基于GPS和GSM定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計

.目 錄1.引言12.系統(tǒng)的總體設(shè)計22.1車輛監(jiān)控系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)22.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體框架23.電路硬件設(shè)計43.1 STC12C5A60S2單片機43.2 GPS模塊43.3 短消息模塊63.4硬件的總體電路設(shè)計74.軟件設(shè)計74.1開發(fā)環(huán)境74.2系統(tǒng)軟件的設(shè)計和實現(xiàn)84.3系統(tǒng)各模塊子程序的流程設(shè)計95. 設(shè)計測試與分析116.結(jié)語15參考文獻(xiàn)16.基于GPS和GSM定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名:黃 玥 指導(dǎo)教師：紀(jì)辛然 宋子曄摘要：GPS定位系統(tǒng)起初的研究的應(yīng)用領(lǐng)域為軍事領(lǐng)域，但是在社會快速發(fā)展和人們的生活水平得到了較大改觀的情況下，使用汽車的人數(shù)在不斷的增長。而且，定位技術(shù)的快速發(fā)展，在民用領(lǐng)域得到了很大發(fā)展，GPS定位技術(shù)逐步的應(yīng)用到交通管理和車輛監(jiān)控就是一種可以實現(xiàn)精度高、高效的監(jiān)控，以及存在著很多的功能的系統(tǒng)，是一種現(xiàn)代化的高科技產(chǎn)品。而除了可以識別出很多人的語音信息之外，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和進(jìn)行短消息發(fā)送的業(yè)務(wù)中取得了很好的成效，有效地對信息進(jìn)行控制和定位，為這種高科技產(chǎn)品的使用奠定了堅實的基礎(chǔ)，在民用領(lǐng)域進(jìn)行推廣和使用提供了有效地保障。因此，和等兩種技術(shù)構(gòu)成的產(chǎn)物，可以對移動的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。關(guān)鍵詞：單片機 GPS模塊 短消息模塊1.引言 伴隨著我國的經(jīng)濟不斷發(fā)展、城市化的進(jìn)程極具加快、人們物質(zhì)生活和汽車工業(yè)生產(chǎn)力的不斷提高，作為我國國民經(jīng)濟基礎(chǔ)的交通運輸業(yè)得到了快速的發(fā)展，汽車早已逐步進(jìn)入千家萬戶。隨著汽車保有量的數(shù)量急劇增多和交通事業(yè)的快速發(fā)展，而且面臨著很大的運輸壓力，交通的道路變得越來越擁擠，與此同時交通事故不斷發(fā)生，十分嚴(yán)重的影響了人們的生活和出行。在此期間，許多和汽車有關(guān)的行業(yè)就開始迅猛發(fā)展。例如，公交車，出租車，醫(yī)院急救車，旅游客運等行業(yè)中所轄車輛就在不斷增加，這些車輛慢慢出現(xiàn)了一些無法應(yīng)對的問題。另外，有不少的行業(yè)對于安全工作提出了新的規(guī)定，如運鈔車，以及貨車等以及夜間往偏遠(yuǎn)地方出行的出租車等等。怎樣科學(xué)有效的管理并控制車輛，對車輛進(jìn)行合理的安排，提高車輛利用率并保證車輛行駛安全，已成為大眾和國家所關(guān)注的焦點問題。 基于以上的問題，車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究與發(fā)展也就越來越受到人們的關(guān)注和重視。車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)會在車輛管理、交通運輸和監(jiān)控中起到很重要的作用。近幾年來，由于GPS技術(shù)的發(fā)展，使車輛的實時定位變得簡單，期間無線通信技術(shù)也飛快進(jìn)展，因此以全球定位技術(shù)為前提的交通監(jiān)控和管理成為可能，依靠其高效率、高精度的優(yōu)點，已被非常多的人所關(guān)注和認(rèn)識，隨著GPS入網(wǎng)費用的降低，因此這一技術(shù)也越來越受到廠商的青睞，逐漸在各個領(lǐng)域之中得以應(yīng)用。 此次畢業(yè)設(shè)計是利用GPS定位模塊、單片機處理和短消息發(fā)送模塊，用GPS網(wǎng)絡(luò)作為傳輸途徑，模擬并跟蹤對車輛數(shù)據(jù)的傳輸和采集。基本內(nèi)容如下：此系統(tǒng)主要由空間GPS衛(wèi)星星座。地面控制GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備端GPS信號接收模塊三個模塊組成。GPS衛(wèi)星及其星座由21顆工作衛(wèi)星與3顆備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星群，記作（21+3）GPS星群。監(jiān)控處所使用的設(shè)備主要為：前端接入裝置、監(jiān)控裝置、數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)終端裝置。.2.系統(tǒng)的總體設(shè)計本文說明的基本硬件方法是通過系統(tǒng)模塊、移動模塊和的地理模塊；軟件方面是通過每個分支實現(xiàn)的不同功能模塊，軟件部分則是通過程序語句來溝通配合各個模塊的不同功能并完成整體功能。 2.1車輛監(jiān)控系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)2.1.1 GPS定位技術(shù)該系統(tǒng)是伴隨現(xiàn)代高科技產(chǎn)品應(yīng)運而生的的一個無誤差、不間斷和范圍廣的電子追蹤跟蹤、定位的多功能系統(tǒng)。GPS網(wǎng)絡(luò)大體由三部分構(gòu)成，通過GPS衛(wèi)星部分構(gòu)成的太空整體、由大量陸地站構(gòu)成的控制部件和接受器件為主要驅(qū)動的用戶設(shè)備，其主要可以實現(xiàn)以下的功能：空間方面：衛(wèi)星星座主要存在著以下的參數(shù)，24個衛(wèi)星，55度軌道的傾角，6個衛(wèi)星軌道面，4顆衛(wèi)星定位于每個軌道面上，的衛(wèi)星的高度，衛(wèi)星星座的運行周期為11小時分，載波頻率。在任何的地區(qū)和方位，都可以觀測到四棵衛(wèi)星，而且定位的精度準(zhǔn)確。地面控制部分：主要功能是需要對全球定位系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，并測量每顆衛(wèi)星的位置，并以電文的手段發(fā)送給衛(wèi)星，然后由衛(wèi)星把取得地信息發(fā)送給用戶，這就是衛(wèi)星提供的信息。從整個控制部分可以得出：主控站1個、監(jiān)控站5個和注入站3個。其中，主控站負(fù)責(zé)對監(jiān)控站發(fā)出的信息進(jìn)行收集，計算出各種軌道的參數(shù)，并把這些信息轉(zhuǎn)發(fā)給衛(wèi)星。監(jiān)控站中配有P碼接收機和精密時鐘等裝置，對于來自于衛(wèi)星地信息進(jìn)行監(jiān)測，而且在每過十五分鐘把取得地信息發(fā)送給相應(yīng)的監(jiān)測部門。2.1.2 GSM的移動通信技術(shù)該系統(tǒng)的制定是按照歐洲提出的通信標(biāo)準(zhǔn)化委員會的技術(shù)規(guī)范和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計的，是一種基于開放的結(jié)構(gòu)而設(shè)計的一種全新的系統(tǒng)。因為該系統(tǒng)是國家通過投資而建設(shè)的公眾網(wǎng)絡(luò)，是的運作最為穩(wěn)定，覆蓋范圍最大，而且是最有發(fā)展?jié)摿Φ脑捯粝到y(tǒng)，可識別身份和進(jìn)行保密工作，以便減少不必要的障礙。對比常規(guī)的通信網(wǎng)絡(luò)，800M集群無線通訊網(wǎng)的使用性能較好，而且通信范圍較廣，而且其開發(fā)價格經(jīng)濟和實惠，可以在很多的地方進(jìn)行推廣和使用，可以實現(xiàn)對于信息資源的共享，減少不必要地重復(fù)的建設(shè)和投資。系統(tǒng)除了可以提供相應(yīng)的語音服務(wù)以外，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，和短消息處理等。在體系結(jié)構(gòu)中，存在著通信管理層()，的主要職能為：以用戶的需求為基礎(chǔ)，在用戶保持聯(lián)系之間，對相關(guān)信息和信號進(jìn)行處理。如短消息處理即為層的新功能。系統(tǒng)的話音的傳輸，都是基于一定的管理規(guī)則進(jìn)行的，而短消息是則明顯提出不處理端對端的業(yè)務(wù)。系統(tǒng)主要通信信道有：話音信道和控制信道，短消息則是利用后者轉(zhuǎn)化而來的。的短消息是由信令信道進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸?shù)模錇橥ㄐ啪W(wǎng)所擁有。可以在沒有進(jìn)行撥號的情況下，構(gòu)建相應(yīng)的連接，并把信息和地址傳輸于短消息中心，再通過它把最終取得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到信宿。短消息功能用于車輛監(jiān)控的最大好處就是易于監(jiān)控，且成本較低。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體框架2.2.1系統(tǒng)方案的構(gòu)想系統(tǒng)的綜合結(jié)構(gòu)決定了最后系統(tǒng)的整體功能，本次設(shè)計的系統(tǒng)不僅要對汽車位置，狀態(tài)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)儲存同和也要實現(xiàn)實時監(jiān)控功能，因此，系統(tǒng)的大體結(jié)構(gòu)可以為單片機模塊、GPS、短信模塊、A/D轉(zhuǎn)塊等幾大部分。通過單片機程序把單片機模塊和GPS、短信模塊整合起來同時實現(xiàn)車輛位置（經(jīng)度、緯度）等數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。2.2.2系統(tǒng)方案的框架相比較與世界上的一些發(fā)達(dá)國家，我國對GPS車輛監(jiān)控的整體研究才剛剛開始，九十年代時大陸之后很少高校、研究所和一些公司在進(jìn)行該方面的研究。隨著車輛位置實時監(jiān)控技術(shù)的廣泛推廣，市場對本設(shè)計的需求也越來越大。之后會有越來越多的公司來參與這學(xué)方面的研究，取得成功也是日益增多。車輛監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成：車輛監(jiān)控包含衛(wèi)星子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、車載移動終端子系統(tǒng)與中心監(jiān)控子系統(tǒng)。 (1)衛(wèi)星 衛(wèi)星一直不停地傳送位置信息，通過子系統(tǒng)接收機對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并且生成位置數(shù)據(jù)。例如具體地點和實時速度等。 (2)通信網(wǎng)絡(luò) 汽車中的移動發(fā)射端與監(jiān)控大廳所傳送的資訊，都是通過的短信息保存功能傳送的，現(xiàn)實生活中短信息應(yīng)該結(jié)合車載傳送終端的作用，專門傳送到監(jiān)控部門。 (3)車輛移動終端 車載發(fā)射端是由GPS接收、GPS采集模塊組成、主控模塊、串行通信的擴展分支，CPU核心控制分支和OLEM成型分支以及大量外圍模塊所組成的，每個模塊交互通過串行通信口連接。能夠?qū)崟r接受GPS星群發(fā)射位置信號，解碼并對短消息進(jìn)行簡單處理，向監(jiān)控機構(gòu)利用短消息，直接地傳送被監(jiān)控車輛的實時定位與時間資料，并能在控制中心顯示實時位置與速度，并能通過短信接受監(jiān)控中心的控制指令。(4)監(jiān)控中心 監(jiān)控終端通過總控計算機和GSM通訊模塊組成，它們通過串行通信數(shù)據(jù)通信，大體功能是對車輛的跟蹤、監(jiān)控與定位、運營監(jiān)測、監(jiān)控管理、信息處理和外界數(shù)據(jù)接口；利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和車輛終端系統(tǒng)完成即時通訊；實現(xiàn)對異樣目標(biāo)的實時跟蹤功能，同時在電子地圖中隨時展現(xiàn)對應(yīng)數(shù)據(jù)；進(jìn)行電子地圖庫的匯編；利用局域網(wǎng)與應(yīng)用平臺完成最后的系統(tǒng)整體輸出。 監(jiān)控終端利用GSM通信模塊以及配套的程序接入GSM網(wǎng)絡(luò)模塊的短信中心和在駕駛中的車輛執(zhí)行即時定位傳送和管控標(biāo)準(zhǔn)傳送，最后實現(xiàn)在電子地圖中精準(zhǔn)顯示定位。此次畢業(yè)論文的主要設(shè)計工作與功能就是通過GPS定位模塊完成對車輛的跟蹤并利用GSM的短信業(yè)務(wù)把采集信息傳送到地面控制終端。這其中包括硬件之間的配合和軟件的同意調(diào)度。車載處理模塊不與其他模塊相互配合，為日后的改進(jìn)留下無限可能?？刂颇K負(fù)責(zé)綜合控制數(shù)據(jù)；串行口通信擴展分支負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通道分配及傳遞；GPS采集分支的作用是自動接受實時定位信息；短信分支進(jìn)行定位信息的確認(rèn)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。監(jiān)測中心GSM模塊單片機（STC12C5628AD）串行擴展口（CD4052）GPS接收模塊S 圖1 總體結(jié)構(gòu)圖. 3.電路硬件設(shè)計3.1 STC12C5A60S2單片機結(jié)合系統(tǒng)需求與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，控制中心單元需要和子系統(tǒng)、短信息子系統(tǒng)銜接，由于整個系統(tǒng)的中斷非常多，因此應(yīng)該選取中斷級別比較多的。結(jié)合上述因素，該軟件最后利用控制中心單元，為宏晶的單片機，屬于一款符合高性能儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)的單片機。STC12C5A60S2是中國廣東宏晶科技有限集團(tuán)制造的單時鐘/機器周期（）的單片機，屬于高轉(zhuǎn)速/低能耗的一款新型單片機，其型號為，指令代碼對傳統(tǒng)單片機有著非常好的兼容性，然而速度卻高出傳統(tǒng)單片機的10倍之多，內(nèi)部集成專用復(fù)位電路。4路，8路高速10位轉(zhuǎn)換。STC12C5A60S2的功耗低，供電電壓為3.5V5.5V，通用I/O口，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，可設(shè)置成四種模式 圖3 單片機芯片簡圖圖3是本次硬件設(shè)計單片機的芯片簡圖。其中GND接地，VCC接電源電壓。將P3.0和P3.1引腳與擴展串行口的引腳3和13連接，這樣就可以實現(xiàn)串行口的擴展。其它引腳與開發(fā)板上的其它芯片相連接，實現(xiàn)不同的功能。3.2 GPS模塊這次所選取的子系統(tǒng)屬于深圳百年星科技電子集團(tuán)制造的，全球定位功能接收器類型包括二十多個頻道，的頻率屬于碼，靈敏度跟蹤屬于，冷啟動和暖啟動的時間分別為：秒和秒，熱啟動時間的持續(xù)時間為一秒；在動態(tài)環(huán)境下：海拔高度在六萬英尺之內(nèi)，速度低于米/秒；默認(rèn)的的，波特率從到，控制溫度在到之間，保存溫度在到之間；功能說明：高靈敏度芯片組，高屬性接收機軌道的能量損耗小，且有二十個衛(wèi)星，再次取得信息的時間僅為零點一秒，而且是使用了多路徑減緩設(shè)備。該模塊圖為如下：.圖4 電路圖子系統(tǒng)接通電源之后，子系統(tǒng)隨時都在獲取衛(wèi)星信號，并利用子系統(tǒng)的引腳自動傳送由微信輸送過來的定位數(shù)據(jù)，該定位數(shù)據(jù)時時刻刻都在傳送由衛(wèi)星發(fā)送過來的定位數(shù)據(jù)，該定位數(shù)據(jù)每1秒輸送為1幀，信號的波特率一般情況下采取，在定位數(shù)據(jù)中，等同時存在。子系統(tǒng)與引腳和擴展串行口的2與12引腳對接，接下來與單片機進(jìn)行銜接，完成數(shù)據(jù)的傳送與保存。子系統(tǒng)的外接電路僅僅和等引腳銜接即可，關(guān)于子系統(tǒng)的引腳性能介紹如表1所示。在實施子系統(tǒng)調(diào)試過程中，為了操作簡便，沒有利用擴展串行口，直接把GPS模塊和單片機相連接，GPS的引腳TXA和RXA分別連接單片機RXD和TXD引腳，引腳VCC接電源，引腳GND接地，單片機通過USB數(shù)據(jù)線與電腦相連接。由于子系統(tǒng)一直在獲取衛(wèi)星的信號，然后利用系統(tǒng)的引腳自動發(fā)送由衛(wèi)星傳送定位數(shù)據(jù)到單片機。Pin引腳名字功能說明1VCC_5V+3.05.5V電源輸入2TXA串口數(shù)據(jù)輸出A3RXA串口數(shù)據(jù)輸入A4NCNC5GND接地表1 GPS模塊功能引腳說明.3.3 短消息模塊通信子系統(tǒng)屬于車載端的核心單元，主要擔(dān)任車載和監(jiān)控機構(gòu)之間的通訊，車載端利用通信子系統(tǒng)將就子系統(tǒng)所獲取的位置數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，通信子系統(tǒng)屬于利用和既定通信網(wǎng)絡(luò)銜接來實現(xiàn)通信目的的，所以各種通信網(wǎng)絡(luò)所選用的通信子系統(tǒng)也不一樣。GSM的短消息業(yè)務(wù)就是通過信令信道傳輸信息，它不需要撥號建立連接，可以直接將要傳送的數(shù)據(jù)加上信宿地址傳送至短信息服務(wù)系統(tǒng)然后在發(fā)送到監(jiān)測中心或需求者。短信息業(yè)務(wù)在車輛監(jiān)控中最大的特點。另外，由于其制造成本低，且容易進(jìn)行連接。因此，筆者選用了移動通信子系統(tǒng)，子系統(tǒng)選用的是SIMCOM公司的SIM600，應(yīng)用便捷，并且集成了整套的射頻電路與的基本處理設(shè)備，比如移動電話等硬件設(shè)備。體系較小，幾乎可滿足所有對產(chǎn)品尺寸有要求的工業(yè)需要，子系統(tǒng)和移動應(yīng)用設(shè)施利用一個60引腳的板塊連接器相銜接，不僅支持天線接口，同時直至其他子系統(tǒng)與開發(fā)板的硬件接口。SIM600具有低功耗設(shè)計。短信息保存在卡上；輔助與形式的短信息傳送，用戶可以結(jié)合自身需要選取對應(yīng)的傳送形式；外界有天線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；并通過AT指令來控制信息的發(fā)送。如圖5所示是SIM600的芯片簡圖，表2所示為芯片引腳功能說明。SIM300與單片機的連接非常簡單，它只需要引出四根線即可。表2所示為芯片引腳功能說明引腳名稱I/O說明RXDIReceive Data 接收數(shù)據(jù)TXDOTransmit Data 發(fā)送數(shù)據(jù)VCC接電源GND接地 圖5 SIM600芯片簡圖.3.4硬件的總體電路設(shè)計此次畢業(yè)設(shè)計需要利用單片機、GPS模塊和短消息模塊的，畢業(yè)設(shè)計的重點是把GPS模塊和短消息模塊的原理弄明白，并畫出它們的電路圖然后利用擴展串行口把單片機和GPS模塊、短消息模塊三個模塊連接起來。需要利用的總體電路圖如圖6所示，GPS模塊的電路圖如圖4所示，短消息的模塊的電路圖如圖5所示。引腳VEE為模擬信號接地端，引腳VSS為數(shù)字信號接地端，引腳INH為禁止端，當(dāng)INH輸入端=“1”時，所有通道截止。如何實現(xiàn)短消息模塊和GPS模塊的通信需要利用軟件程序進(jìn)行控制，來實現(xiàn)引腳1、11通信還是引腳2、12通信，芯片CD4052的引腳9和10為地址控制端，引腳9和10的工作方式都為00、01、10、11，當(dāng)輸出為00時引腳1和11通信，短消息模塊工作，當(dāng)輸出為01時引腳2和12通信，GPS模塊工作。由圖6電路圖的連接來實現(xiàn)硬件功能，此次畢業(yè)設(shè)計的信息采集和傳輸?shù)墓δ堋?圖6 總體電路圖 4.軟件設(shè)計 4.1開發(fā)環(huán)境 單品機系統(tǒng)開發(fā)平臺屬于，仿真是利用實現(xiàn)的，下載平臺屬于。屬于美國集團(tuán)推出的52系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)軟件，和匯編相比，C語言在性能方面、結(jié)構(gòu)方面等有著卓越的性能，所以可以在很短的時間內(nèi)掌握。的主要功能為宏匯編、編譯，庫管理等，是一套集成的用于解決工業(yè)問題的軟件系統(tǒng)，通過在等集成環(huán)境的作用下，把上述功能有機地整合在一起。而具體的運作，要借由等操作系統(tǒng)才能實現(xiàn)。 軟件是英國公司開發(fā)出的軟件。其不但是可以實現(xiàn)其他的仿真軟件的仿真功能，同時對單片機及外圍器件等也可以進(jìn)行有效的仿真，是當(dāng)前最有優(yōu)勢的，對單片機進(jìn)行仿真的軟件。盡管該行業(yè)在我國的發(fā)展還處于初期階段，但是已經(jīng)得到了單片機開發(fā)的科研人員，教學(xué)人員和業(yè)余愛好人員的關(guān)注。是在全球都享有很高的知名度的工具(仿真軟件)。從繪制原理圖、代碼調(diào)試到實現(xiàn)模擬和仿真，都可以通過一鍵轉(zhuǎn)換到PC機設(shè)計中，有效地實現(xiàn)從概念建立到產(chǎn)品的全面設(shè)計，是當(dāng)前唯一一款，可以把電路仿真、設(shè)計和虛擬模型仿真融合到一起的處理平臺，其處理模型，對和等都提供有力的支持，年又增加了和系列處理器，在在后續(xù)開始陸續(xù)對其他的模型方面提供支持。與此同時，它也支持在等編譯功效。是一款用于專業(yè)單片機的編程軟件，其主要也是針對單片機進(jìn)行開發(fā)的，可以下載系列、系列和等系列的單片機，由于方便操作，所以在工業(yè)領(lǐng)域很快得到全面的推廣。4.2系統(tǒng)軟件的設(shè)計和實現(xiàn)關(guān)注車輛監(jiān)控系統(tǒng)，其相關(guān)功能操作與實現(xiàn)，均是以軟件程序控制為依托的。在系統(tǒng)設(shè)計層面，選用的軟件和硬件設(shè)計思路一致，通過對所有的功能進(jìn)行作模塊化分析，以此為基準(zhǔn)開展系統(tǒng)設(shè)計、編程與調(diào)試作業(yè)。通過主程序，實現(xiàn)分模塊集成操作，有效地保證了程序的可修改和可移值性。系統(tǒng)的軟件部分主要為：短消息的發(fā)送，信息的收集。基于系統(tǒng)功能來分析，其承擔(dān)著初始化作業(yè)，要求支持優(yōu)先級中斷機制，并依據(jù)具體請求與需要，調(diào)取相應(yīng)的模塊程序，實現(xiàn)相關(guān)模塊的關(guān)聯(lián)，是系統(tǒng)的核心任務(wù)。初始化作業(yè)，具體關(guān)注的是存儲單元、寄存器、單片機的口設(shè)置等方面的初始化作業(yè)。在硬件連接操作上，需要充分把握作業(yè)原理與設(shè)計思路，確保硬件連接可以支持相應(yīng)模塊功能實現(xiàn)。初始化操作，可以實現(xiàn)單片機輸入輸出端、模塊等初始化。整個程序的工作流程，可以經(jīng)由模塊接收信息，再以單片機為對象進(jìn)行信息傳輸，單片機負(fù)責(zé)實現(xiàn)轉(zhuǎn)換操作，將經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)存入至緩沖區(qū)。如存在訪問指令，則允許調(diào)取緩沖區(qū)中的消息并傳送于監(jiān)控中心。具體的工作流程如下圖所示。結(jié)束初始化GPS定位信息的采集發(fā)送定位數(shù)據(jù)將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)是定位數(shù)據(jù)在緩沖區(qū)進(jìn)行字符轉(zhuǎn)換（GSM字符譯成ASCII碼字符）A/D轉(zhuǎn)換否有無有無詢問指令？檢查串行口打開與否？ 圖7 車輛信息的采集和發(fā)送的總流程圖4.3系統(tǒng)各模塊子程序的流程設(shè)計4.3.1 GPS模塊定位數(shù)據(jù)的采集如始終表現(xiàn)為運行狀態(tài)，則會收到來源于不同地區(qū)的數(shù)據(jù)，并對車輛的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的的計算，然后經(jīng)由地串行口將信息傳輸給計算機，這些信息具體位置表現(xiàn)為緩沖區(qū)。在信息沒有進(jìn)行處理之前，其表現(xiàn)為字節(jié)流形式。而字節(jié)流在未被細(xì)分處理以前難以得到有效的利用。因此，我們必須通過程序把各個字段的信息進(jìn)行提取處理和分類，從而整理出可以供管理人員可以應(yīng)用與參考的相關(guān)信息。在提取信息時，要求對所幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行界定與說明，由此方可對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取?；诒痉治鲋械奶炀€板來分析，其面向計算機所發(fā)送的數(shù)據(jù)具體表現(xiàn)為：幀頭、幀尾與幀所攜帶的數(shù)據(jù)。幀頭并非是完全一致的，其主要構(gòu)成表現(xiàn)為、等。在中，可以進(jìn)行時間、經(jīng)緯度等信息提取；在中，可以進(jìn)行速度與航向等信息提取。初始化打開串行口，設(shè)置波特率為4800設(shè)置定時器為1秒，定時讀串行口讀取串行口1緩存，判斷是否GPRMC語句？否是復(fù)制該語句并從緩存中刪除該語句刪除復(fù)制語句中的表頭$GPRMC提取UTC時間并轉(zhuǎn)換為北京時間提取UTC日期判斷接受狀態(tài)是否有效？分別提取經(jīng)緯度和速度是否每次都會對收到的信息形式具體為字符串，而借助模塊，可以依照協(xié)議規(guī)則，實現(xiàn)字符串分解操作，并提取相應(yīng)的信息13。具體的工作流程如下圖所示。圖8 信息的收集和處理工作流程圖. 4.3.2 短消息模塊的軟件設(shè)計短消息通信模塊主要指的是初始化，監(jiān)控作業(yè)與信息傳送等。本模塊設(shè)計目的指向在于構(gòu)建數(shù)據(jù)發(fā)送機制，具體設(shè)定為短信息形式。以等語言與技術(shù)，實現(xiàn)程序界面設(shè)計操作，應(yīng)用指令，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互工作，并通過編碼和解碼等作業(yè)，以便完成數(shù)據(jù)交互作業(yè)。其主要的工作流程如下圖所示。硬件上是通信實現(xiàn)，主要是通過接口與本模塊來完成的。基于軟件層面來分析，其則以國際標(biāo)準(zhǔn)指令為依據(jù)，可以通過控制與調(diào)整本模塊參數(shù)，以達(dá)到預(yù)定的功能。開始設(shè)置短消息格式短信PDU編碼向串行口寫AT指令 是否成功？設(shè)置接收號碼結(jié)束否是指令集是從或向或發(fā)送的。通過發(fā)送命令來控制的功能，與網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行交互，以實現(xiàn)對信息的發(fā)送。圖9 發(fā)送流程圖程序中對模塊的操作中主要使用的指令為：第一，選擇消息格式；具體為或格式。程序中需要把當(dāng)前值設(shè)定為方式，則向短消息模塊需要發(fā)出如下指令：；當(dāng)前值需要設(shè)定為方式，則要發(fā)出如下指令：。（2）進(jìn)行短消息中心地址設(shè)置操作上面是指短消息中心地址具體信息。在這里需要注意一點，短消息中心本身無法作調(diào)整操作，如其號碼出現(xiàn)了改變，則在調(diào)取語句后，短消息模塊則會執(zhí)行重新啟動操作。基于此，在執(zhí)行該指令的過程中，會出現(xiàn)推后現(xiàn)象。（3） 新消息提示 命令格式：系統(tǒng)在完成了上述設(shè)置之后，要設(shè)計相應(yīng)的提示符（4）短消息發(fā)送分析其初始點參數(shù)設(shè)定為零值，完成一次短消息發(fā)送后，其執(zhí)行+1操作，數(shù)值區(qū)間表現(xiàn)為。（5）實現(xiàn)波特率調(diào)整操作如存在，則代指的內(nèi)涵是將串行口波特率進(jìn)行設(shè)置，具體為。自動波特率其支持區(qū)間為-，如選擇自動波特率適配模式，且沒有得到任意指令的條件下，短消息模塊在消息處理與結(jié)果發(fā)送時，默認(rèn)波特率為。5. 設(shè)計測試與分析關(guān)于GPS模塊的測試。GPS模塊的測試主要是對射頻屬性的測試。的主要功能就是顯示出時間、位置、定位類型等信息。的主要功能就是顯示經(jīng)度、緯度、 時間等信息。的主要功能就是顯示可見衛(wèi)星信息、仰角、方位角、信噪比（）等信息。的主要功能就是顯示時間、日期、位置、速度等信息。的主要功能就是顯示地面速度信息等信息。的主要功能就是接收機操作模式，定位使用衛(wèi)星，值等信息。MSS：信號強度等通過解析改地點的定位正確。關(guān)于GSM模塊的測試。GSM模塊是短信的首發(fā)模塊。不能獨立工作在之后整體測試中，會直接顯示該模塊調(diào)試結(jié)果。詳情見圖11-13.在對所有的系統(tǒng)進(jìn)行組裝完成之后對系統(tǒng)進(jìn)行了測試。系統(tǒng)組裝圖如圖10所示。圖10 系統(tǒng)組裝圖首先先設(shè)定該系統(tǒng)的系統(tǒng)綁定號碼如圖11所示圖11 系統(tǒng)綁定號碼測試圖在號碼綁定好之后分不同情況進(jìn)行測試。在沒有信號的情況下測試。如圖12所示圖12 信號弱時測試圖 在有信號的情況下進(jìn)行測試。系統(tǒng)會實時返回當(dāng)前的經(jīng)緯度值。如圖13所示。圖13 信號強時測試圖在以上幾種情況測試了設(shè)計所做系統(tǒng)。證明該系統(tǒng)可以是現(xiàn)實設(shè)計原有功能 。在確定功能可用之后在不同的地點進(jìn)行了經(jīng)緯度的讀取測試。地點分別為上海，昆山，太原。在讀取好經(jīng)緯之后。在百度地圖查詢到相關(guān)地址的準(zhǔn)確經(jīng)緯度，進(jìn)行比對。比對結(jié)果見表3。表3測試緯度和百度地圖對比測試地點系統(tǒng)測試經(jīng)緯百度地圖經(jīng)緯度昆山緯度30.89 經(jīng)度 110.8緯度31.39 經(jīng)度 120.95上海緯度31.87 經(jīng)度 111.9緯度31.22 經(jīng)度 121.48太原緯度36.78 經(jīng)度 102.63緯度37.87 經(jīng)度 112.53在經(jīng)過測試之后發(fā)現(xiàn)，對緯度的測量基本可以很貼近實際緯度值。但是，經(jīng)過多次測量發(fā)現(xiàn)經(jīng)度的測量有規(guī)律的總是會發(fā)生10的誤差，這個現(xiàn)象引起了我的注意。經(jīng)過在網(wǎng)上查詢資料和對老師咨詢發(fā)現(xiàn)。是我在單片機主程序的換算中系數(shù)發(fā)生錯誤。我找到問題之后，我及時對程序進(jìn)行了修改。最終，在之后的幾次測試中經(jīng)緯度可以符合要求。對比結(jié)果見圖4.表4修改后測試緯度和百度地圖對比測試地點系統(tǒng)測試經(jīng)緯百度地圖經(jīng)緯度昆山緯度30.89 經(jīng)度 120.8緯度31.39 經(jīng)度 120.95上海緯度31.87 經(jīng)度 121.9緯度31.22 經(jīng)度 121.48太原緯度36.78 經(jīng)度 112.63緯度37.87 經(jīng)度 112.53 在測試發(fā)現(xiàn)該設(shè)計現(xiàn)在實現(xiàn)的功能有更加大的拓展空間，現(xiàn)在的實時跟蹤還需要短信的觸發(fā)才能實現(xiàn)功能。在今后的設(shè)計中可以拓展出能加的完善的功能。比如當(dāng)汽車停止時，能自動發(fā)送信息，在手機端可是不間斷的發(fā)送短信等等。這些拓展的功能也為我之后的學(xué)習(xí)留下了更多空間。6.結(jié)語綜上所述，隨著我國社會進(jìn)入轉(zhuǎn)型時期，人們的生活水平也在不斷得以提升，而且擁有私家車的家庭數(shù)在與日俱增。由此，就出現(xiàn)了大量的交通問題，如交通事故，路上堵車，以及車輛被盜等各類異?；蛘呤峭话l(fā)事件的產(chǎn)生，所以筆者正是基于解決上面提出的各種問題而進(jìn)行的研究。隨著在全球各國得到廣泛的使用，設(shè)備的普及也在得以提升，盡管在國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展才處于初期階段，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必將更好地推進(jìn)在民間的使用。已經(jīng)在各個領(lǐng)域也得到了廣泛的利用，而且有利的推動了人類社會的快速發(fā)展。而且，因為專業(yè)設(shè)備的成本較高，普通民眾和單位無法承受，所以從一定程度上也限制了的推廣使用，現(xiàn)在各個廠商的主要工作就是減少的制造開支，去除了某些消費者很少利用的功能，只留下基本的常用功能，以加快的普及。這次，筆者進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的主要意圖為，通過此次設(shè)計，制作了最小系統(tǒng)，也證實了低成本的可行性，取得了預(yù)期的成果。由于時間和技術(shù)方面的約束，此系統(tǒng)的設(shè)計也存在著很多的不足，程序設(shè)計無法保持靈活性，并沒有完全實現(xiàn)其中的所有功能。今后將會對其他功能的實現(xiàn)，例如時間轉(zhuǎn)換、衛(wèi)星信號處理等得到廣泛的應(yīng)用?；诘能囕v監(jiān)控系統(tǒng)，是通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行車輛定位的，主要包括了衛(wèi)星、地面監(jiān)控終端、車輛移動終端等，由單片機、模塊等構(gòu)成。另外，系統(tǒng)是通過實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收，并送入單片機中，然后在傳輸于消息處理模塊，借由短消息進(jìn)行處理，并完成各項作業(yè)。目前，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)控行業(yè)中得以大量的使用，并將會大量的使用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)以及國防事業(yè)等。本文中，筆者完成的主要工作為：第一，開發(fā)了短消息模塊、模塊、單片機等的串聯(lián)電路，并實現(xiàn)了三個模塊進(jìn)行連接。第二，繪制了相應(yīng)的作業(yè)流程圖，并轉(zhuǎn)送到流程圖中，繪制了模塊采集信息數(shù)據(jù)和提取數(shù)據(jù)的流程圖等。第三，進(jìn)行了模塊的調(diào)試，在上位機上可以顯示諸多功能。系統(tǒng)的硬件設(shè)計已經(jīng)基本實現(xiàn)，而軟件方面已經(jīng)實現(xiàn)了部分功能，如接受車輛的數(shù)據(jù)信息，實際上還應(yīng)開發(fā)機和短消息模塊的監(jiān)控中心，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而時間有限，沒有對軟件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計和開發(fā)。 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