车联网的物流车载终端系统设计
为了满足物流车辆在运输过程中，使司机实时掌握载物车厢的货物情况以及本车辆的行驶情况的需求。以IAR为开发平台，以CC2530芯片为主芯片设计一款基于车联网的物流车载终端系统。选用DHT11（温湿度传感器）、MQ-2（烟雾传感器）采集物流车辆的温湿度信息和烟雾、可燃气体异常情况；选用UBLOX的GPS模块采集物流车辆的经纬度、运行速度。利用ZigBee的自组网功能（选择点对点的通信方式），将各个终端节点的传感器采集到的数据发送到协调器上，通过LCD显示。测试结果表明，基于车联网的物流车载终端系统能够为用户提供一种可靠、廉价的车辆信息采集方法。关键词 CC2530，ZigBee网络，DHT11，物流车辆，MQ-2，GPS
目 录
一、引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 课题来源 3
二、系统总体结构 3
2.1传感器技术 4
2.2 ZIGBEE/IEEE802.15.4标准 5
2.3 GPS全球定位技术 9
三、硬件系统设计 11
3.1 硬件总体结构 11
3.2 主控部分 13
3.3 数据采集部分 20
3.4 信息显示部分 24
四、软件系统设计 25
4.1 协调器的软件设计 26
4.2 路由器的软件设计 28
4.3 终端的软件设计 30
五、系统测试 31
5.1硬件实物 32
5.2 系统测试及调试 32
总 结 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
附录 40
一、引言
1.1 课题背景
根据国际电信联盟零五年关于车联网的年度报告，特别是近几年世界各国都加大对物联网行业的投入力度，在可预见的未来，物联网领域一定会大热。物联网有其独特的优势：智能化、自动化带来的对人们生活和经济的极大提。车联网就是物联网技术运用于车辆领域的衍生[1]，车联网的理想目标是解决交通难题、优化人们的驾驶体验。一般来说，车联网就是将在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
道路上行驶的各个车辆的位置、速率和预定路线等信息集合起来，通过一个大型的处理器去处理分析[2]，计算得到各个车辆的最佳行驶规划。
在传感器技术、无线单片机CC2530、ZigBee自组织网络[3]、无线通信以及GIS等技术的快速发展和成熟的大趋势下，促使越来越多的车联网技术产品出现。人们可使无线传感器构成数据采集模块，负责采集车辆的温湿度、行驶速度以及位置信息；主控模块直接控制调用其它各个子模块保证其正常有序工作；以ZigBee自组织网络为核心的无线通信模块负责采集到的数据发送到驾驶室的另一无线通信模块展示给司机；电源模块则为其它各模块上电。这样，本课题在这些技术的支持下才有了实现的可能。由此看出车联网并不是一个抽象的理论命题，它是在已经趋于成熟的物联网产业基础上展开并且可以真正运用在交通领域的新兴产业，它也集合了汽车、通信、信息等产业，从而进一步推动这些产业的发展。在车联网的基础下设计一款好的物流车载终端系统实现采集车辆的温湿度、行驶速度以及运行状况，让物流车辆的车厢温湿度、行驶状况准确地显示在车载终端系统上[4]，从而帮助物流车辆实现安全、可靠物流。对物流产业的和谐发展起到不容小觑的积极影响。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
2010年10月28日中国国际物联网大会上“车联网”被广泛提及并且出现在各大搜索网站的热搜上[5]。广州亚运会期间，杭州鸿泉数字设备有限公司与苏州金龙公司共同研发的GBOS设备在客车上投入使用，“3G”客车首次出现在亚运会这一国际平台，这也标志着车联网技术在国内第一次亮相。在随后的2011年，杭州鸿泉数字设备有限公司又与陕汽共同研发了适用于重卡行业的天行健车联网服务系统，这款系统为重卡用户的公路安全提供了强有力的保障[6]。自2002年以来，同济大学宽带无线通信与多媒体研究室专注研究短距离无线通信、宽带无线通信理论与测试，视频图像处理及其在车联网中的应用，先后进行了科技部主题863项目“车联网应用技术研究”（2011）、“车路协同系统设计信息交互和集成验证研究”（2010）、“基于移动中继技术的车辆通信网络的研究”（2007）、国家自然科学基金“车车通信环境下多车型合作驾驶跟驰建模及仿真研究”（2009）、“面向业务的车辆通信网络自适应多信道MAC机制研究”（2011）、“高速公路上自适应于交通流的紧急消息分发机制研究”（2012）等[7]，这些基于车联网技术的深层次理论研究必将为今后车联网产品的研发提供积极的理论支撑。
2013年国内首个“智能驾驶与车联网实验室”在重庆科技研究院揭牌，这一研究平台必将进一步推动车联网技术发展。2015年百度推出了一款跨平台车联网解决方案CarLife[8]，它最显著的特点就是支持Linux、QNX和Android并且可以在市面最流行的两种手机操作系统上使用，用户的操作也十分简单：通过数据线或Wifi连接CarLife车载终端以进行各种应用。
1.2.2 国外研究现状
通用汽车公司研发的Onstar系统，这款系统主要应用了GPS和无线通信等技术给用户提供了多种服务，如：撞车报警、行驶路线求助、远距离解锁和语音导航等，这些功能也让它目前的安装量超过了六百万。丰田公司研发的“GBOOK”系统主要运用了无线通信技术[9]，它的数据通信模块可以实现不同用户之间的相互通信的功能，支持断网情况下的自动联机，它可以语音读取无线通信模块接收的文字信息。除此之外，美国的“智能车辆公路系统”（IVHS）通过在全国的大部分公路上安装智能传感器以达到交通的智能化、自动化，这款系统的最终目标是取缔现有的公路收费站节省大量的人力资源，当汽车通过需要收费的地点时，只需此处的智能传感器扫描获取司机和车辆的信息，然后命令收费装置从司机事先设置的支付账户上扣费。此系统在一定程度上还能承担部分交通执法的任务，例如智能传感器扫描大型客车进行测重，上传数据计算出其是否超重。日本的道路交通情报通信系统（VICS）实现了车辆和道路之间的交互通信，提供了当前最优的车辆调度和管理，在一定程度上缓解了车辆暴增后所引起的交通堵塞[10]。车联网技术另一种应用方向就是无人驾驶汽车，国外在这领域的研究进度神速。谷歌公司最开始开发了一款能基本取代驾驶操作的无人驾驶人工智能软件，2010年代号“googlefleeetl”的试验车完全自主行驶累计一千公里。
目 录
一、引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 课题来源 3
二、系统总体结构 3
2.1传感器技术 4
2.2 ZIGBEE/IEEE802.15.4标准 5
2.3 GPS全球定位技术 9
三、硬件系统设计 11
3.1 硬件总体结构 11
3.2 主控部分 13
3.3 数据采集部分 20
3.4 信息显示部分 24
四、软件系统设计 25
4.1 协调器的软件设计 26
4.2 路由器的软件设计 28
4.3 终端的软件设计 30
五、系统测试 31
5.1硬件实物 32
5.2 系统测试及调试 32
总 结 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
附录 40
一、引言
1.1 课题背景
根据国际电信联盟零五年关于车联网的年度报告，特别是近几年世界各国都加大对物联网行业的投入力度，在可预见的未来，物联网领域一定会大热。物联网有其独特的优势：智能化、自动化带来的对人们生活和经济的极大提。车联网就是物联网技术运用于车辆领域的衍生[1]，车联网的理想目标是解决交通难题、优化人们的驾驶体验。一般来说，车联网就是将在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
道路上行驶的各个车辆的位置、速率和预定路线等信息集合起来，通过一个大型的处理器去处理分析[2]，计算得到各个车辆的最佳行驶规划。
在传感器技术、无线单片机CC2530、ZigBee自组织网络[3]、无线通信以及GIS等技术的快速发展和成熟的大趋势下，促使越来越多的车联网技术产品出现。人们可使无线传感器构成数据采集模块，负责采集车辆的温湿度、行驶速度以及位置信息；主控模块直接控制调用其它各个子模块保证其正常有序工作；以ZigBee自组织网络为核心的无线通信模块负责采集到的数据发送到驾驶室的另一无线通信模块展示给司机；电源模块则为其它各模块上电。这样，本课题在这些技术的支持下才有了实现的可能。由此看出车联网并不是一个抽象的理论命题，它是在已经趋于成熟的物联网产业基础上展开并且可以真正运用在交通领域的新兴产业，它也集合了汽车、通信、信息等产业，从而进一步推动这些产业的发展。在车联网的基础下设计一款好的物流车载终端系统实现采集车辆的温湿度、行驶速度以及运行状况，让物流车辆的车厢温湿度、行驶状况准确地显示在车载终端系统上[4]，从而帮助物流车辆实现安全、可靠物流。对物流产业的和谐发展起到不容小觑的积极影响。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
2010年10月28日中国国际物联网大会上“车联网”被广泛提及并且出现在各大搜索网站的热搜上[5]。广州亚运会期间，杭州鸿泉数字设备有限公司与苏州金龙公司共同研发的GBOS设备在客车上投入使用，“3G”客车首次出现在亚运会这一国际平台，这也标志着车联网技术在国内第一次亮相。在随后的2011年，杭州鸿泉数字设备有限公司又与陕汽共同研发了适用于重卡行业的天行健车联网服务系统，这款系统为重卡用户的公路安全提供了强有力的保障[6]。自2002年以来，同济大学宽带无线通信与多媒体研究室专注研究短距离无线通信、宽带无线通信理论与测试，视频图像处理及其在车联网中的应用，先后进行了科技部主题863项目“车联网应用技术研究”（2011）、“车路协同系统设计信息交互和集成验证研究”（2010）、“基于移动中继技术的车辆通信网络的研究”（2007）、国家自然科学基金“车车通信环境下多车型合作驾驶跟驰建模及仿真研究”（2009）、“面向业务的车辆通信网络自适应多信道MAC机制研究”（2011）、“高速公路上自适应于交通流的紧急消息分发机制研究”（2012）等[7]，这些基于车联网技术的深层次理论研究必将为今后车联网产品的研发提供积极的理论支撑。
2013年国内首个“智能驾驶与车联网实验室”在重庆科技研究院揭牌，这一研究平台必将进一步推动车联网技术发展。2015年百度推出了一款跨平台车联网解决方案CarLife[8]，它最显著的特点就是支持Linux、QNX和Android并且可以在市面最流行的两种手机操作系统上使用，用户的操作也十分简单：通过数据线或Wifi连接CarLife车载终端以进行各种应用。
1.2.2 国外研究现状
通用汽车公司研发的Onstar系统，这款系统主要应用了GPS和无线通信等技术给用户提供了多种服务，如：撞车报警、行驶路线求助、远距离解锁和语音导航等，这些功能也让它目前的安装量超过了六百万。丰田公司研发的“GBOOK”系统主要运用了无线通信技术[9]，它的数据通信模块可以实现不同用户之间的相互通信的功能，支持断网情况下的自动联机，它可以语音读取无线通信模块接收的文字信息。除此之外，美国的“智能车辆公路系统”（IVHS）通过在全国的大部分公路上安装智能传感器以达到交通的智能化、自动化，这款系统的最终目标是取缔现有的公路收费站节省大量的人力资源，当汽车通过需要收费的地点时，只需此处的智能传感器扫描获取司机和车辆的信息，然后命令收费装置从司机事先设置的支付账户上扣费。此系统在一定程度上还能承担部分交通执法的任务，例如智能传感器扫描大型客车进行测重，上传数据计算出其是否超重。日本的道路交通情报通信系统（VICS）实现了车辆和道路之间的交互通信，提供了当前最优的车辆调度和管理，在一定程度上缓解了车辆暴增后所引起的交通堵塞[10]。车联网技术另一种应用方向就是无人驾驶汽车，国外在这领域的研究进度神速。谷歌公司最开始开发了一款能基本取代驾驶操作的无人驾驶人工智能软件，2010年代号“googlefleeetl”的试验车完全自主行驶累计一千公里。
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