畢業(yè)論文-基于gpsgsm汽車防盜系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著中國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，人民生活水平的提高，購車的家庭越來越多，私人汽車日益增多，治安狀況惡化，汽車被盜對有發(fā)生，汽車的定位與防盜也成為市場的一大需求。</p><p>　　目前汽車防盜系統(tǒng)存在存在功能簡單、可靠性低、誤報警、報警距離短等缺點。GPS（Global Positioning System，全

2、球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）提供了一種可靠有效的車輛定位方法，而利用 GSM（globalsystemformobilecommunications，全球移動通信系統(tǒng)）無線通信技術可將定位數(shù)據(jù)信息迅速傳遞到接收端，兩者結合形成 GPS/GSM 車輛監(jiān)控系統(tǒng)，為解決以上問題找到了一個很好的解決辦法。如果車主有一部收發(fā)短消息的GSM手機，防盜系統(tǒng)就可以實現(xiàn)實時報警，并且GPS可確定具體車輛的方位信息，便于查找丟失的汽車。</p><

3、p>　　本文在對目前各種常規(guī)汽車防盜裝置的不足進行分析的基礎上研究一種基于GPS/GSM的智能車輛防盜系統(tǒng)的軟硬件設計方案及其實現(xiàn)。該系統(tǒng)由STC12C5A60S2單片機、SIM300無線模塊、GPS接收機及防盜傳感器等組成。微處理器對收集到的信息進行處理，確認后可鎖死發(fā)動機同時向車主手機或監(jiān)控中心發(fā)出信息，以實現(xiàn)汽車監(jiān)控，防止被盜。</p><p>　　關鍵詞:　GSM；GPS；汽車防盜系統(tǒng)</p&

4、gt;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of China's economy, the improvement of people's living standard, the principle of more and more families, private cars

5、is growing and security situation is worse, car theft has to happen, car positioning and security has become a big market demand.</p><p>　　At present guard against theft system is simple and reliability have

6、 functional low, false-negatives, alarm short distance from shortcomings. GPS (global positioning system) provides a reliable and efficient vehicles positioning method, and use GSM (global system for mobile communication

7、s) wireless communication technology can will locate data information quickly passed to the receiver, both union form GPS/GSM vehicle monitoring system, to solve the above problem found a good solution. If the ow</p&g

8、t;<p>　　In this paper at present various conventional lack of guard against theft system based on the analysis of the research based on GPS/GSM intelligent vehicle security system hardware and software design of t

9、he scheme and realization. The system consists of STC12C5A60S2 microcontroller, SIM300 wireless module, GPS receiver and guard against theft sensor etc. Microprocessor to collect the information processing, the engine ca

10、n be confirmed at the cell phone owners locked or the monitoring center sen</p><p>　　Keywords: GSM; GPS; Guard against theft system</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　

11、1 前言1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 課題研究的目的和意義1</p><p>　　2 系統(tǒng)組成及工作原理2</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)組成2</b></p><p>　　2.2單片機控制核心3</p>

12、<p>　　2.2.1 STC12C5A60S2系列單片機的內(nèi)部結構3</p><p>　　2.2.2 STC12C5A60S2單片機管腳說明4</p><p>　　2.3 GPS模塊8</p><p>　　2.3.1 GPS 概述8</p><p>　　2.3.2 GPS系統(tǒng)原理及應用8</p><

13、;p>　　2.4 GSM通訊模塊10</p><p>　　2.4.1 GSM通訊簡介10</p><p>　　2.4.2 GSM通訊模塊的選擇10</p><p>　　2.4.3 SMS 短消息簡介11</p><p>　　2.4.4 SMS 的網(wǎng)絡體系結構11</p><p>　　2.4.5 SMS

14、 的數(shù)據(jù)接口和控制模式12</p><p>　　2.4.6 SMS 的特點13</p><p>　　3 硬件電路設計15</p><p>　　3.1系統(tǒng)總體設計15</p><p>　　3.2 GPS芯片的輸出電路介紹15</p><p>　　3.3 SIM300模塊輸出電路設計介紹16</p>

15、<p>　　3.4 顯示模塊電路設計17</p><p>　　3.4.1 12864概述17</p><p>　　3.4.2 12864 管腳功能17</p><p>　　3.4.3 顯示模塊的電路連接如圖所示：18</p><p>　　3.5 傳感器模塊電路設計19</p><p>　　4 軟

16、件程序設計21</p><p>　　4.1 軟件總體模塊介紹21</p><p>　　4.2 串口通信處理22</p><p>　　4.3 GPS定位數(shù)據(jù)處理23</p><p>　　4.4 短信處理及AT指令24</p><p><b>　　5 總結26</b></p>

17、<p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　參考文獻28</b></p><p><b>　　附錄30</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p><b>　　1.1 課題背景&l

18、t;/b></p><p>　　隨著世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)率大幅度提高，人民生活水平極大地改善．汽車以其方便靈活的特點迅速普及，汽車逐漸進入百姓家庭，隨著家用轎車的不斷普及和高速客運、物流配置等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，車輛防盜報警也逐漸成為人們關注的熱點，隨之而來的汽車防盜系統(tǒng)越來越引起人們的關注。在解決汽車防盜問題上，傳統(tǒng)汽車的報警方式主要采用燈光閃爍和喇叭鳴響，盡管市場上的汽車防盜系統(tǒng)正在改善，但是大多還

19、停留在聲光報警階段，達不到好的防盜效果。這些傳統(tǒng)的防盜方式存在有三種缺陷，一是報警器容易被破壞，而失去防盜功能；二是喇叭鳴響聲會造成周邊居民生活被嚴重干擾；三是汽車被盜后，外觀稍加改動，就很難追蹤。</p><p>　　1.2 課題研究的目的和意義</p><p>　　隨著 GSM 網(wǎng)絡通信技術的飛速發(fā)展以及 GPS 技術在全球范圍內(nèi)的普及和更大規(guī)模、更深層次的應用，使人們找到了汽車防盜手

20、段：將 GPS、GSM技術與車輛聯(lián)系起來，構建一個高效實用、業(yè)務適應性強、易于維護、系統(tǒng)升級擴容簡單方便并能夠?qū)崿F(xiàn)對車輛進行監(jiān)控、跟蹤、反劫、防盜、報警、調(diào)度的多功能 GPS/GSM 車輛監(jiān)控系統(tǒng)。它可以實時對車輛的位置、運行狀態(tài)等動態(tài)信息進行監(jiān)控，及時排除車輛遇到的問題，可以提高車輛的有效利用率，保障司乘人員的人身安全，提高車輛搶險救援效率，合理有效的利用現(xiàn)有道路資源，提高道路通行能力，減少交通事故。</p><p

21、>　　2 系統(tǒng)組成及工作原理</p><p>　　GPS/GSM汽車防盜系統(tǒng)可以利用GSM短信息業(yè)務(SMS)方式傳輸數(shù)據(jù)，。文中選取ublox GPS模塊、sim300模塊和單片機系統(tǒng)構建了車載設備，并采用SMS與車主實現(xiàn)信息的雙向傳輸。近十年來，GPS技術逐漸成熟，GPS技術已經(jīng)廣泛地應用于汽車導航中。GPS具有方便、快捷、廉價等特點，在車載系統(tǒng)中得到普遍的重視。GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是美國開發(fā)的新一代

22、衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)，它不僅具有全球性、全天候、連續(xù)的精密導航與定位能力，而且具有良好的抗干擾和保密性，從根本上解決了地球上的導航與定位問題，可以滿足不同的需要。GSM系統(tǒng)是目前應用最廣的一種通信系統(tǒng)，我國目前已經(jīng)建成了覆蓋全國的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)。GSM的短消息業(yè)務不用撥號建立連結，直接把要發(fā)送的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務中心，由短消息服務中心再發(fā)送給最終的信宿。</p><p><b>　

23、　2.1系統(tǒng)組成</b></p><p>　　系統(tǒng)組成如圖1所示，當車主離開車輛時，即可啟動防盜系統(tǒng)，首先車主需設置手機號，以備接收車輛的定位信息，此時，單片機控制GPS模塊，不斷獲取GPS定位數(shù)據(jù)，并對獲取的GPS數(shù)據(jù)進行分析，從而獲取包括車輛的經(jīng)、緯度以及速度等信息。系統(tǒng)通過車輛上安裝的傳感器的數(shù)據(jù)來判斷車輛是否被移動，如果車輛被非法移動，單片機將控制GSM模塊將車輛的定位信息通過短消息，發(fā)送到車

24、主指定的手機中，以做將來的證據(jù)使用。車主第一時間知道車輛位置后，即可通過GSM遠程網(wǎng)絡控制防盜系統(tǒng)，切斷車輛的點火電路，使車輛熄火。同時，車主將車輛定位信息提供給警方，盡快找回自己的車輛。</p><p>　　圖 1 防盜系統(tǒng)總體結構圖</p><p>　　2.2單片機控制核心</p><p>　　采用宏晶科技公司的單時鐘機器周期的單片機STC12C5A60S2，它

25、是高速、低功耗、超抗干擾的新一代51系列單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051，但速度快8～12倍，具有60kB在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，其具有兩個獨立的采用UART工作方式的全雙工串行通信接口，可方便地實現(xiàn)單片機同時與GPS和GSM進行數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　2.2.1 STC12C5A60S2系列單片機的內(nèi)部結構</p><p>　　STC12C5A60S2系列單片機的內(nèi)部

26、結構框圖如圖2所示。STC12C5A60S2單片機中包含中央處理器(CPU)、程序存儲器(Flash)、數(shù)據(jù)存儲器(SRAM)、定時/計數(shù)器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D轉換、SPI接口、PCA、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶體蕩電路等模塊。</p><p>　　圖2 STC12C5A60S2系列單片機的內(nèi)部結構框圖</p><p>　　2.2.2 STC12C5A60S

27、2單片機管腳說明</p><p>　　單片機管腳圖如圖3所示，管腳說明如表1所示。</p><p>　　表1 單片機管腳說明表</p><p>　　圖3 STC12C5A60S2系列單片機管腳圖圖</p><p><b>　　2.3 GPS模塊</b></p><p>　　2.3.1 GPS 概述

28、</p><p>　　全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System-GPS)是由美國國防部及陸海空三軍聯(lián)合研制的新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)自上世紀 70 年代開始研制，歷20年，耗資 200 億美元，于 1994年全面建成，具有在海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)以衛(wèi)星為基礎，使用無線電導航定位，具有全能性（陸地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、連續(xù)性和

29、實時性的導航定位和定時的功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間信息。</p><p>　　2.3.2 GPS系統(tǒng)原理及應用</p><p>　　GPS 定位的基本原理如圖4所示，是衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，利用幾何與物理的一些基本原理，計算求出接收機的三維位置、三維方向以及運動速度和時間等信息。假定衛(wèi)星的位置為已知，通過一定的方法，并且又準確

30、測定出地面點 A 至衛(wèi)星間的距離，那么A 點一定位于以衛(wèi)星為中心、以所測的距離為半徑的圓球上。若能同時測得點 A至另兩顆衛(wèi)星的距離，則該點一定處在三圓球相交的兩個點上。根據(jù)地理知識，很容易確定其中一個點是所需要的點。在以上假設下，即已知衛(wèi)星位置又可同時測定到三顆衛(wèi)星的距離，即可進行定位．但由于 GPS 衛(wèi)星是分布在 2 萬多公里高空的運動載體，只能是在同一時間測定三個距離才可定位，要實現(xiàn)同步必須具有統(tǒng)一的時間基準，從解析幾何角度出發(fā)，G

31、PS 定位包括確定一個點的三維坐標與實現(xiàn)同步四個未知參數(shù)，因此必須通過測定到至少 4 顆衛(wèi)星的距離才能定位。</p><p>　　圖4 GPS定位原理</p><p>　　GPS定位主要采用偽距定位法。GPS偽距定位的基本定位原理:衛(wèi)星不間斷的發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息。GPS接收機通過接收觀測范圍內(nèi)的幾個衛(wèi)星，可以得到幾個關于偽距的方程，將這幾個方程結合所接收的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理可

32、以得到接收機的三維位置、三維方向以及運動速度和時間信息。接收機時鐘偏差是接收機的時間偏差，對于每顆衛(wèi)星都是相同的，其接收機的位置和時鐘偏差計算式為：</p><p>　　d1= (x- x1)2+(y-y1)2+(z- z1)2+ c(dt-dT1)</p><p>　　d2= (x- x2)2+(y-y2)2+(z- z2)2+ c(dt-dT2)</p><p>

33、;　　d3= (x- x3)2+(y-y3)2+(z- z3)2+ c(dt-dT3)</p><p>　　d4= (x- x4)2+(y-y4)2+(z- z4)2+ c(dt-dT4)</p><p>　　其中，d1，d2，d3，d4是測量的偽距，c是電磁波的速度，dT1，dT2，dT3，dT4是GPS接收時鐘偏差項，衛(wèi)星時鐘偏差項dt可以從廣播導航信息由接收機計算出。</p&g

34、t;<p>　　2.4 GSM通訊模塊</p><p>　　2.4.1 GSM通訊簡介</p><p>　　GSM(Global System for Mobiles communication) 全球移動通信系統(tǒng)，是歐洲國家為了創(chuàng)造一個統(tǒng)一的、完整的泛歐蜂窩移動通信系統(tǒng)，聯(lián)合了歐洲二十多個國家的電信運營部門、研究所和生產(chǎn)廠家組成的標準化委員會設計的。GSM 基于時分多址技

35、術（TDMA)數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，它在世界上第一個對數(shù)字調(diào)制、網(wǎng)絡層結構和業(yè)務作了規(guī)范，是在蜂窩系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的第二代移動通信系統(tǒng)。GSM 通信系統(tǒng)以語音業(yè)務為主，也支持無線的數(shù)據(jù)業(yè)務，標準化程度高并具有嚴密、完整和公開等特點，這不但有利于設備的研究、開發(fā)和制造，也有利于各項移動電信業(yè)務的開發(fā)、推廣和應用，因而被大多數(shù)國家廠商和運營商所采用。經(jīng)過多年的快速發(fā)展，GSM 通信技術日臻成熟，目前可為我國廣大客戶提供短信息、呼叫轉移、

36、移動秘書、手機炒股、IP 電話等幾十種甚至上百種業(yè)務，滿足了當今社會對信息多樣化個性化的需求，是世界上使用最廣、用戶數(shù)最多、覆蓋面積最大、技術上最成熟的移動通信系統(tǒng)。</p><p>　　GSM 系統(tǒng)有如下特點：</p><p>　?、?GSM 有越區(qū)切換和漫游功能，可以實現(xiàn)國際漫游；</p><p>　　② GSM 可以提供多種業(yè)務，包括話音業(yè)務和一些數(shù)據(jù)業(yè)務；&

37、lt;/p><p>　　③ GSM 有較好的保密功能，提供對移動識別碼的加密、用戶數(shù)據(jù)的加密以及用戶鑒權等；</p><p>　　④ GSM 還有一些其他的特點，如容量大、通話質(zhì)量較好、有電子信箱與短消息功能等。</p><p>　　2.4.2 GSM通訊模塊的選擇</p><p>　　無線通信模塊芯片的選擇余地較大Siemens公司的MC55模

38、塊、SIMCOM公司 的SIM300模塊等，經(jīng)綜合考慮尤其是性價比分析，本文選擇了后者。SIMCOM公司的SIM300 模塊體積較小，可靠性高，而且內(nèi)置了TCP/IP協(xié)議，用戶只需投入少量的研發(fā)費用， 在較短的研發(fā)周期里就可集成開發(fā)自己的應用系統(tǒng)。模塊支持外部SIM卡，可直接與1.8 V和3.0V的SIM卡連接， 并自動監(jiān)測和適應SIM卡類型，但需注意模塊的SIM卡與I/O口連接時需串接電阻以作匹配。</p><p&

39、gt;　　2.4.3 SMS 短消息簡介</p><p>　　SMS 是短信息業(yè)務(Short Message Service)的簡稱，是通過手機發(fā)送和接收有限長度的文本信息的一種通信機制。文本信息是詞語、數(shù)字和字母的組合，一條短信息可以包含 160 個英文字母(7-bit 編碼)或 70 個非拉丁字母(16-bit 編碼)。GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)作為公共電話網(wǎng)的一部分，它的服務一般是建立在呼叫連接的基礎上的

40、，而短消息是 GSM 中唯一不要求建立端到端業(yè)務路徑的業(yè)務，即使移動臺己處于通話(或數(shù)據(jù)傳輸)過程中時亦可進行短消息傳輸。這一點十分重要，這樣就不需要使用其它的通信方式或占用另外的信道就可以同時進行短消息的傳輸。</p><p>　　本系統(tǒng)采用短信方式通知車主。發(fā)送和接收SMS的模式有3種：BLOCK模式、TEXT模式和PDU模式。 很多手機都不支持BLOCK模式， 故目前很少采用；TEXT模式是純文本方式， 可

41、使用不同的字符集，比較簡單；PDU模式被所有手機支持，可使用任何字符集，編碼比較復雜。 SIM300通過AT命令將信息發(fā)送到車主手機。AT指令集一般指專門用來控制調(diào)制解調(diào)器的指令集，用于數(shù)據(jù)傳輸通信領域，目前已成為全球通用的標準。 </p><p>　　2.4.4 SMS 的網(wǎng)絡體系結構</p><p>　　SMS網(wǎng)絡體系結構如圖5所示：</p><p>　　圖5：

42、短信業(yè)務的網(wǎng)絡體系結構</p><p><b>　　圖5相關含義如下：</b></p><p>　　SME：短消息實體。一個能夠接受和發(fā)送短消息的功能實體它可以位于固話系統(tǒng)移動基站或其他服務中心內(nèi)。</p><p>　　SMSC：短消息服務中心。在 SME 和移動臺之間傳輸短消息的過程中負責中繼、存儲和轉發(fā)短消息的功能實體。SMSC 不屬于 G

43、SM 系統(tǒng)任何組成部分，但是在實際運營中SMSC和MSC往往是合而為一的。</p><p>　　SMS-GMSC：短消息入口網(wǎng)關移動服務交換中心。一種能夠從 SMSC 接收短消息的 MSC，接收由 SMSC 發(fā)送的短消息向 HLR 查詢路由信息和短消息信息然后轉發(fā)短消息到接收者所在的 MSC。</p><p>　　SMS-IWMSC：短消息互通移動服務交換中心。通俗的說就是短消息出口交換中

44、心，一種能夠從 PLMN 內(nèi)部接收短消息并把它遞交到接收者所屬的 SMSC 的MSC。SS7：7 號信令系統(tǒng)。GSM 系統(tǒng)中采用的是 CCITT NO.7 交換和控制子系統(tǒng)，包括 MSC、HLR 和 VLR，采用的 CCITT NO.7 信令系統(tǒng)是由公共信令網(wǎng)提供的，完成必要的的控制功能。</p><p>　　2.4.5 SMS 的數(shù)據(jù)接口和控制模式</p><p>　　在 GSM 系統(tǒng)，

45、短消息的收發(fā)是通過數(shù)據(jù)終端設備（DTE）—數(shù)據(jù)電路端接設備（DCE）之間的終端接口來實現(xiàn)的。該接口是一個符合 CCITT V.24（與EIARS-232-C 兼容）異步串行接口，GSM 規(guī)范對通過該接口進行短消息傳輸定義了三種控制協(xié)議，即二進制協(xié)議（塊模式）、基于字符的使用 AT 命令接口協(xié)議（文本模式）和基于字符的使用十六進制編碼的二進制傳輸消息塊接口協(xié)議（PDU 模式）。</p><p>　?、賶K模式（Blo

46、ck mode）</p><p>　　塊模式是一種使用二進制編碼來傳輸用戶數(shù)據(jù)的接口協(xié)議。為了提高可靠性，它還帶有差錯保護，因而適合于鏈接不完全可靠地區(qū)，尤其是那些要求控制遠程設備情況。它屬于GSM第一階段的短消息傳輸接口協(xié)議，當時 GSM 系統(tǒng)還不太成熟，可靠性不高，因而使用塊模式符合當時的實際情況?，F(xiàn)在 GSM 系統(tǒng)已進入第二階段，技術非常成熟，可靠性很高，可是為了保持與第一階段兼容，GSM 規(guī)范仍然保留了塊

47、模式。但是建議使用 PDU 模式。在兩個移動臺之間的每一次短消息發(fā)送都是由數(shù)據(jù)塊和校驗和構成(如圖 3-4 所示)DLE和 STX是開始序列，DLE和 ETX 是結束序列，BCS 是校驗和。</p><p>　?、谖谋灸Ｊ?Text mode)</p><p>　　文本模式可使用不同的字符集，從技術上來說也可用于發(fā)送中文短消息，但國內(nèi)手機基本上不支持，主要用于歐美地區(qū)。它是一種利用文本信息

48、控制移動臺短消息功能的接口協(xié)議，主要是用 AT 指令集完成對移動臺的操作。文本模式具有操作方便的特點，但要完成一次短消息操作需要多個 AT 指令共同執(zhí)行，且不支持非 ASCII 字符的傳送。</p><p>　　AT 指令集是 GSM 標準規(guī)定的一系列命令，用它可以完成大多數(shù)移動臺的操作。③PDU模式(Protocol Data Unit mode)</p><p>　　PDU 模式是一種

49、使用 AT 指令傳送十六進制編碼的二進制用戶數(shù)據(jù)的接口協(xié)議，這種傳送方式類似于計算機網(wǎng)絡中的分組交換，每一條短消息的全部用戶數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)塊，加上目的地址和控制信息一次性發(fā)送出去。它是將短信息正文經(jīng)過十六進制編碼后傳送。有些 AT 命令結構無需理解消息塊的內(nèi)容，僅在移動終端和終端設備的上層駐留程序之間傳輸數(shù)據(jù)塊，基于這種 AT 命令的應用程序非常適合這種模式。PDU 模式是 SMS 的三個控制模式中最具有廣泛實用性的模式。PDU 相當

50、于一個數(shù)據(jù)包，它又構成短信息(SMS)的信息組成。作為一個數(shù)據(jù)單元，它必須報告源、目的地址、保護(有效)時間、數(shù)據(jù)格式、協(xié)議類型和正文，正文長度可達 140 字節(jié)，它們都以十六進制表示，PDU 結構根據(jù)短信息由移動終端發(fā)起或以移動終端為目的而不同。在本設計中采用的短消息控制模式即為PDU模式。</p><p>　　2.4.6 SMS 的特點</p><p>　　SMS 具有如下特點：<

51、;/p><p><b>　　①覆蓋面廣</b></p><p>　　短消息和話音是同網(wǎng)傳送的，所以 GSM 網(wǎng)絡的覆蓋范圍就是短消息的覆蓋范圍，凡是能打移動電話的地方均可收發(fā)短消息。</p><p><b>　?、谫M用低廉</b></p><p>　　短消息的收費目前是按條計費的，而且一條的費用低于一分

52、鐘的電話費，這使得在信息量較少時短消息相對于電話有一定的成本優(yōu)勢。</p><p>　　很多情況下，正是因為短消息具有通訊成本低、可靠性高、抗干擾能力強、不受通訊線路限制、使用方便、靈活、通訊快捷、覆蓋廣、存儲轉發(fā)、費用低廉、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，它比較適合于小流量的遠距離數(shù)據(jù)傳輸領域。如樓宇設備安全監(jiān)控、車輛監(jiān)控調(diào)度、野外數(shù)據(jù)采集、水利水情監(jiān)控、環(huán)境遠程監(jiān)測、GPS 定位數(shù)據(jù)回傳等。</p><p

53、><b>　　3 硬件電路設計</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)總體設計</b></p><p>　　本系統(tǒng)總體框圖如圖所示， 它由STC12C5A60S2單片機模塊、GSM 模塊、GPS模塊、汽車傳感器模塊、12864顯示模塊組成。本系統(tǒng)通過單片機的串口與GPS模塊和GSM模塊通信，通過串口讀取GPS信息。單片機還連接的車窗

54、車門的震動傳感器，發(fā)生異常時便將從串口一接受的GPS數(shù)據(jù)信息利用串口二控制SIM300模塊以SMS的方式發(fā)送至車主的手機上。車主可以通過短信發(fā)送指令，控制系統(tǒng)切斷車輛的點火電路，使車輛熄火，進一步控制器通過繼電器控制油路，還可以控制鎖死車門、車窗。</p><p>　　3.2 GPS芯片的輸出電路介紹</p><p>　　GPS 模塊主要完成汽車 GPS 數(shù)據(jù)的接收，系統(tǒng)采用瑞士u-blo

55、x公司的NEO-5M主芯片，該芯片擁有50個通道的u-blox引擎，1百多萬個有效相關器，熱啟動和輔助啟動首次定位時間小于1秒；支持AssistNow Online及AssistNowOffline并采用了u-blox KickStart微弱信號攫取技術，能確保采用此模組的設備在任何可接收到信號的位置及任何天線尺寸都能夠有最佳的初始定位性能并進行快速定位。且具有成本低廉，體積小，功能強等優(yōu)點。</p><p>　

56、　圖6 GPS硬件連接電路</p><p>　　3.3 SIM300模塊輸出電路設計介紹</p><p>　　SIM300模塊SIM300模塊是Simcom公司研制的GSM通信模塊 。該模塊尺寸小、功耗低，內(nèi)嵌強大的TCP/IP協(xié)議，提供通用的AT控制命令。SIM300內(nèi)部集成了完整的射頻電路和GSM 基帶處理器，提供2個串口、1個SIM卡接口、通用I/O接口等。 產(chǎn)品，內(nèi)嵌強大的TCP/

57、IP協(xié)議棧，實現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。只需單片機通過發(fā)送AT命令即可對SIM300模塊進行控制。</p><p>　　SIM300模塊為用戶提供了：通用串口和調(diào)試串口。因為模塊提供的2個串口都是 TTL 電平，需通過電平轉換芯片，將 TTL 電平轉換成 RS232 電平。 設計中采用MAXIM公司的MAX232芯片進行電平轉換，使用TXD、RXD、GND3根線構成3線串口 。</p>

58、<p>　　SIM卡與模塊之間通過SIM卡座進行連接，設計中采用6針SIM卡座，其信號線主要有：電源(VCC)、地(GND)、復位(RST)、狀態(tài)(VPP)、時鐘(CLK)、數(shù)據(jù)(I/O)，其中狀態(tài)線VPP不接。SIM卡電源可以是1.8V或3V，RST、CLK、I/O3個引腳分別連接22 Ω電阻后，再與SIM300的SIMRST、SIMCLK、SIMDATA相連，SIMDATA與VSIM間還需要接一個上拉電阻。</p

59、><p>　　圖7：SIM300模塊電路</p><p>　　3.4 顯示模塊電路設計</p><p>　　3.4.1 12864概述</p><p>　　系統(tǒng)采用12864液晶作為顯示模塊，12864 液晶顯示模塊是 128×64 點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置國標 GB2312碼簡體中文字庫（16X16點陣）、

60、128個字符（8X16 點陣）及64X256 點陣顯示 RAM（GDRAM） 。可與CPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示、畫面移位、睡眠模式等。 </p><p>　　3.4.2 12864 管腳功能</p><p>　　12864液晶管腳說明如表2所示：</p><p>　　表2 12864液晶管腳說明&

61、lt;/p><p>　　3.4.3 顯示模塊的電路連接如圖所示：</p><p>　　12864 液晶與單片機的連接如圖8所示：</p><p>　　圖8 12864 與單片機連接示意圖</p><p>　　3.5 傳感器模塊電路設計</p><p>　　系統(tǒng)傳感器部分如圖9所示，在系統(tǒng)工作狀態(tài)下，若汽車有異常情況，如車門

62、被打開、車窗被砸破，產(chǎn)生的強烈震動或聲音等只要觸發(fā)其中的一個傳感器，使與傳感器相連的單片機管腳的電平發(fā)生變化(由低電平變成高電平)，此變化作為信號，經(jīng)單片機判斷后確認是警情信號，單片機將控制SIM300將GPS位置信息通過短信方式發(fā)送給給預設的個人監(jiān)控號碼。</p><p>　　圖9 系統(tǒng)傳感器示意圖</p><p><b>　　4 軟件程序設計</b></p&

63、gt;<p>　　4.1 軟件總體模塊介紹</p><p>　　本防盜系統(tǒng)軟件由界面程序、信號處理和信號輸出等三部分組成。信號處理程序?qū)崿F(xiàn)了單片機對GPS和傳感器信號的采集、解析等以及通過GSM網(wǎng)絡向用戶發(fā)送車輛定位信息等；界面程序主要完成鍵盤處理、液晶顯示等，實現(xiàn)了與用戶良好的溝通；控制信號程序?qū)崿F(xiàn)對GSM信號的接收與分析并執(zhí)行指令完成對車輛開關的控制；其軟件總框圖如圖所示。</p>

64、<p>　　圖10 汽車被盜處理流程</p><p>　　圖11 用戶控制程序流程</p><p>　　圖12 總體程序框圖</p><p>　　4.2 串口通信處理</p><p>　　單片機與GPS模塊和單片機與SIM300模塊之間的通訊依靠串口通信。STC12C5A60S2擁有兩個獨立的串口，可以同時與GPS模塊和SIM30

65、0模塊通信。本設計中，利用串口1讀取GPS數(shù)據(jù)，串口二與SIM300模塊通信。串口使用獨立波特率發(fā)生器，獨立波特率發(fā)生器1T，波特率發(fā)生器9600bps，數(shù)據(jù)格式為8位，無校驗位，一位停止位。</p><p>　　4.3 GPS定位數(shù)據(jù)處理</p><p>　　UBLOX NEO-5系列GPS芯片采用了NMEA-0813標準數(shù)據(jù)格式。NMEA-0183是美國國家海洋電子協(xié)會(Nationa

66、l Marine Electronics Association )為海用電子設備制定的標準格式。輸出采用ASCII 碼，其串行通信的參數(shù)為：波特率＝9600bps，數(shù)據(jù)位＝8bit，開始位=1bit，停止位＝1bit，無奇偶校驗。數(shù)據(jù)包中包含以下數(shù)據(jù)：</p><p>　　GPRMC（Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data－RMC推薦定位信息）對于一般的GPS

67、動態(tài)定位應用，GPRMC語句完全滿足要求。該語句中包括經(jīng)緯度、速度、時間和磁偏角等字段，這些數(shù)據(jù)為導航定位應用提供了充分的信息。</p><p>　　GPGGA（Global Positioning System Fix Data－GGA，GPS定位信息）GPS定位主要數(shù)據(jù)，該語句中包括經(jīng)緯度、質(zhì)量因子、HDOP、高程、基準站號等字段。</p><p>　　GPGSV語句（GPS Sate

68、llites in View－GSV，可見衛(wèi)星信息）GPS可見星的方位角、俯仰角、信噪比等 每條語句最多包括四顆衛(wèi)星的信息，每顆衛(wèi)星的信息有四個數(shù)據(jù)項。</p><p>　　$GPVTG語句(Track Made Good and Ground Speed－VTG，地面速度信息）；$GPGSA語句（GPS DOP and Active Satellites－GSA，當前衛(wèi)星信息）。</p><

69、p>　　#GPGSA : GNSS 的當前衛(wèi)星和精度因子，包括可見衛(wèi)星PRN號，以及PDOP、HDOP、VDOP。</p><p>　　$GPGLL語句（輸出大地坐標信息）。</p><p>　　$GPGST 語句（GPS 偽距噪聲統(tǒng)計，包括了三維坐標的標準偏差信息）。</p><p>　　$GPCN0語句各顆用于解算的衛(wèi)星信噪比。</p>&l

70、t;p>　　在本系統(tǒng)中只需要讀取GPRMC數(shù)據(jù)段已然足夠，下面詳細GPRMC語句中的各個字段：</p><p>　　$GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<ll>，<12>字段</p><

71、p>　　$GPRMC語句意義——取值范圍</p><p>　　<1>UTC時間：hhmmss.ss——000000.00~235959.99 </p><p>　　<2>狀態(tài)，有效性——A表示有效；V表示無效</p><p>　　<3>緯度格式：ddmm.mmmm——0000．00000~8959.9999 </p&g

72、t;<p>　　<4>南北半球——N北緯；S南緯</p><p>　　<5>經(jīng)度格式：dddmm.mmmm——00000.0000~17959.9999</p><p>　　<6>東西半球——E表示東經(jīng)；W表示西經(jīng) </p><p>　　<7>地面速度——000.00~999.999</p>

73、<p>　　<8>速度方向——000.00~359.99 </p><p>　　<9>日期格式，月日年——010100~123199 </p><p>　　<10>磁偏角，單位：度——00.00~99.99 </p><p>　　<ll>磁偏角方向——E表示東；W表示西 </p><p

74、>　　<12>模式指示及校驗和——A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效 </p><p>　　4.4 短信處理及AT指令</p><p>　　當單片機檢測到汽車被盜時，系統(tǒng)就會通過串口控制SIM300將GPS信息通過短信發(fā)送給機主，發(fā)送短信一般使用Text模式和PDU(Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式。使用Text模式收發(fā)短信方法簡單，缺

75、點是不能收發(fā)中文內(nèi)容;PDU模式可以支持中文短信，也能發(fā)送英文短信。系統(tǒng)中視情況使用text模式或PDU模式。傳送GPS信息利用text格式，應為GPS數(shù)據(jù)無需中文內(nèi)容，text代碼簡單足夠使用；發(fā)送汽車的狀態(tài)和控制信息則利用PDU模式，由于PDU模式的純英文短消息解碼不方便，因此收發(fā)純英文字符和數(shù)字字符時，采用Text模式。GSM的控制指令都是通過AT指令達到的，下面列出系統(tǒng)用到的部分AT指令。</p><p>

76、;　　表3 常用AT指令表 </p><p>　　命令功能命令功能</p><p>　　AT檢測模塊是否正常工作AT+CMGS發(fā)送短消息</p><p>　　AT+CLIP顯示呼叫方標志AT+CMGW向內(nèi)存寫短消息</p><p>　　AT+CMGD刪除短消息AT+CMSS發(fā)送內(nèi)存

77、忠存儲的消息</p><p>　　AT+CMGF選擇短消息格式AT+CNMI新短消息到來提示</p><p>　　AT+CMGL從內(nèi)存中列出短消息AT+CSCA設置短消息中心地址</p><p>　　AT+CMGR讀短消息AT+CSCB選擇蜂窩廣播消息</p><p><b>　　5 總結<

78、;/b></p><p>　　經(jīng)過實際硬件的搭建和軟硬件的調(diào)試，本防盜系統(tǒng)的各項功能都能很好地實現(xiàn)了報警功能。該防盜系統(tǒng)基于單片機控制將廣泛使用的SIM300功能模塊與流行GPS技術相結合，不但充分利用了技術成熟的GSM移動通信網(wǎng)絡，克服了普通監(jiān)控系統(tǒng)中的諸多局限性，而且利用GPS技術可為車輛防盜以及追查被盜車輛提供極為有效的幫助。</p><p>　　GSM與GPS相結合的思想還可

79、以用于家用電器控制、車輛監(jiān)控系統(tǒng)等。該設計的主要創(chuàng)新點體現(xiàn)在將SMS技術、GPS全球定位技術傳感器技術配合單片機控制技術統(tǒng)一起來完成了汽車防盜定位系統(tǒng)的設計，在實驗室階段的測試中獲得了較理想的效果。系統(tǒng)的兩大優(yōu)點，一是利用了最普遍使用的GSM網(wǎng)絡通訊，能夠快速建網(wǎng)，通信可靠，投資少，應用前景良好;其次，利用免費的GPS技術進行定位定位準確。</p><p>　　采用GSM技術和GPS技術的汽車防盜系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)聲

80、光報警器報警距離較短，報警形式較單一等不足。通過利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡，成功地解決汽車報警系統(tǒng)的通信問題。在系統(tǒng)的具體應用中，短信的傳輸實時性不強等問題可以考慮利用3G移動網(wǎng)絡和未來的4G移動網(wǎng)絡。具體實現(xiàn)手段要根據(jù)對系統(tǒng)性能、軟件及硬件條件的實際要求來決定。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李建平，閏科，熊修波.GPS車輛監(jiān)控

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88、數(shù)字移動通信工程(第一版)[M]. 北京:人民郵電出版</p><p><b>　　社，1996.</b></p><p>　　[24] 崔燕.短消息業(yè)務應用系統(tǒng)[M].西安:西安電子科技大學，2002.</p><p>　　[25] 王芳.基于GSM短消息無線通信系統(tǒng)的研究[D].蘇州:河海大學，2006</p><p&g

89、t;　　[26] 李鴻.用單片機控制手機收發(fā)短信息.計算機應用，2003，(l).</p><p>　　[27] 文瑞，周靖，文開琪.PDA掌中寶[M].北京:海洋出版社，2000.</p><p>　　[28] 張慧敏.嵌入式GPS定位系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].重慶:重慶大學，2007.</p><p>　　[29] ETSI GSM 07.07.Digital c

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91、Company LTD，2002.</p><p>　　[31] 尹冬至.基于GSM/GPS的汽車防盜系統(tǒng)的設計[D].武漢:武漢理工大學，2007.</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附系統(tǒng)程序及部分注釋如下：</p><p><b>　　1 端口定義程序</b>&l

92、t;/p><p>　　#include"STC12C5A08S2_Reg.H" //包含的頭文件</p><p>　　#include<12864.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#define uint unsigne

93、d int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define DATAPORT P0 //定義P0口為LCD通訊端口</p><p>　　#define openuart1()ES=1 //串口中斷開關</p>

94、<p>　　#definecloseuart1()ES=0</p><p>　　#defineopenuart2()IE2|=0x01</p><p>　　#definecloseuart2()IE2&=0xFE</p><p>　　uchar i_receive， //參數(shù)定義

95、</p><p>　　i_receive2，</p><p>　　TC35_RE[]=" "，</p><p>　　TC35_RE2[]=" "，</p><p>　　GPS_RE[]=" &

96、quot;，</p><p>　　i_TC35，i_TC352，sms=0，TC35_MAX，TC35_MAX2，i_TC35_RECE，</p><p>　　i_TC35_RECE2，GPS_RECEIVE_FLAG，GPS_MAX=0，i_GPS_RECE=0，</p><p>　　GPS_DORMC=0，gsmcon=1，flag=0;</p>

97、<p>　　uchar x_car[]="no signal";</p><p>　　uchar y_car[]="no signal";</p><p>　　uchar gps_time[]="no signal";</p><p>　　uchar signal[]="

98、 ";</p><p>　　uchar code TC_MDSJ2[]={"15156872507"}; //目的手機號碼</p><p>　　uchar code TC_FSNR[]={"GSM SEND OK!"}; //發(fā)送短信內(nèi)容</p><p>　　uchar code

99、 TC_ZXH2[]={"+8613010305500"}; //合肥聯(lián)通本地中心號。</p><p>　　uchar ta，tb，tc;</p><p>　　sbit key0=P1^0;</p><p><b>　　2 串口相關函數(shù)</b></p><p>　　(1)串口1初始化 :&

100、lt;/p><p>　　void UART1_Init(uchar RELOAD， bit doubleBaud， bit timeMod) </p><p>　　{ SCON |= 0x50; </p><p>　　BRT = RELOAD; </p><p>　　if (timeMod == 1)

101、 </p><p>　　{ AUXR |= 0x15; } </p><p>　　else </p><p>　　{ AUXR |= 0x11; } </p><p>　　if (doubleBaud == 1) </p><p>　　{ PCON

102、 |= 0x80; } </p><p><b>　　else </b></p><p>　　{ PCON &= 0x7F; } </p><p>　　EA = 1; </p><p>　　ES = 1; }</p><p>　　(2)串口2初始化 :<

103、;/p><p>　　void UART2_Init(uchar RELOAD， bit doubleBaud， bit timeMod) </p><p>　　{ S2CON |= 0x50; </p><p>　　AUXR1 = 0x10;</p><p>　　BRT = RELOAD; </p><p

104、>　　if (timeMod == 1) </p><p>　　{ AUXR |= 0x14; } </p><p>　　else </p><p>　　{ AUXR = (AUXR | 0x10) & 0xFB; } </p><p>　　if (doubl

105、eBaud == 1) </p><p>　　{ AUXR |= 0x08; } </p><p><b>　　else </b></p><p>　　{ AUXR &= 0xF7; }</p><p>　　EA = 1; </p><p>　　IE2 |

106、= 0x01; } </p><p>　　(3)串口2發(fā)送字符子函數(shù) :</p><p>　　void UART2_SendOneChar(uchar val) </p><p>　　{ IE2 = 0x00; </p><p>　　S2BUF = val; </p><p>

107、;　　while ((S2CON & 0x02) == 0); </p><p>　　S2CON &= 0xFD;} </p><p>　　(4)串口2發(fā)送字符串子函數(shù) : </p><p>　　void UART2_SendStr(uchar *str) </p><p>　　{ while( (*str)!

108、='\0' ) </p><p>　　{ UART2_SendOneChar(*str); </p><p>　　str++; } } </p><p>　　3 GPS時區(qū)轉換函數(shù) </p><p>　　void timeccc()</p><p>　　{

109、 ta=ta-0x30;tb=tb-0x30;tc=ta*10+tb;tc=tc+8;</p><p>　　if(tc>=24)</p><p>　　{tc=tc-24;}</p><p>　　ta=tc/10;tb=tc%10;ta=ta+0x30;tb=tb+0x30;}</p><p><b>　　4 延時子函數(shù)

110、</b></p><p>　　void delay_GSM(uint i)</p><p>　　{unsigned int i_delay，j_delay;</p><p>　　for(i_delay=0;i_delay<i;i_delay++)</p><p>　　{ for(j_delay=0;j_delay<

111、1000;j_delay++){;} </p><p><b>　　} </b></p><p>　　5 所有AT指令發(fā)送子函數(shù)</p><p><b>　　(1)關閉回顯</b></p><p>　　void ATE0()</p><p>　　{UART2_SendStr

112、("ATE0\r\n"); }</p><p><b>　　(2)網(wǎng)絡狀態(tài)查詢</b></p><p>　　void AT_CREG()</p><p>　　{UART2_SendStr("AT+CREG?\r\n");}</p><p>　　(3)TEXT模式選擇&

113、lt;/p><p>　　void AT_CMGF()</p><p>　　{UART2_SendStr("AT+CMGF=1\r\n");}</p><p><b>　　(4)選擇目的手機</b></p><p>　　void AT_CMGS()</p><p>　　{ucha