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题目：基于北斗卫星的冷链温度实时监控系统的研发

 

设计方案
基于北斗卫星的冷链温度实时监控系统，以意法半导体公司32位基于ARM Cortex-M3内核的STM32F微控制器为核心，以时代民芯公司的GPS/BD双模接收芯片MXTOS-200作为卫星定位信息接收模块，以奥松公司的DHT11作为现场温湿度数据采集模块，以3.2寸彩色LCD作为现场数据显示模块，以西门子公司TC35作为GSM通信模块，一旦现场环境（如温度、湿度等）发生异常，将警报信息发给监控人员，具体如图1所示。

 

 

1 、GPS/BD双模接收模块MXTOS-200的焊接和测试
目前已使用洞洞板搭建GPS/BD双模接收模块MXTOS-200最小系统（包括MXTOS-200芯片、天线、SMA接口和电源插座等），并分别使用MXT-view和串口监控软件SSCOM对其进行测试，如图2、图3和图4所示。

 

 

通过以上截图，可以看出目前可以通过GPS/BD双模接收模块MXTOS-200接收到GPS信号，但无法收到BD信号，下一步将继续调试。

 

2 、核心微控制器的选择——STM32F微控制器
本系统的核心——STM32F微控制器，其工作频率最高达为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。它包含2个12位的ADC、1个USB OTG FS、3个通用16位定时器和1个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C接口和SPI接口、3个USART接口、1个USB接口和1个CAN接口。它的供电电压为2.0V至3.6V，温度范围-40°C至+85°C，扩展温度范围-40°C至+105°C，具有更高的计算速度和指令性能，更低的功耗和成本，其最小系统如图5所示。

 

3 、数据显示和输入模块的选择和测试
本系统选用作为3.2英寸的TFT LCD作为显示模块，如图6所示，内置ILI9320控制器，支持320×240的分辨率和262144种不同颜色，并使用8080接口与STM32F微控制器进行通信，将浮标当前的状态和配置信息显示在LCD上。
另外，本系统选用四线电阻式触摸屏作为输入模块，可使用任何物体来触摸。它选用XPT2046控制器，内含12位分辨率、125KHz转换速率的逐次逼近型A/D转换器，将电阻式触摸屏输出模拟信号转化为数字信号，并通过SPI方式与32位ARM微控制器进行通信，经过校准、去抖、读数、滤波和转换等几个阶段后，可以快速准确地响应用户的输入指令。

 

 

将STM32F微控制器与3.2英寸的TFT LCD连接后，编写程序，测试TFT LCD的显示效果，如图7所示。

 

 

4 、GSM模块的选择和测试
本系统选用西门子公司的TC35作为GSM（双频900/1800MHZ）通信模块向监控人员发送现场警报信息，如图8所示。它的电源范围为直流3.3～4.8V；电流消耗为休眠状态为3.5mA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.5A峰值；功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W。它通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线，它的数据接口（CMOS电平）通过AT命令可双向传输指令和数据，可选波特率为300bps～115kbps。它可传输语音和数据信号，支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service，短消息)，可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。

 

5 、温湿度模块的选择和测试
DHT11数字温湿度传感器（如图9所示）是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。

 

DHT11数字温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，采用4线封装，与STM32F微控制器相连接，具体连接图如图10所示。