基于GPRS技术的纯电动矿用车远程监控车载终端设计

摘要

随着化石能源持续性的大量消耗，环境的污染以及能源的不足已经成为了当今中国以及世界其他国家发展的瓶颈，传统的化石燃料严重影响了环境和可持续发展的要求，世界人民急需一种新的清洁能源，并且能够持续循环再生的。在目前的科技水平下，电动汽车相比于其他新能源车辆具有相对较为实际的应用前景，凭借其发展机遇，电动汽车渐渐获得了市场的青睐。在车辆电动化的大环境下，电动车辆安全保障却没有跟得上电动汽车发展的速度，随之而来的是车辆的系统故障情况。电动汽车从乘用车领域慢慢发展到商用车领域，再到特种车辆，电动车辆的车载配套设备还跟不上电动汽车的高速发展，通常会对现有车辆发生故障的预测能力不足，导致了很多严重后果。这时，一款有效的车载终端，能够在车辆行驶过程中以及驻车充电时，对车辆的车速、电机状态电压状态等进行监测，可以在很大程度上减少车辆发生故障的概率，具备极其宽广的工程运用意义。　　为了完成某一款纯电动矿山用车的远程监控的功能，本文选择了一款广泛应用于车辆的NXP Freescale MC9S12XET256MAG单片机作为纯电动矿山车的车载终端的主控芯片，车辆的实时运行数据信息通过CAN总线网络传送至车载终端，GPS模块为终端提供车辆定位信息，最终经过G510通讯模块由GPRS网络建立与监控平台的连接，实时传输车辆运行数据信息和定位信息，完成对矿山车的远程监控的过程。以下则是本文研究的具体工作内容:　　首先，本文对电动汽车终端的发展状况、技术路线进行分析，深入剖析了国内外车载终端的研究状况。其次，本文分析了目标车辆需要实现的功能，根据矿用车实际需求去设计其车载终端的提出了一个总的方案，随后介绍了需要在车载终端上应用的几种关键技术。　　按照车载终端的实际功能需要以及总体设计方案，本终端以飞思卡尔MC9S12XET256MAG单片机作为核心模块，并针对这款单片机设计了终端硬件电路部分和其他各个模块的电路，并绘制了所设计好车载终端的硬件电路PCB图，这一款矿用车的车载终端硬件电路主要由下载模块、CAN通讯模块、CAN隔离电源模块、MCU主控模块、GPS模块和GPRS模块等组成。　　最后，根据所设计的车载终端硬件电路及其实现功能的逻辑，开发设计了车载终端的软件模块，并且在CAN通讯模块集合了J1939协议的BDC解析文件，动过DBC解析可以将接收到的16进制的CAN报文数据转换为通用的数据，并展示了车载终端的显示界面，同时也开发了GPRS模块的软件模块，以实现完整的车辆功能需求。并对所设计的车载终端软硬件实现功能的情况做了相应的测试，最终的验证结果显示，本文所设计研发的车载终端可以实时传输车辆驻车充电运行数据以及车辆行驶数据，完成对车辆的远程监控过程，满足功能需要。

目录

声明

摘要

1．1课题研究背景及意义

1．2车载终端国内外研究现状

1．2．1电动汽车车载终端国外研究现状

1．2．2电动汽车车载终端国内研究现状

1．3本文主要的研究内容

第二章车载终端功能需求分析以及整体方案设计

2．1车载终端功能需求分析

2．2矿用车远程监控车载终端系统总体设计

2．3矿用车载终端主要模块介绍

2．4车辆采集信息分析

2．5本章小结

第三章车载终端硬件设计

3．1车载终端硬件方案设计

3．2 MCU主控模块电路设计

3．3电源模块电路设计

3．4 CAN总线通信模块硬件设计

3．5 GPRS通信模块电路设计

3．6 GPS定位模块

3．7车载终端硬件PCB绘制以及PCB实物定制

3．7．1车载终端硬件PCB绘制

3．7．2车载终端硬件实物图制作

3．8本章小结

第四章车载终端软件设计

4．1软件开发环境

4．2车载终端软件总体设计

4．3 CAN总线技术

4．3．1车辆CAN总线介绍

4．3．2 CAN总线的优势

4．4 CAN通讯模块软件设计

4．4．1 CAN通信模块初始化

4．4．2 CAN通信模块接收设计

4．5 GPS模块软件设计

4．5．1 GPS模块技术分析

4．5．2 GPS定位模块软件设计

4．6 GPRS模块软件设计

4．6．1 GPRS网络的优势及应用

4．6．2 TCP／IP连接

4．6．3数据收发

4．7本章小结

5．1软件的仿真

5．2 CAR通信模块数据收发验证

5．2．1验证对象及原理

5．2．2验证过程

5．2．3验证结果分析

5．3 GPRS模块数据字典定义

5．4 GPRS模块数据通信验证

5．4．1 GPRS通信平台搭建

5．4．2 GPRS通信验证

5．5车载终端界面显示的设计与实现

5．6本章小结

第六章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢