农机车载监控终端一体化设计与实现

发布时间：2020-07-29 10:25

【摘要】：随着我国大型农机装备现代化进程的不断推进,大型农机向着智能化、自动化、精准化方向发展,使得故障的检测与诊断的难度增大。传统的被动式服务模式即车辆在发生故障后由专业的技术人员进行现场维修的方式效率低、成本高,无法应对短时间大规模的维修需求。因此对大型农机的实时监测、故障预警以及远程故障诊断成为了企业的迫切需求。此外,如何对以租赁方式销售的大型农机进行有效监控管理,控制销售风险,也是企业急需解决的问题。针对企业面临的现实问题,本文以STM32F103处理器为核心,利用北斗/GPS双模定位技术、CAN总线通信技术、GPRS无线传输技术以及存储技术设计了一种集大型农机车辆运行状态信息实时采集、位置获取、无线传输、车辆远程控制、远程维护等功能为一体的大型农机车载监控终端。主要的研究内容包括:(1)根据前期的对农机企业的市场调研以及现有农机车载终端研究现状,完成大型农机车载监控终端的需求分析;(2)在需求分析的基础之上,首先对车载终端硬件进行整体设计,之后进行终端的硬件各部分电路的详细设计,主要包括北斗/GPS模块电路、CAN总线通信模块电路、电压采集电路、数据存储模块电路、GPRS无线通信模块电路;(3)进行软件功能的开发,包括软件整体架构的设计以及各功能模块具体实现。软件实现的功能包括位置数据、报警数据、故障信息以及车辆运行数据的采集、数据的存储、数据的无线传输、异常检测、车辆远程控制及终端防拆、终端远程无线升级;(4)测试以及试验。首先对各模块分别测试,之后与远程监控服务器进行配合,进行联调测试,最后将设计的终端安装在农机相应的监测位置,进行田间试验。本文所设计的车载一体化终端已在实际产品中进行了应用,运行状态稳定,能够很好地满足农机企业对于大型农机车辆实时监测的需求。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S229.1;TP277
【图文】：

电路图,通信模块,电磁干扰,数据传输

逦第３章终端硬件设计逡逑尺寸以及成本因素，本设计选择了＋３．３Ｖ邋ＣＡＮ收发器。ＣＡＮ收发器及其隔离电路逡逑如图３．２所示。逡逑３．３Ｖ逡逑ＳＧＮＤ逡逑ＪＲ１逦夺逡逑°逦，逡逑■ｙ邋Ｉ逦0ｒ邋逦邋ａ邋ｃａｎ－ｈ逡逑ｒＡＮＴＸ邋￣Ｉ晸逦１邋ｍ逦ｓ邋｜逦＼ｐ°逦＝ｂ４邋＾逦，逡逑逦ｃ；：＾ｄ——Ｉｆ逦丨户逡逑——＾＾邋N４逡逑■＿ＯＤ逦Ｉ邋Ｙ逦１（］0ｎ＾￣邋ｇ－，邋ＣＡＮ－Ｌ逡逑１０Ｒ逡逑图３．２邋ＣＡＮ通信模块电路图逡逑ＣＡＮ总线数据传输过程中可能会受到各种各样的电磁干扰，这些干扰会造逡逑成模块功能的异常，甚至永久性损坏。为提高ＣＡＮ通信的稳定性，在ＣＡＮ通逡逑信电路中加入了隔离电路进行处理。隔离电路的核心器件为ＮＵＰ２１０５邋ＣＡＮ总逡逑线保护器。它是一款采用ＳＯＴ－２３－３封装的紧凑型双向ＴＶＳ器件，该器件基于齐逡逑纳技术，可优化ＰＮ结的有源区域，以提供强大的瞬态ＥＭＩ浪涌电压和ＥＳＤ保逡逑护

电路图,北斗,翻模,电路

为配合软件实现低功耗方案，利用ＬＤ３３芯片的使能引脚ＥＮ，对北斗／ＧＰＳ电逡逑源进行了控制。主控制器可以通过调节ＧＰＳ＿ＰＯＷＥＲ＿ＣＴＲ管脚电平输出关断或逡逑者打开北斗／ＧＰＳ模块的供电，同时这种方式也能增强整个硬件系统功能的稳定性，逡逑当模块工作异常时，可以通过断电的形式，重启模块。ＰＣＢ绘制过程中，要保证逡逑模块ＲＰ脚的微带天线到天线的连接点的距离要尽可能短，最好不要超过２．５ｃｍ，逡逑因为尖角９０度布线会造成信号反射，尽量采用直线或者圆形布线方式。具体布线逡逑方式如图３．４。逡逑ＩｌｉＨＭｔｌｌｌｌｌｉｌ逡逑ｍｍ逡逑

PCB图

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【参考文献】