路可调整系统时钟，使系统运行速度更快。 本电路中，LPC2124使用微控制器内部的晶体振荡器设计时钟电路，用1 M电阻并接到晶振两端，使系统更容易起振。 ，同时能够支持LPC2124内部的PLL功能和ISP功能。 另外，微控制器在上电时的状态并不确定，这将造成微控制器不能正确的工作，为了解决这个问题，所有微控制器均需要一个复位逻辑，负责将微处理器初始化为某个确定的状态。 一些微处理器在上电时自身会产生复位信号，但大多数微控制器需要外部输入这个信号，本终端微处理器LPC2124即属于后者。 针对LPC2124来说，I／～3．6V，故复位门槛选择为2．93V，复位芯片选用SIPEX公司的SP708S。 该芯片属于微处理器。