基于GPS和GSM定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計(1)

1、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1.1.6 .結(jié)語 15參考文獻 21基于 GPS 和 GSM 定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計基于GPS和 GSM 定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計學生姓名: 黃 玥 指導(dǎo)教師：紀辛然宋子曄摘要 ： GPS定位系統(tǒng)起初的研究主要是應(yīng)用于軍事，但隨

2、著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車的數(shù)量也隨之增多。與此同時，GPS技術(shù)的完善和SA政策的取消，GPS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GPS就是這樣一種能實現(xiàn)高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、價格可接受的高科技定位產(chǎn)品。而GSM除了能夠提供人們熟悉的語音信息以外，它還能在GPS和使用者之間，通過數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和短消息業(yè)務(wù)，很好的傳遞控制和定位信息，為GPS這種高科技定位產(chǎn)品，在民間廉價的應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。因此，GPS和GSM這兩個當今熱門技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，將最大程度的滿足人們對移動目標的跟蹤需求。關(guān)鍵詞：單片機GPS模塊短消息模塊1. 引言伴隨著我國

3、的經(jīng)濟不斷發(fā)展、城市化的進程極具加快、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)的不斷發(fā)展，交通運輸?shù)膲毫Σ粩嗉哟螅煌ǘ氯蛽頂D的現(xiàn)象也越來越多，與此同時交通事故不斷發(fā)生，十分嚴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)了一些難以管理的問題，此外，有的行業(yè)對于安全性的要求也是十分嚴格，例如運鈔車，運送重要貨物的貨車以及夜間往偏遠地方出行的出租車等等。怎樣科學有效的

4、管理并控制車輛，對車輛進行合理的安排，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 GP

5、S 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?；緝?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)控中心的設(shè)備包括：數(shù)據(jù)庫、監(jiān)控終端、前端接入設(shè)備、業(yè)務(wù)處理終端。2. 系統(tǒng)的總體設(shè)計本文說明的基本硬件方法是通過GPS系統(tǒng)模塊、GSM 移動模塊和GPS 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)

6、2.1.1 GPS定位技術(shù)全球定位系統(tǒng)(GPS)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)成的控制整體和由接收器件為主體的用戶設(shè)備，應(yīng)用功能如下：空間部分：GPS衛(wèi)星星座的基本參數(shù)，衛(wèi)星數(shù)為24個，衛(wèi)星軌道面為6個，軌道的傾角為55 度，每個軌道面上有4 顆衛(wèi)星，衛(wèi)星的高度約為20200km，衛(wèi)星星座的運行周期為11 小時 58分，載波頻率1575.42MHz 。在地球表面的任何時刻，都可以觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好的定位解算精度。地面控制部分：控制部分負責

7、監(jiān)控GPS 系統(tǒng)的工作，測量和計算每顆衛(wèi)星的星歷，編輯成電文發(fā)送給衛(wèi)星，然后由衛(wèi)星實時地發(fā)送給用戶，這就是衛(wèi)星提供的廣播星歷?？刂撇糠职? 個主控站、5 個監(jiān)控站和3 個注入站。主控站負責收集各監(jiān)控站送來的跟蹤數(shù)據(jù)，計算衛(wèi)星的軌道和鐘差參數(shù)并發(fā)送至各注入站轉(zhuǎn)發(fā)至各衛(wèi)星。監(jiān)控站共有5 個，裝配有P 碼接收機和精密時鐘，對所接受的衛(wèi)星進行連續(xù)的P 碼偽距跟蹤測量，并將間隔為1.5 秒的觀測結(jié)果采用平滑的方法，每隔 15 分鐘將獲得的結(jié)果數(shù)據(jù)傳送至主控站。2.1.2 GSM 的移動通信技術(shù)GSM 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)是依據(jù)歐洲通信標準化委員會制定的技術(shù)規(guī)范設(shè)計研究的，是作為一種開放結(jié)構(gòu)和面向未來設(shè)

8、計的系統(tǒng)。GSM 移動通訊系統(tǒng)是國家投資建設(shè)的公眾網(wǎng)絡(luò)，是目前國內(nèi)覆蓋范圍最廣、系統(tǒng)可靠性最高、話音清晰度最高的移動蜂窩通訊系統(tǒng)。它具有強大的保密功能，用戶身份鑒別可保護網(wǎng)絡(luò)避免無權(quán)使用。與常規(guī)VHF/UHF 無線通訊網(wǎng)，800M 集群無線通訊網(wǎng)比較，它不但通訊范圍廣、系統(tǒng)運行可靠，而且經(jīng)濟適用、投資少、易普及，減少各專用通訊網(wǎng)基站的重復(fù)投資建設(shè)，各地監(jiān)控中心易于聯(lián)網(wǎng)。GSM 系統(tǒng)除了提供語音業(yè)務(wù)服務(wù)，還提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、短消息業(yè)務(wù)等多項功能。在GSM 體系結(jié)構(gòu)中，有一個通信管理層(CM) ， CM 的功能是：應(yīng)用戶的要求，在用戶之間建立連接，并能維持和釋放這些呼叫。短消息就是屬于CM 層地附加功

9、能。GSM 系統(tǒng)的話音或數(shù)據(jù)傳送，都是按照一定的規(guī)程建立、釋放和管理的，而短消息是GSM 中唯一不要求建立“端對端 ”業(yè)務(wù)路徑的業(yè)務(wù)。GSM 系統(tǒng)的通訊信道分為話音信道和控制信道，短消息是通過控制信道來實現(xiàn)的。GSM 的短消息業(yè)務(wù)就是通過信令信道傳輸信息，其為GSM 通信網(wǎng)所特有。它不用撥號建立連接，可直接把要發(fā)的信息加上信宿地址先發(fā)到短消息服務(wù)中心，再有短消息服務(wù)中心把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)到最終的信宿。短消息業(yè)務(wù)用于GPS 車輛監(jiān)控最大的優(yōu)點在于其建立連接簡單、服務(wù)費用低。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

10、態(tài)進行歷史數(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5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方面的研究，取得成功也是日益增多。車輛監(jiān)控系統(tǒng)的組成:車輛監(jiān)控主要由GPS衛(wèi)星模塊、GSM 網(wǎng)絡(luò)模塊、車載移

11、動終端模塊和中心監(jiān)控模塊構(gòu)成。(1)GPS 衛(wèi)星 GPS 衛(wèi)星一直不間斷的發(fā)送位置信號，由GPS 模塊接收機進行數(shù)據(jù)處理，并且生成位置數(shù)據(jù)。例如具體地點和實時速度等。(2)GSM 通信網(wǎng)絡(luò)汽車上的移動發(fā)射端和監(jiān)控大廳所發(fā)的短消息，都是經(jīng)過GSM 的短消息存儲功能發(fā)送的，實際生活中短消息應(yīng)根據(jù)車載發(fā)送終端的數(shù)目，專門發(fā)送至監(jiān)控中心。(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，解碼并簡單處理后向監(jiān)控中心通過

12、短信發(fā)送被監(jiān)控車輛的實時定位信息、時間數(shù)據(jù)，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)控與定位功能和運行檢測、監(jiān)控控制、信息管理以及外部數(shù)據(jù)接口；通過 GSM 網(wǎng)絡(luò)模塊與車輛終端模塊實現(xiàn)實時通訊；完成對異樣目標的自由跟蹤功能，并且在電 子地圖上實時表達相關(guān)信息；進行電子地圖庫的制作和編輯；通過局域網(wǎng)、應(yīng)用系統(tǒng)完成最后的 系統(tǒng)整體輸出。1 總體結(jié)構(gòu)圖3. 電路硬件設(shè)計3.1 STC12C5A60S2 單片機根據(jù)系統(tǒng)的要求和設(shè)計的需要，控制核心單元MCU 需要

13、與 GPS模塊和短消息模塊連接，并且考慮到整個系統(tǒng)的中斷比較多，所以應(yīng)選擇中斷級別比較多的MCU 。 根據(jù)以上原因，本系統(tǒng)最終采用的控制核心單元MCU 是宏晶的STC12C5A60S2 單片機，這是一款可滿足復(fù)雜高性能儀器儀表要求的單片機。STC12C5A60S2 是中國廣東宏晶科技有限公司生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速 /低功耗/超強抗干擾的新一代8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 ，但速度快8 12 倍，內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路。4路 PWM ， 8路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換，針對電機控制，強干擾場合。 STC12C5A60S2 的功耗低，供電電壓

14、為3.5V5.5V ，通用 I/O 口，復(fù)位后為：準雙向口/弱上拉，可設(shè)置成四種模式圖 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 模塊此次選擇的GPS 模塊為深圳百年星科技有限公司生產(chǎn)的ET 387， 全球定位系統(tǒng)接收器類型20 個頻道，L1 的頻率為1575.42MHz ， C/A 碼，靈敏度跟蹤 159dbm，冷啟動平均42 秒，暖啟動平均38 秒，熱啟動平均1 秒；動態(tài)條件：海拔高度小于1

15、.8 萬米（ 60000 英尺） ，速度小于515 米、秒（1000 海里） ； ：默認的NMEA gga ， GSA 的，gsv（ GLL,VTG ， and ZDA optional ） ，波特率4800 57600，操作溫度范圍零下30度到 85 度，儲存溫度零下40 度到 85度；性能描述：高靈敏度SIRF 芯片組，高性能接收機軌道多達20顆衛(wèi)星， 低功率消耗，重新獲得信息時間是0.1秒，多路徑減緩硬件。其GPS模塊的連接圖如圖4所示。7基于 GPS 和 GSM 定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計GPS 模塊通電后（即接上VCC 和 GND 后） ， GPS模塊時刻接受衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，并通過模塊的T

16、XD 引腳自動輸出從衛(wèi)星傳送來的定位信息，該定位信號每秒都輸出從衛(wèi)星傳送來的定位信號，該定位信號每秒鐘輸出一幀，信號的波特率通常選用4800bps，在定位信號中，GPGGAGPRMC等多種數(shù)據(jù)格式。GPS 模塊 TXD 和 RXD 引腳與擴展串行口的2 和 12 引腳相連接，然后連接到單片機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和存儲。GPS模塊的外連接電路非常簡單只需要連接VCC、 GND 、 TXA和 RXA 引腳，對模塊的引腳功能說明如表1 所示。在進行 GPS 模塊調(diào)試時，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

17、 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GPS模塊時刻接受衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，并通過模塊的 TXD 引腳自動輸出從衛(wèi)星傳送定位信息到單片機。表 1 GPS模塊功能引腳說明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3.3 短消息模塊通信模塊是車載端的一個重要的組成部分，它負責車載端與監(jiān)測中心之間的通信，車載端通過通信模塊把GPS 模塊所接收到的位置信息傳送到監(jiān)測中心，通信模塊是通過與一定通信網(wǎng)絡(luò)連接來完成通信功能的，因此不同的通信網(wǎng)絡(luò)所用的通信模塊也不同。GSM 的短消息業(yè)

18、務(wù)就是通過信令信道傳輸信息，它不需要撥號建立連接，可直接把要發(fā)的信息加上信宿地址先發(fā)送到短消息服務(wù)中心然后在發(fā)送到監(jiān)測中心或需求者。短消息業(yè)務(wù)用于GPS 車輛監(jiān)控最大的優(yōu)點在于其建立連接簡單、服務(wù)費用低。因此對于此次畢業(yè)設(shè)計采用GSM 移動通信模塊，GSM 模塊選用的是SIMCOM 公司的 SIM600，該模塊內(nèi)備有TCP/IP 協(xié)議，使用方便，而且集成了完整的射頻電路和GSM 的基帶處理器，如移動電話、無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)、遠程測量等。SIM600 結(jié)構(gòu)小巧，幾乎可滿足所有對產(chǎn)品尺寸有要求的工業(yè)應(yīng)用。模塊與移動應(yīng)用設(shè)備通過一個 60 引腳的板板連接器相連，它還提供了除了RF 天線接口的其它所有模

19、塊與開發(fā)板的硬件接口。 SIM600 具有低功耗設(shè)計。短消息存儲于SIM 卡中；支持CSD 和 GPRS 模式的短消息發(fā)送，用戶可以根據(jù)自己需要選擇傳輸模式；外部有天線進行數(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5 SIM600 芯片簡圖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

20、單片機和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INH 輸入端=“ 1時，所有通道截止?！比绾螌崿F(xiàn)短消息模塊和GPS模塊的通信需要利用軟件程序進行控制，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0

21、0、 01、 10、 11，當輸出為00 時引腳 1和 11 通信，短消息模塊工作，當輸出為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? 總體電路圖4. 軟件設(shè)計4.1 開發(fā)環(huán)境STC12C5A60S2 單片機軟件開發(fā)平臺為Keil uvision4 C52 ，仿真環(huán)境為Protues，下載軟件為STC_ISP。Keil C52 是美國 Keil Software 公司出品的52 系列兼容單片機C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil

22、提供了包括 C 編譯器、 宏匯編、 連接器、 庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision） 將這些部分組合在一起。運行 Keil 軟件需要WIN98 、 NT、 WIN2000 、WINXP 等操作系統(tǒng)。Protues軟件是英國Labcenter electronics 公司出版的EDA 工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA

23、 工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代13基于 GPS 和 GSM 定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計8 GPS 信息的采集和提取流程圖15碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB 設(shè)計， 真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺， 其處理器模型支持8052、 HC11 、 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33 、 AVR、 ARM 、 8086 和 MSP430等， 2010 年即將增加Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、 Keil 和 M

24、PLAB 等多種編譯。STC-ISP 是一款單片機下載編程燒錄軟件，是針對 STC 系列單片機而設(shè)計的，可下載 STC89系列、 12C2052 系列和 12C5410 等系列的STC 單片機，使用簡便，現(xiàn)已被廣泛使用。4.2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計和實現(xiàn)車輛監(jiān)控系統(tǒng)的功能是在程序控制下實現(xiàn)的。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法與硬件設(shè)計相對應(yīng)，采用模塊化的設(shè)計思想，按整體功能分成多個不同的程序模塊，分別進行設(shè)計、編程和調(diào)試，最后通過主程序?qū)⒏鞒绦蚰K連接起來。這樣有利于程序修改和調(diào)試，增強了程序的可移植性。車輛監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分主要分為：GPS 信息的采集，短消息模塊中信息的發(fā)送。系統(tǒng)的主程序設(shè)計主要完成系統(tǒng)初始

25、化、中斷優(yōu)先級設(shè)定以及判斷調(diào)用各模塊程序，即主要I/O實現(xiàn)各程序模塊的連接。系統(tǒng)初始化主要包括單片機中寄存器、存儲單元的配置、單片機的口設(shè)置、GPS 模塊和短消息模塊的初始化。根據(jù)系統(tǒng)的硬件設(shè)計和電路原理，按照硬件連接和各個模塊芯片的特性以及功能實現(xiàn)，初始化包括GPS模塊輸入口、單片機的端口輸入輸出設(shè)置、串行口的輸入輸出和短消息模塊的輸入端口。主程序的流程是通過GPS模塊接收GPS信息（車輛的具體位置包括經(jīng)度、緯度、速度和時間） ，然后傳送到單片機進行A/D 轉(zhuǎn)換。并把經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)存儲在緩沖區(qū)進行存儲，如果有訪問指令把緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)經(jīng)過變換以短消息的方式發(fā)送到地面監(jiān)控中心或地面需求者。

26、數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的總流程圖如圖7 所示。4.3 系統(tǒng)各模塊子程序的流程設(shè)計（ 1） GPS模塊定位數(shù)據(jù)的采集GPS 只要處于工作狀態(tài)就會不斷地接收車輛位置的數(shù)據(jù)并計算出定位信息，通過串行口傳送到計算機，并將其放置于緩存中，在沒有處理之前，緩存中是一長串字節(jié)流，這些字節(jié)流在沒有經(jīng)過分類提取之前是無法加以利用的。因此，我們必須通過程序?qū)⒏鱾€字段的信息從緩存字節(jié)流中提取出來，并將其轉(zhuǎn)化成有實際意義的，可供高層決策使用的定位信息數(shù)據(jù)。同其它通訊協(xié)議類似， 對 GPS進行信息提取必須首先明確其幀結(jié)構(gòu)，然后才能根據(jù)其結(jié)構(gòu)完成對各定位信息的提取。對于本次畢設(shè)所使用的天線板，其發(fā)送到計算機的數(shù)據(jù)主要有幀頭、幀內(nèi)

27、數(shù)據(jù)和幀尾組成，根據(jù)數(shù)據(jù)幀的不同，幀頭也不同，主要由“ $GPGG”A， “ $GPGS”V等，通常情況下，我們關(guān)心的定位數(shù)據(jù)如經(jīng)度、緯度和時間等均可從“ $GPGG”A幀中獲得，而航向和速度等均可從“ $GPRM”C幀中獲得。GPS 模塊從 GPS 衛(wèi)星上接收當前車輛定位信息，其中包括車輛當前位置的經(jīng)度、緯度和速度等信息，而每次收回的這些重要信息都是集成在一個字符串中，本部分的工作就是如何按照NMFA 0183 協(xié)議的規(guī)則把該字符串分解、提取出所需要的信息13，實現(xiàn)該部分功能的流程圖如圖 8 所示。GPS 和 GSM 定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計（ 2） 短消息模塊的軟件設(shè)計短消息通信模塊主要包

28、括初始化、發(fā)消息，工作狀態(tài)的監(jiān)控三大功能。此模塊的軟件設(shè)計是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)以短消息的方式發(fā)送，利用C+和動態(tài)連接技術(shù)編程，編寫一個用于短信的工程界面，使用AT 指令進行數(shù)據(jù)的交互，并通過編碼和解碼的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來實現(xiàn)短消息的發(fā)送。發(fā)送短消息的流程圖如圖9 所示。硬件上 STC12C5628AD 是通過 CD4052 接口與短消息模塊進行通信，而在軟件上則通過國際標準 AT 指令歲短消息模塊進行控制，達到我們要實現(xiàn)的功能。AT 指令集是從TE( Terminal Equipment ) 或 DTE( Data Terminal Equipment ) 向 TA( TerminalAdapter)或DC

29、E( Data Circuit Terminating Equipment )發(fā)送的。通過TA， TE 發(fā)送 AT 命令來控制 MS( Mobile Station )的功能，與GSM 網(wǎng)絡(luò)進行交互。用戶通過AT 命令進行短信的控制。設(shè)置接收號碼9 發(fā)送流程圖程序中對GSM 模塊的操作使用到的AT 指令主要有以下一些：( 1 ) AT+CMGF 選擇消息格式；消息格式為TEXT 或 PDU 格式。程序中如果需要將當前值設(shè)置為TEXT 方式， 則向短消息模塊發(fā)送命令即可：AT+CMGF=1 ；如果需要將當前值設(shè)置為PDU 方式，則向短消息模塊發(fā)出如下命令即可：AT+CMGF=0 。（ 3） AT

30、+CSCA= “設(shè)置短消息中心地址上面的是移動在秦皇島的短消息中心地址號碼。需要注意的是，短消息中心一般不會改動，如果短消息中心號碼改動，在使用“AT+CSCA語句時，短消息模塊必須要重新啟動，否則短消息模塊不能正常工作。所以程序在執(zhí)行該命令后 有延時處理。（ 4） AT+CNMI 新消息提示命令格式：AT+CNMI=3,1,0,0,1系統(tǒng)在進行了上述設(shè)置后，收到短消息時串口有提示字符+CMTI: “ SM”， 1.（ 5） AT+CMGC 發(fā)送短消息這個值從0 開始， ，每發(fā)送一次短消息遞增1，在0 255 之間循環(huán)。（ 6） AT+IPR 為串行口控制命令，為改變

31、DTE 波特率如 AT+IPR=4800 就是設(shè)置串行口波特率為4800。自動波特率適配提供從4800 到 19200 的波特率，如果設(shè)置成自動波特率適配且沒有收到任何AT 指令，短消息模塊以4800bps 速率來發(fā)送主動提供的結(jié)果碼。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。GGA：時間、位置、定位類型GLL ：經(jīng)度、緯度、UTC 時間GSA： GPS 接收機操作模式，定位使用癿衛(wèi)星，DOP 值GSV：可見GPS 衛(wèi)星信息、仰角、方位角、信噪比（SNR）RMC ：時間、日期、位置、速度19VTG ：地面速度信息MSS：信號強度等 通過解析改地點的

32、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)進行組裝完成之后對系統(tǒng)進行了測試。系統(tǒng)組裝圖如圖10 所示。10 系統(tǒng)組裝圖21基于 GPS 和 GSM 定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計首先先設(shè)定該系統(tǒng)的系統(tǒng)綁定號碼如圖11 所示23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行測試。在沒有信號的情況下測試。如圖12 所示12 信號弱時測試圖基于GPS和 GSM定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計在有信號的情況下進行測試。系統(tǒng)會實時返回當前的經(jīng)緯度值。如圖13所示。13 信號強時測試圖27在以上

33、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)地址的準確經(jīng)緯度，進行比對。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1

34、0 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

35、出能加的完善的功能。比如當汽車停止時，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習留下了更多空間。6. 結(jié)語隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的日益提高，車輛的數(shù)量也隨之提高，同時隨之而來的問題也日漸突出，例如堵車、交通事故、被盜和車輛調(diào)度等問題，本次畢業(yè)設(shè)計就是基于此問題而提出和設(shè)計的。隨著 GPS 的應(yīng)用越來越廣泛，GPS 設(shè)備普及速度也將大大加快，在我們國內(nèi)GPS 產(chǎn)業(yè)才剛剛起步， GPS 產(chǎn)業(yè)的興起勢必也將大大的推進GPS 在民間的應(yīng)用。GPS 已在各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，為促進人類發(fā)展作出了不可估量的貢獻。不過由于專業(yè)GPS 設(shè)備價格昂貴，普通消費者

36、難以承受，所以也限制了GPS 在民間的大量應(yīng)用，現(xiàn)在各個GPS 廠商的當務(wù)之急便是降低GPS 的制造成本，削減一些普通消費者平時用不到的專業(yè)功能，保留一些基本的實用功能，以加快GPS 在民間普及的速度。這次我的課程設(shè)計的基本設(shè)計思想原意在此，通過這次設(shè)計制作GPS 最小系統(tǒng)，也驗證了這種低成本設(shè)計的可行性，也達到了基本滿意的使用效果。由于時間和技術(shù)的原因，此系統(tǒng)設(shè)計還存在很多不足之處，程序設(shè)計上缺乏靈活性，并沒有完全實現(xiàn)GPS 的所有功能，今后將進一步拓展該系統(tǒng)的其他功能，例如高度顯示、BJT 時間轉(zhuǎn)換、衛(wèi)星信號情況等等以增強系統(tǒng)的實用性。基于短消息和GPS 的車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，是通過現(xiàn)有的

37、GPS 網(wǎng)絡(luò)來進行車輛具體位置(經(jīng)度、緯度和速度)的實時采集和傳輸，包括地面監(jiān)控終端、車輛移動終端和GPS 衛(wèi)星三部分，由STC12C5A60S2 單片機、GPS 模塊和短消息模塊組成。此外，系統(tǒng)是通過GPS 接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，傳輸?shù)絾纹瑱C，然后在傳輸?shù)蕉滔⒛K，并通過短消息模塊以短消息的方式發(fā)送出去。目前， GPS衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在大規(guī)模的監(jiān)控工程中有著廣泛的應(yīng)用，在工業(yè)、軍事、商業(yè)等各領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng) 用。本文完成的主要工作包括以下幾方面：(1)設(shè)計了單片機、短消息模塊和GPS 模塊三者串行口的擴展連接電路，并完成了單片機、短消息模塊和GPS 模塊三者的硬件連接。(2)繪制了車輛監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息采

38、集到發(fā)送消息的總流程圖，繪制了 GPS 模塊采集信息數(shù)據(jù)和提取數(shù)據(jù)的流程圖和短消息模塊發(fā)送的流程圖。(3)完成了GPS 模塊的調(diào)試，在上位機上顯示經(jīng)度、緯度等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)硬件電路連接已完成，軟件完成小部分，系統(tǒng)功能的部分實現(xiàn)，如GPS 接受車輛位置數(shù)據(jù)(經(jīng)度、緯度、速度)，實際上還應(yīng)開發(fā)PC 機和短消息模塊相連接的監(jiān)控中心來實現(xiàn)以短消息方式發(fā)送信息，但由于能力有限沒有完成全部軟件設(shè)計，只有部分構(gòu)想和設(shè)計?；?GPS 和 GSM 定位車輛短信追蹤系統(tǒng)設(shè)計參考文獻1曹沖 .我國GPS車輛應(yīng)用系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化前景分析和市場展望.衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)，2004.92劉大杰，施一民，過靜君等.全球定位系統(tǒng)（GPS）的原理與數(shù)據(jù)處理.上海：同濟大學出版社，2003.73王利欣 . 基于GPS/GSM的車輛定位跟蹤系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)D. 沈陽：沈陽工業(yè)大學，20134GLoganathan.GPS and GIS Technology Trends.IEEE,2002:92?2945Hassan A.Karimi,Prashant Krishnamurthy.Real-Time Routing in Mobile Nextworks Using GPS and GIS Techniques.IEEE,20011: 1?16周學泳，石丹短消息（SMS