RFID技术的北斗冷链物流车载微环境监控系统
目录
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.2.1 国内外冷链车监测研究现状 1
1.2.2 国内外冷链车监测关键技术 2
1.3 课题主要研究内容 4
2 课题总体设计 4
2.1 系统需求 4
2.2 方案设计 5
2.2.1 系统组成 5
2.2.2 系统总体技术方案 6
3 硬件设计 7
3.1 硬件总体设计 7
3.2 冷链车载监控终端硬件设计 8
3.2.1 电源模块 8
3.2.2 微控制器 9
3.2.3 北斗导航模块 12
3.2.4 射频通信模块 12
3.2.5 GPRS数据通信模块 14
3.2.6 液晶显示模块 14
3.3 冷链温度采集终端硬件设计 15
3.3.1 温度采集节点改进 15
3.3.2 RFID射频识别模块 15
3.3.3 串口数据传输模块 17
3.4 本章小结 17
4 程序设计 18
4.1 系统程序结构 18
4.2 车辆位置采集程序设计 20
4.3 CC1101射频通信程序设计 22
4.3.1 射频通信模块配置 22
4.3.2 射频通信程序设计 23
4.3.3 射频通信通讯协议 25
4.4 GPRS远程数据通信设计 26
4.4.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
GPRS-DTU模块配置 26
4.4.2 GPRS通讯协议 27
4.5 RFID射频识别程序设计 28
4.5.1 RFID射频识别配置 28
4.5.2 RFID射频识别通信协议 30
4.6 本章小结 31
5 系统测试与实验 31
5.1 硬件平台调试 31
5.1.1 PCB设计及硬件样品制作 31
5.1.2 电路焊接与调试出现问题以及解决方法 33
5.2 RFID射频识别调试 34
5.3 CC1101射频通信调试 35
5.4 北斗导航调试 36
5.5 GPRS远程数据通信调试 36
5.6 本章小结 38
结 论 39
致 谢 40
参 考 文 献 41
附录 实物图（5张） 45
图表清单
表1.1 温度检测技术比较 3
表1.2 产品信息短距离传输技术对比 3
表1.3 产品信息远距离传输技术对比 4
表3-1 车载监控终端功能模块电源要求 9
表3-2 微处理器与模块接口 11
续表3-2 微处理器与模块接口 12
表4-1 $GPGGA语句解析 20
图2-1 基于RFID技术的北斗冷链物流车载微环境监控系统架构图 5
图2-2 系统方案组成 6
图2-3 冷藏车厢内的温度信息采集装置示意图 7
图3-1 车载监控终端硬件设计框图 8
图3-2 车载监控终端电源模块原理图 9
图3-3 STM32F103VET6芯片接口电路配置 10
图3-4 STM32F103VET6芯片实物图 11
图3-6 北斗导航模块原理图 12
图3-7 CC1101原理图设计 13
图3-8 CC1101模块实物图 13
图3-9 CC1101模块接口原理图设计 13
图3-10 济南有人科技GPRS DTU-7S2模块实物图 14
图3-11 GPRS DTU模块原理图 14
图3-12 TFT液晶显示模块原理图 15
图3-13 马澄栋同学设计的温度采集节点实物图 15
图3-14 上海朝为电子科技有限公司ZWT- RFW6H01远距离温度型读写器 16
图3-15 上海朝为电子科技有限公司ZWT-TTH1001 RFID温度电子标签 17
图3-16 MAX232模块原理图 17
图3-17 MAX232模块PCB实物图和样品 17
图4-1 系统软件框架 18
图4-2 车载监控终端程序设计流程图 18
图4-3 温度采集终端程序设计流程图 18
图4-4 车载监控终端程序设计代码结构图 19
图4-5 UM220-III N与STM32接线图 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
r /> 图4-6 UM220-III N芯片功能程序流程图 21
图4-7 获取和处理定位数据代码 22
图4-8 SmartRF Studio 7软件配置图 23
图4-9 车厢温度数据采集过程 23
图4-10 温度采集终端通信流程图 24
图4-11 车载监控端通信流程图 24
图4-12 车载监控终端（发送端）唤醒数据包格式图 25
图4-13 温度采集终端（接收端）唤醒数据包格式图 25
图4-14 温度采集终端（发送端）温度数据包格式图 26
图4-15 车载监控终端（接收端）温度数据包格式图 26
图4-16 GPRS-DTU模块配置界面 27
图4-17 GPRS定位信息数据包（定位有效） 28
图4-18 GPRS定位信息数据包（定位无效） 28
图4-19 GPRS温度信息数据包 28
图4-20 RFID温度标签上位机配置软件 29
图4-21 RFID温度标签上位机读卡界面 29
图4-22 RFID温度标签设置完成图 30
图4-23 RFID温度标签配置主动上传界面图 30
图4-24 RFID温度标签主动上传模式通信协议数据格式 31
图5-1 是车载监控终端的PCB图 32
图5-2 车载监控终端的电路样板 32
图5-3 MAX232模块PCB与实物图 33
图5-4 温度采集终端硬件样品图 33
图5-5 车载监控终端样机 34
1 绪论
RFID 低 较强 较高 近
WSN 低 较强 较高 中等
在较远距离数据信息传输方面，文献[24] 引入了当前主流的GSM/GPRS移动互联网通信技术进行研究。刘国柱等[25]设计了一种基于GSM/GPRS移动互联网通信技术的嵌入式报警系统，实现了产品异常环境及时报警动作。张波等[26]基于CDMA2000技术设计了一款具有定位系统的监控终端，通过CNMA2000技术进行大数据量的远距离传输，达到实时传输车辆和产品信息。表1.3列出产品信息远距离传输技术的对比。
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.2.1 国内外冷链车监测研究现状 1
1.2.2 国内外冷链车监测关键技术 2
1.3 课题主要研究内容 4
2 课题总体设计 4
2.1 系统需求 4
2.2 方案设计 5
2.2.1 系统组成 5
2.2.2 系统总体技术方案 6
3 硬件设计 7
3.1 硬件总体设计 7
3.2 冷链车载监控终端硬件设计 8
3.2.1 电源模块 8
3.2.2 微控制器 9
3.2.3 北斗导航模块 12
3.2.4 射频通信模块 12
3.2.5 GPRS数据通信模块 14
3.2.6 液晶显示模块 14
3.3 冷链温度采集终端硬件设计 15
3.3.1 温度采集节点改进 15
3.3.2 RFID射频识别模块 15
3.3.3 串口数据传输模块 17
3.4 本章小结 17
4 程序设计 18
4.1 系统程序结构 18
4.2 车辆位置采集程序设计 20
4.3 CC1101射频通信程序设计 22
4.3.1 射频通信模块配置 22
4.3.2 射频通信程序设计 23
4.3.3 射频通信通讯协议 25
4.4 GPRS远程数据通信设计 26
4.4.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
GPRS-DTU模块配置 26
4.4.2 GPRS通讯协议 27
4.5 RFID射频识别程序设计 28
4.5.1 RFID射频识别配置 28
4.5.2 RFID射频识别通信协议 30
4.6 本章小结 31
5 系统测试与实验 31
5.1 硬件平台调试 31
5.1.1 PCB设计及硬件样品制作 31
5.1.2 电路焊接与调试出现问题以及解决方法 33
5.2 RFID射频识别调试 34
5.3 CC1101射频通信调试 35
5.4 北斗导航调试 36
5.5 GPRS远程数据通信调试 36
5.6 本章小结 38
结 论 39
致 谢 40
参 考 文 献 41
附录 实物图（5张） 45
图表清单
表1.1 温度检测技术比较 3
表1.2 产品信息短距离传输技术对比 3
表1.3 产品信息远距离传输技术对比 4
表3-1 车载监控终端功能模块电源要求 9
表3-2 微处理器与模块接口 11
续表3-2 微处理器与模块接口 12
表4-1 $GPGGA语句解析 20
图2-1 基于RFID技术的北斗冷链物流车载微环境监控系统架构图 5
图2-2 系统方案组成 6
图2-3 冷藏车厢内的温度信息采集装置示意图 7
图3-1 车载监控终端硬件设计框图 8
图3-2 车载监控终端电源模块原理图 9
图3-3 STM32F103VET6芯片接口电路配置 10
图3-4 STM32F103VET6芯片实物图 11
图3-6 北斗导航模块原理图 12
图3-7 CC1101原理图设计 13
图3-8 CC1101模块实物图 13
图3-9 CC1101模块接口原理图设计 13
图3-10 济南有人科技GPRS DTU-7S2模块实物图 14
图3-11 GPRS DTU模块原理图 14
图3-12 TFT液晶显示模块原理图 15
图3-13 马澄栋同学设计的温度采集节点实物图 15
图3-14 上海朝为电子科技有限公司ZWT- RFW6H01远距离温度型读写器 16
图3-15 上海朝为电子科技有限公司ZWT-TTH1001 RFID温度电子标签 17
图3-16 MAX232模块原理图 17
图3-17 MAX232模块PCB实物图和样品 17
图4-1 系统软件框架 18
图4-2 车载监控终端程序设计流程图 18
图4-3 温度采集终端程序设计流程图 18
图4-4 车载监控终端程序设计代码结构图 19
图4-5 UM220-III N与STM32接线图 20
r /> 图4-6 UM220-III N芯片功能程序流程图 21
图4-7 获取和处理定位数据代码 22
图4-8 SmartRF Studio 7软件配置图 23
图4-9 车厢温度数据采集过程 23
图4-10 温度采集终端通信流程图 24
图4-11 车载监控端通信流程图 24
图4-12 车载监控终端（发送端）唤醒数据包格式图 25
图4-13 温度采集终端（接收端）唤醒数据包格式图 25
图4-14 温度采集终端（发送端）温度数据包格式图 26
图4-15 车载监控终端（接收端）温度数据包格式图 26
图4-16 GPRS-DTU模块配置界面 27
图4-17 GPRS定位信息数据包（定位有效） 28
图4-18 GPRS定位信息数据包（定位无效） 28
图4-19 GPRS温度信息数据包 28
图4-20 RFID温度标签上位机配置软件 29
图4-21 RFID温度标签上位机读卡界面 29
图4-22 RFID温度标签设置完成图 30
图4-23 RFID温度标签配置主动上传界面图 30
图4-24 RFID温度标签主动上传模式通信协议数据格式 31
图5-1 是车载监控终端的PCB图 32
图5-2 车载监控终端的电路样板 32
图5-3 MAX232模块PCB与实物图 33
图5-4 温度采集终端硬件样品图 33
图5-5 车载监控终端样机 34
1 绪论
RFID 低 较强 较高 近
WSN 低 较强 较高 中等
在较远距离数据信息传输方面，文献[24] 引入了当前主流的GSM/GPRS移动互联网通信技术进行研究。刘国柱等[25]设计了一种基于GSM/GPRS移动互联网通信技术的嵌入式报警系统，实现了产品异常环境及时报警动作。张波等[26]基于CDMA2000技术设计了一款具有定位系统的监控终端，通过CNMA2000技术进行大数据量的远距离传输，达到实时传输车辆和产品信息。表1.3列出产品信息远距离传输技术的对比。
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