基于mc55的汽车燃油量监控系统毕业设计(论文)(编辑修改稿)

基于mc55的汽车燃油量监控系统毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

用方便，有 很高的应用价值和市场价值。 本章完成工作 本设计是以单片机操作系统为软件平台，对嵌入式系统进行体系结构研究和应用研究。 主要包括单片机系统的特点、硬件电路设计和实现、操作系统定制方法，设计开发出一套基于 GPRS 模块的嵌入式通信监控系统，实现系统与手机进行稳定的中英文短信通信 [4]。 本论文分为五部分，论文组织如下： 第一章为绪论，介绍了课题研究的背景及意义、国内外研究现状以及文章的组织结构。 第二章介绍了单片机操作系统，探讨了其核心特性、驱动程序架构、中断处理、实时特性、嵌入式系统支持等。 第三章为系统 的硬件设计和实现，主要介绍了处理器的特点、 GPRS 模块的选型、 MC55 模块的性能参数，同时详细探讨了 MC55 接口电路 [3]。 第四章为系统软件设计，详细介绍了操作系统定制过程和应用程序的设计。 第五部分为结论，对所做工作进行了回顾，指出研究中还需深入的工作，明确了下一步要研究的方向和重点。 本章小结 本章介绍了 汽车燃油监控 系统研究的背景和意义、国内外研究现状，并结合实际项目阐述了项目的实际内容和本论文的组织形式。 浙江大学城市学院毕业论文 第 2 章 硬件设计和实现 第 2 章 硬件设计和实现 功能需求与系统总体设计 系统总体设计需要根据系统的 功能而制定。 经过调研，汽车燃油监控系统要实现的功能有以下几种： 采集功能：通过流量传感器进行数据采集， F110 信息输出：终端对定位信息采集、处理、打包，通过 GPRS 模块发给监控中心。 接收定位信息指令：发送到手机，使之最快最准确得到燃油消耗量 数据库管理功能：能够实时地存储车辆的定位信息，并在必要的时候对船舶信息按照日期进行回收。 根据以上功能需求，本课题所设计的船舶导航定位系统主要由 Samsung S3C2410 处理器、电源模块、外部 RAM、 GPRS 模块、 GPS 模块、 LCD、触摸屏、串口等组成。 它应用地理信息系统 GIS、无线通信网络 GSM/GPRS 以及计算机数据库管理系统相结合形成一个 GPS/GIS/GPRS 综合服务网站 [6]。 船舶导航定位系统的总体构成如图 所示。 图 汽车燃油监控 系统 图 单片机 传感器 电源 显示 无线 GPRS 浙江大学城市学院毕业论文 第 2 章 硬件设计和实现 对于本次毕业设计来说，重点放在通信功能的设计和实现上，所以主要是对GPRS 模块的开发研究。 本设计实现通信功能。 GPRS模块 GPRS 模块选型 GPRS 技术把 Inter 的通讯方式引入到了无线通讯领域，实现 了无线网络与有线网络的互连。 无线用户可以很方便地采用熟悉的标准 TCP/IP 通讯模式与Inter 直接交换数据 ,也就应运而生了 GPRS 终端产品。 GPRS 通信模块就是为使用 GPRS 服务而开发的无线通信终端设备 [5]。 因此在开发 GPRS 终端产品的时候，就面临着如何选择一个低成本、易开发的 GPRS 通信模块的问题。 目前市场上 GPRS 模块有很多。 从功能来分， GPRS 模块可以分为两类：通用的 GPRS 模块和内嵌 TCP/IP 协议栈的 GPRS 模块。 GPRS 模块 这一类模块的特点是只支持 GPRS 和短消息收发 模式，本身不具备 TCP/IP 协议处理功能。 应用此类模块时，终端软件基本要能处理 PPP 拨号和网络协议。 当处理能力不强或没有操作系统时，需要用户自己开发或者移植一些协议，编程实现 GPRS 的拨号上网、 PPP 配置并最终建立 TCP/IP 网络节点，实现 GPRS 的附着和激活过程，此后才能与 Inter 通信。 因此用户的开发任务较重，有时甚至超过了应用本身的工作量。 此类模块的代表为 Siemens 公司的 MC35， Sony Ericsson 公司的 M47， Motorola 公司的 G18， Wave 公司的 Q2403 系列等。 2. 内嵌 TCP/IP 协议栈的 GPRS 模块 这一类模块是在通用 GPRS 模块基础上内置 TCP/IP 协议实现的，用户一般只需调用相应的 AT 命令对其进行设置，模块自身就会完成 GPRS 网络和 Inter 的互连，然后实现数据传输，开发过程比较简单 [7]。 主要代表如 Siemens 公司的 TC4MC55/MC56， Sony Ericsson 公司的 CR47/48， Motorola G20， SIMCOM 公司的SIM100， BenQ 公司的 M22 等。 随着 GPRS 技术的不断发展， GPRS 模块的功能越来越强大，成本却越来 越低，即使一个带有 TCP/IP 协议处理功能的 GPRS 模块的价格也只需约 5 百元人民浙江大学城市学院毕业论文 第 2 章 硬件设计和实现 币甚至更低，价格渐与通用 GPRS 模块趋同。 故通用的 GPRS 模块已变得无多少实用价值了。 综合考虑成本及开发难度，做无线数据传输开发时选用内置 TCP/IP协议栈的 GPRS 模块才是明智之举。 经过综合考虑价格和性能，本设计采用 Siemens公司开发的当前市场上尺寸最小的三频模块 —— MC55 模块 [9]。 MC55 性能参数 （ 1）频带： ☆ GSM/GPRS 900/1800/1900MHz （ 2） GPRS 连接 ☆ 支持 GPRS class10/station class B ☆ 符合 GSM phase 2/2+ （ 3）标准 AT 指令控制（ 、 ） （ 4） Inter： ☆ 通过 AT 指令控制的 TCP/IP 协议栈 ☆ 服务： TCP， UDP， HTTP， FTP， SMTP， POP3 （ 5）功耗： ☆ Class 4(GSM 850MHz 和 EGSM 900MHz 时 2W) ☆ Class l（ GSM 1800MHz 和 GSM 1900MHz 时 1W） （ 6）输入电源： ☆ ~ （ 7）功耗： ☆ 关机状态 50uA ☆ 睡眠状态 ☆ 通话状态 (平均 )260mA ☆ GPRS class 10(平均 )450mA （ 8）温度范围： ☆ 正常操作： 20176。 C~+700176。 C ☆ 操作限制温度： 25176。 C ~20176。 C 和 55176。 C~75176。 C ☆ 关机： +800176。 C 浙江大学城市学院毕业论文 第 2 章 硬件设计和实现 ☆ 存储温度： 40176。 C ~+85176。 C （ 9）物理特性： ☆ 尺寸： 35*325* ☆ 重量： （ 10） GPRS 数据传输： ☆ GPRS class 10：下载时最大 ，上传时最大 ☆ 移动台 class B ☆ 支持 PBCCH（ Packet Switched Broadcast Control Channel) ☆ 编码方式： CS1CS4 （ 11） CSD 数据传输： ☆ 最大 ☆ ☆ 非透明传输模式 ☆ 支持 USSD(Unstructured Supplementary Services Data) （ 12） WAP： ☆ 支持 WAP （ 13） SMS 消息： ☆ 点到点发送 (M0 和 MT) ☆ SMS 小区广播 ☆ Text 和 PDU 模式 ☆ 传输 SMS 通过 CSD 还是 GPRS 由用户定义 （ 14）传真： ☆ Group 3， class 1， class 2 （ 15）语音特性： ☆ 语音编码模式： HR、 FR、 EFR、 AMR ☆ 回声消除 ☆ 噪音消减 （ 16）接口： ☆ 天线焊接盘 浙江大学城市学院毕业论文 第 2 章 硬件设计和实现 ☆ 单个 50 管脚板对板连接器 ☆ 电源连接 ☆ 话音： 2 路模拟话音接口， 1 路数据话音接口（ DAI） ☆ SIM 卡接口 ☆ 2 个串口 (ITUT ) ☆ 电池充电器 MC55模块接设计口 MC55 的功能构成框图如图 所示，主要由四部分构成：基带控制器、 GSM射频部分、电源部分和 FLASH/SRAM 存储器 [11]。 基带控制器是整个模块的核心，控制模块内各种信号的传输、转换、放大等处理过程；射频天线部分主要实现信号的调制与解调和外部射频信号与内部基带处理器之间的信号转换 ；匹配电源为处理器以及射频部分提供所需的电源： 50Pins 的 ZIF 插座为用户提供包括电源、数据输入输出、 SIM 卡音频接口和控制等的接口。 依据系统功能需要，为各功能单元设计了相应的电路，以实现模块开启及关闭、工作模式选择、状态指示、语音通信和 GPRS 数据通信等功能。 图 MC55 功能框图 下面就各个主要功能的电路进行介绍： C 浙江大学城市学院毕业论文 第 2 章 硬件设计和实现 电源及启动电路 MC55 要求 1— 5 引脚 BATT+所需的电压为 — ，典型值为 ，瞬间电流能够承受 2A， 这需要在设计主板的时候考虑：（ 1） MC55 将是消耗主板电流的一个重要部分，系统设计时要选用可靠的电源芯片，本设计中用 LM2576S 芯片，电源电路如图 所示。 （ 2） PCB 布线时适当加粗 GPRS 布线，缩短供电信号线长度。 （ 3）必要处加散热过孔。 图 MC55 电源电路 MC55 启动有 3 种方式：（ 1）将上电信号线 /IGT 设置为低电平（正常模式）；（ 2） 使用 POWER 信号线触发模块上电 （ 充电模式 ）；（ 3） 设置 RTC 触发模块上电 (报警 模式 )[12]。 在 本设计中采用第 1 种方式启动。 模块关闭 关掉 MC55方法也有多种，最安全的方法是用软件关机，即发送指令 AT^SMSO关机。 只有在出现严重错误（软件关机超过 5 秒没有响应）时，才建议使用/EMERGOFF 信号硬件强制关机。 另外，在出现低压或者高温等异常情况的时候，模块也会自我保护，断掉电源。 数据通信电路 MC55 具有两个非均衡异步串口（ ASC0、 ASC1），是设计为 DCE 来用的，可以双向传输 AT 指令和数据。 两个串口符合 ITUT RS232 接口电路标准，工作在 CMOS 电平 ()。 所有的 ZIF 接口上的 RS232 信号都是低电平有效。 数据接口配置为 8 位数据位、 1 位停止位、无校验位，可以以 300bps~230kbps 的比特浙江大学城市学院毕业论文 第 2 章 硬件设计和实现 率运行。 两个串口都支持 RTS0/CTS0 硬件握手和软件 XON/XOFF 流控制。 串口 0（ ASC0）可以实现语音呼叫、 CSD、传真、 GPRS 服务，也支持多路复用模式，满足设计需要，由于电平和嵌入式板子不同，所以需要进行电平转换，本设计中用 MAX3238S 来转换，其转换电路如图 所示。 图 MC55 电平转换电路 SIM 卡电路 MC55 基带处理器 中 集成了一个与 ISO 7816 IC Card 标准兼容的 SIM 接口，SIM 卡的引脚定义如表 所示。 表 SIM 引脚定义 信号 I/0 功能 CCVCC I SIM 卡电源信号（模块提供） CCRST I SIM 卡复位信号（模块提供） CCCLK I SIM 卡操作时钟 CCGND 电源地 CCVPP 未连接 CCIO I/O 双向串行数据线 CCDET1 连 CCVCC CCDET2 I SIM 卡状态信号连 CCIN 设计中注意事项： 为了符合 EMC 设计要求， SIM 卡座和 MC55 的 boardtoboard 连接器的管脚之间的线不能超过 200ms 长。 为了防止 CCCLK 和 CCIO 之间的 crosstalk，这两条线不能布的太近，一个好浙江大学城市学院毕业论文 第 2 章 硬件设计和实现 的办法就是在两条线之间布 CCGND 线来达到屏蔽作用 [13]。 MC55 的其它电路 MC55 的其它电路详见附录 A。 单片机 部分 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。 尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件： CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。 同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。 而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数。