论文总字数：34603字

摘 要

在冷链物流体系中，运输环节处于生产与销售之间，是整个冷链物流最重要的一环，生鲜食品、疫苗药品等温湿度敏感性产品在运输过程中必须严格要求其温湿度与周期，如果控制不当或没有控制导致冷链“断链”，必然会导致不良公共卫生事件发生，造成恶劣影响。因此，要保障冷链物流商品的质量安全，研究冷链物流信息采集与监控技术、设计并开发冷藏车监控终端具有非常重要的意义。

本文在分析冷链物流技术的研究背景、研究意义及国内外发展现状的基础上，根据功能需求，设计了车载智能温控终端，集成传感器技术、嵌入式技术、GPS全球定位技术、无线通讯技术等实现冷藏车车辆实时定位、货品温湿度实时监控、货品识别、信息传输等功能。对车载终端外壳和内部器件布局进行了设计。

在这个基础上，设计了基于STM32的车载终端硬件，包括设计了终端的电平转换模块、各种传感器模块、GPS定位模块、4G模块的接口电路，绘制了原理图及PCB，完成了车载终端的硬件设计、开发和制作。

同时，在硬件设计开发的基础上，设计开发了车载终端采集及处理软件，梳理了各模块的通讯协议及工作流程，完成了GPS实时定位、传感器数据采集处理、数据上传等底层驱动代码的编写，并由团队其他成员进行了操作系统移植，实现了车载终端的实时性与多任务处理，最终达到冷藏车信息采集与监控的目的。

完成系统的软硬件设计之后，对部分模块如触摸屏和打印机进行了系统功能测试和验证，试验结果表明系统可以基本实现预期目标。

关键词：冷链物流；嵌入式系统；温湿度采集；实时监控

Abstract

In the cold chain logistics system, the transportation link is between production and market. It is the most important part of the entire cold chain logistics. Temperature and humidity sensitive products such as fresh food and vaccines must be strictly required in the process of transportation. Improper control or lack of control leads to the "breaking" of the cold chain, which will inevitably lead to public health events and cause adverse effects. Therefore, to ensure the quality and safety of cold chain logistics commodities, it is of great significance to study cold chain logistics information collection and monitoring technology, design and develop refrigerated vehicle monitoring terminals.

Based on the analysis of cold chain logistics technology research background, research significance and domestic and foreign development status, this paper designs a vehicle-mounted intelligent temperature control terminal according to the functional requirements, integrates sensor technology, embedded technology, GPS positioning technology, wireless communication technology and so on to realize real-time positioning of refrigerated vehicle, real-time monitoring of product temperature and humidity, product identification, information transmission and other functions. The shell of the vehicle terminal and the layout of internal devices are designed.

On this basis, the vehicle terminal hardware based on STM32 is designed, including the interface circuit of the terminal's level conversion module, various sensor modules, GPS positioning module, and 4G module. The circuit schematic diagram and PCB are drawn, the hardware design, development and production of vehicle terminal is completed.

At the same time, on the basis of hardware design, the vehicle terminal acquisition and processing software is designed, the communication protocols and work processes of each module are combed, and the compilation of the underlying driver code such as GPS real-time positioning, sensor data acquisition and processing, data upload and so on are completed. And the operating system was transplanted by other members of the team to fulfill the real-time and multi-task processing of the vehicle terminal to achieve the purpose of information collection and monitoring of the refrigerated vehicle.

After completing the software and hardware design of the system, some modules such as touch screen and printer are tested and verified for system functions. The test results show that the system can basically achieve the expected goals.

Key Words：Cold chain logistics; Embedded system; Temperature and humidity collection; Real-time monitoring

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.1.1 课题研究背景 1

1.1.2 课题研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究的基本内容 3

1.4 预期目标 3

第二章 车载终端总体设计 4

2.1 功能需求分析 4

2.2 车载终端总体设计方案 4

2.3 外壳结构设计 5

2.3.1 485转接板外壳 6

2.3.2 车载终端外壳 6

2.4 本章小结 7

第三章 车载终端硬件设计 8

3.1 车载终端硬件结构 8

3.2 嵌入式微处理器 9

3.3 通讯接口硬件设计 11

3.4 数据采集部分硬件设计 13

3.4.1 温湿度传感器接口电路设计 13

3.4.2 霍尔传感器接口电路设计 13

3.4.3 速度/加速度传感器接口电路设计 14

3.4.4 GPS模块接口电路设计 14

3.4.5 摄像头接口电路设计 15

3.5 人机交互部分硬件设计 16

3.5.1 热敏打印机 16

3.5.2 智能触摸屏 17

3.6 数据传输部分硬件设计 18

3.7 PCB设计 20

3.8 本章小结 21

第四章 车载终端软件设计 22

4.1 车载终端软件结构 22

4.2 应用软件设计 22

4.2.1 温湿度传感器 22

4.2.2 霍尔传感器 24

4.2.3 摄像头模块 24

4.2.4 GPS模块 26

4.2.5 打印机模块 29

4.2.6 智能触摸屏 29

4.3 车载终端系统测试及验证 34

4.3.1 触摸屏显示和交互测试 34

4.3.2 热敏打印机测试 35

4.4 本章小结 36

第五章 结论 37

5.1 全文总结 37

5.2 研究展望 37

致谢 38

参考文献 39

附录 40

绪论

课题研究的背景和意义

课题研究背景

冷链物流泛指冷藏冷冻类物品在生产、储存、运输、再加工以及销售的全过程中始终处于规定的低温环境下（0℃～4℃），以保证物品质量和性能的系统工程^[1]。冷链物流以制冷技术为手段，是基于冷冻工艺学的低温物流过程。适合此物流方式的商品有三类：一是初级农产品（花卉、肉蛋禽奶、水果蔬菜、水产品等）；二是加工食品（冷藏肉类等包装熟食、冷藏奶制品和雪糕、速冻食品等）；三是特殊商品（疫苗等药品）。随着科技进步以及制冷技术快速发展，这种核心要求为保持低温环境的供应链系统也随之发展。

上述温湿度敏感性产品在物流运输过程中必须严格要求其温湿度与周期，如果控制不当或没有控制导致冷链“断链”，必然会导致不良公共卫生事件发生，造成恶劣影响。例如山东疫苗事件：2016年3月，25种儿童、成人用二类疫苗在未经严格冷链存储运输的情况下便销往全国18个省市，严重威胁了社会公共安全，案件最终由山东警方破获，此非法疫苗案涉案金额达5.7亿元。接种这样未经冷链存储运输的疫苗，极易导致免疫失效的风险，严重情况甚至可以直接造成人体伤害。

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