第 1 章 绪 论
1.1 课题研究背景和意义
由于特种车辆的应用也复杂多样，如需要全天候工作的救护车，用于煤炭运输的载货车和各种工程建设系统等，相比于小汽车来说，应用环境是相当的恶劣，这就对车辆的可靠性和安全性提出了考验。除此之外，某些特种车需要特殊的管理，例如消防车，救护车，巡逻车等都要求可以快速的出现在事发现场，这就需要随时掌握其地理位置信息，以便就近最快地到达事发地点。这就使得对于如何保障车辆正常运行，随时查询车辆运行状态，准确获得车辆位置信息成为用户关注的课题。因此，开发研制一套稳定可靠，成本低廉，实用性强的特种车辆远程监控系统，对车辆进行实时监控、记录，并将监测数据通过现有移动通信技术和 Internet 网络上传至监控数据中心，通过 Web 实现各级管理数据共享，是十分必要的。
1.2 国内外车辆远程监控发展现状
本章主要设计了终端控制软件和监控服务器软件。首先介绍了 MCU 单片机程序的设计环境，并给出程序流程图。根据程序流程图设计终端软件模块，并给出实现的关键代码和分析。其次，介绍了监控服务器软件的开发环境，给出程序流程图，并针对服务器软件主要的网络收发和数据存储进行了分析和关键代码。
由于整个系统存储的数据量很小，同时还会进行定期的更新数据库，以至于数据库总存储量不会给数据库服务器带来假死或者内存不足以至于崩溃的危险。本文采用的 Access 数据库是小型关系型数据库，特别适合数据量小的应用，在处理少数据量时效率很高。Access 数据库运行环境简单，在 Microsoft Office 软件包中就包含Access 数据库；而且 Access 数据库拥有内置的报表、窗体和其他功能等，易于操作。最重要的是 Access 数据库和 c#同为微软开发，具有很好的数据库表格构建接口，能使用户在一个很短的时间内开发出一个系统。针对数据库的操作一般为连接数据库后进行增删改查，最后关闭连接。Access 数据库连接方式有多种，本文将采用 OLEDB 方式连接数据库，以下将针对本程序实现中涉及到的关键步骤和数据库操作代码给予说明。
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第 2 章 监控系统原理
2.1 特种车远程监控系统总体设计
如图 2-1 实时监控系统总体结构图所示。在特种车运行过程中，监控终端将采集其 CAN 数据（例如：发动机转速、水温、油压、发动机故障代码、ABS 故障代码、蓄电池电压等）和 GPS 定位信息[9]，并通过 GPRS 模块经由移动 GPRS网络传递到 Internet，同时监控服务器将一直监听网络并接收通过 Internet 传递过来的数据，并存储到数据库。用户可以访问监控服务器更新的实时数据，来查看特种车运行状态，遇到紧急情况可以发送命令使其紧急制动。这样科学的管理和监控能有效提高特种车运营效率和保障车辆运行安全。
2.2 GPRS 技术
因其具有点对多点服务特性从而确定的这个新单元。还有一个新网络单元那就是边界网关（Border Gateway,BG），出于安全的考虑提出了此单元，这个单元处在和 PLMN 相连的主网络之间[14]。除此之外，包括这两个采用 IP 技术的位于 PLMN 间以及 PLMN 内的主网络也是新的网络单元。每一个网络都有可获得的地址集，GGSN 动态地将这些地址分配给不同的用户。这样做可以减少一个运营商所需要的地址数量。动态地址仅在连接时分配给不同的用户[15]。为了避免通过主网发送分组信息，来自访问网络的 GGSN 能够分配这些动态的地址。同样，来自主网的 GGSN 也能够分配这些动态的地址。下图 2-2 为 GPRS 网络功能结构图，此图展示了 GPRS 采用的服务以及各单元所处位置，能很好体现其相应的结构关系。
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第 3 章 监控终端硬件设计........................15
3.1 监控终端主要功能和整体结构设计 ........................... 15
第 4 章 监控系统软件设计......................................... 29
4.1 单片机终端主程序设计 ............................. 29
第 5 章 系统测试与结果分析........................................48
5.1 系统测试平台搭建 .......................................... 48
第 5 章 系统测试与结果分析
5.1 系统测试平台搭建
USBCAN-2I 为工业级高性能 CAN 接口卡，集成 2 路独立 CAN 接口，通过 USB接口实现 PC 与 CAN 网络的数据交换，符合 CAN2.0A/B 规范，支持 5Kbps~1Mbps之间的任意波特率。非常适合本文 CAN 数据发送调试。本文使用 USBCAN-2I 进行CAN 数据的模拟发送，采用 USBCAN-2I 的 2 路独立 CAN 接口分别接上 120 ，从而组成 CAN 总线环境，测试终端时只需要将其 CANH 和 CANL 对应端挂接上即可。
5.2 监控系统测试
(1) 按照 5.1 节连接好测试平台，之后打开 CANalyst 软件， STC-ISP 软件和监控服务器软件，并给单片机上电。设定 CANalyst 帧 ID 为 0x181，数据为 31 31 31 3131 31 31 31，选择递增帧 ID 发送，发送 5 帧。然后便可以发送数据，即点击发送按钮。如图 5-2 所示，通过通道 0 发送了从 0x181 至 0x185 五个标准帧数据，8 字节值均为 0x31（对应 ASCII 值为“1”）。(2) USBCAN 发送完数据后，编号为 2013-0001 的监控终端将接收 CAN 数据，同时接收 GPS 数据。当 30s 定时（为测试方便改为 10s）时间到，将通过 GPRS 发送数据到监控服务器。监控终端调试信息为不完全打印（这里仅包含 CAN 数据和GPS 数据），如图 5-3 所示，报文 a 发送完成，收到召测数据后将 CAN 数据和 GPS定位信息发送到监控终端。USBCAN 发送的 5 组 8 字节且均为 1 的数据显示在发送区域，说明采集到了 CAN 数据。
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结 论
本文研制了一种基于单片机的特种车辆远程监控终端，以下是本文所做的主要工作：首先，通过对监控系统功能要求的分析，查阅相关技术资料，给出了监控系统的总体设计。其次，完成了监控终端方案设计。确定了以 STC 单片机作为监控终端主控芯片，并围绕单片机设计了 CAN 控制器、GPRS、GPS 等电路接口。同时，认真分析各个模块的供电需求，做出了不同的供电设计，最终完成了监控终端硬件电路板的设计与制作。再次，研究了各个芯片的软件开发方法，分别实现了 CAN 控制器采集模块，GPRS 通信模块，GPS 数据接收以及单片机控制等程序。学习网络编程技术，开发了监控服务器软件的收发数据模块和数据存储模块。最后，建立系统测试平台，对监控终端进行逐项测试。测试结果显示，本文研制的远程监控终端已经实现了设计功能要求。综上所述，本文成功的完成了基于单片机的特种车远程监控终端的研制。监控终端能正确采集到 CAN 数据信息，也可以正常接收 GPS 定位信息，并且能有效通过 GPRS 模块收发数据。服务器端在连接到互联网的情况下，实时接收监控终端发送的数据信息。监控终端运行状态良好，达到了预期的效果。远程监控技术具有广阔的应用前景，在今后的学习和工作过程中，还有许多未实现的研究设计工作可以去完成。基于 4G 通信的视频网络监控或者以物联网为基础的智能家居、智能城市监控，这些都可以在今后的工作中去完成。
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参考文献（略）