基于gpsgsm汽車防盜系統設計本科畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 范圍，凡是能打移動電話的地方均可收發短消息。②費用低廉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勢。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、費用低廉、穩定性高等優點，它比較適合于小流量的遠距離數據傳輸領域。如樓宇設備安全監控、車輛監控調度、野外數據采集、水利水情監控、環境遠程監測、GPS 定位數據回傳等。3 硬件電路設計本系統總體框圖如圖所示， 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車門的震動傳感器，發生異常時便將從串口一接受的GPS數據信息利用串口二控制SIM300模塊以SMS的方式發送至車主的手機上。車主可以通過短信發送指令，控制系統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。 GPS芯片的輸出電路介紹GPS 模塊主要完成汽車 GPS 數據的接收，系統采用瑞士ublox公司的NEO5M主芯片，該芯片擁有50個通道的ublox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ublox 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，功能強等優點。圖6 GPS硬件連接電路 SIM300模塊輸出電路設計介紹SIM300模塊SIM300模塊是Sim公司研制的GSM通信模塊 。該模塊尺寸小、功耗低，內嵌強大的TCP/IP協議，提供通用的AT控制命令。SIM300內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。 產品，內嵌強大的TCP/IP協議棧，實現語音、SMS、數據和傳真信息的高速傳輸。只需單片機通過發送AT命令即可對SIM300模塊進行控制。SIM300模塊為用戶提供了：通用串口和調試串口。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 。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(VPP)、時鐘(CLK)、數據(I/O)，其中狀態線VPP不接。，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。圖7：SIM300模塊電路 顯示模塊電路設計 12864概述系統采用12864液晶作為顯示模塊，12864 液晶顯示模塊是 12864 點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置國標 GB2312碼簡體中文字庫（16X16點陣）、128個字符（8X16 點陣）及64X256 點陣顯示 RAM（GDRAM） ?？膳cCPU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。 12864 管腳功能12864液晶管腳說明如表2所示：表2 12864液晶管腳說明管腳號管腳名稱管腳功能描述1VSS電源地2VDD電源電壓 3V0液晶顯示器驅動電壓 4D/I(RS)D/I=“H”，表示DB7∽DB0為顯示數據 D/I=“L”，表示DB7∽DB0為顯示指令數據 5R/WR/W=“H”，E=“H”數據被讀到DB7∽DB0 R/W=“L”，E=“H→L”數據被寫到IR 或DR 6ER/W=“L”，E 信號下降沿鎖存DB7∽DB0 R/W=“H”，E=“H”DDRAM數據讀到DB7∽DB0 7DB0數據線08DB1數據線19DB2數據線210DB3數據線311DB4數據線412DB5數據線513DB6數據線614DB7數據線715CS1H:選擇芯片(右半屏)信號16CS2H:選擇芯片(左半屏)信號17RET復位信號，低電平復位18VOUTLCD驅動負電壓19LED+ LED背光板電源 20LED LED背光板電源 顯示模塊的電路連接如圖所示：12864 液晶與單片機的連接如圖8所示：圖8 12864 與單片機連接示意圖 傳感器模塊電路設計系統傳感器部分如圖9所示，在系統工作狀態下，若汽車有異常情況，如車門被打開、車窗被砸破，產生的強烈震動或聲音等只要觸發其中的一個傳感器，使與傳感器相連的單片機管腳的電平發生變化(由低電平變成高電平)，此變化作為信號，經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送給給預設的個人監控號碼。車門控制器油門踏板傳感器油路控制器車窗控制器震動傳感器圖9 系統傳感器示意圖4 軟件程序設計 軟件總體模塊介紹本防盜系統軟件由界面程序、信號處理和信號輸出等三部分組成。信號處理程序實現了單片機對GPS和傳感器信號的采集、解析等以及通過GSM網絡向用戶發送車輛定位信息等；界面程序主要完成鍵盤處理、液晶顯示等，實現了與用戶良好的溝通；控制信號程序實現對GSM信號的接收與分析并執行指令完成對車輛開關的控制；其軟件總框圖如圖所示。圖10 汽車被盜處理流程圖11 用戶控制程序流程圖12 總體程序框圖 串口通信處理單片機與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SIM300模塊通信。本設計中，利用串口1讀取GPS數據，串口二與SIM300模塊通信。串口使用獨立波特率發生器，獨立波特率發生器1T，波特率發生器9600bps，數據格式為8位，無校驗位，一位停止位。圖14 GSM信號串口發送流程圖 圖13 GPS串口信號接收流程圖 GPS定位數據處理UBLOX NEO5系列GPS芯片采用了NMEA0813標準數據格式。NMEA0183是美國國家海洋電子協會(National Marine Electronics Association )為海用電子設備制定的標準格式。輸出采用ASCII 碼，其串行通信的參數為：波特率＝9600bps，數據位＝8bit，開始位=1bit，停止位＝1bit，無奇偶校驗。數據包中包含以下數據：GPRMC（Remended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data－RMC推薦定位信息）對于一般的GPS動態定位應用，GPRMC語句完全滿足要求。該語句中包括經緯度、速度、時間和磁偏角等字段，這些數據為導航定位應用提供了充分的信息。GPGGA（Global Positioning System Fix Data－GGA，GPS定位信息）GPS定位主要數據，該語句中包括經緯度、質量因子、HDOP、高程、基準站號等字段。GPGSV語句（GPS Satellites in View－GSV，可見衛星信息）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星的信息，每顆衛星的信息有四個數據項。$GPVTG語句(Track Made Good and Ground Speed－VTG，地面速度信息）；$GPGSA語句（GPS DOP and Active Satellites－GSA，當前衛星信息）。GPGSA : GNSS 的當前衛星和精度因子，包括可見衛星PRN號，以及PDOP、HDOP、VDOP。$GPGLL語句（輸出大地坐標信息）。$GPGST 語句（GPS 偽距噪聲統計，包括了三維坐標的標準偏差信息）。$GPCN0語句各顆用于解算的衛星信噪比。在本系統中只需要讀取GPRMC數據段已然足夠，下面詳細GPRMC語句中的各個字段：$GPRMC，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，ll，12字段$GPRMC語句意義——取值范圍1UTC時間：——~ 2狀態，有效性——A表示有效；V表示無效3緯度格式：——0000．00000~ 4南北半球——N北緯；S南緯5經度格式：——~6東西半球——E表示東經；W表示西經 7地面速度——~8速度方向——~ 9日期格式，月日年——010100~123199 10磁偏角，單位：度——~ ll磁偏角方向——E表示東；W表示西 12模式指示及校驗和——A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數據無效 短信處理及AT指令當單片機檢測到汽車被盜時，系統就會通過串口控制SIM300將GPS信息通過短信發送給機主，發送短信一般使用Text模式和PDU(Protocol Data Unit，協議數據單元)模式。使用Text模式收發短信方法簡單，缺點是不能收發中文內容。PDU模式可以支持中文短信，也能發送英文短信。系統中視情況使用text模式或PDU模式。傳送GPS信息利用text格式，應為GPS數據無需中文內容，text代碼簡單足夠使用；發送汽車的狀態和控制信息則利用PDU模式，由于PDU模式的純英文短消息解碼不方便，因此收發純英文字符和數字字符時，采用Text模式。GSM的控制指令都是通過AT指令達到的，下面列出系統用到的部分AT指令。 表3 常用AT指令表 命令 功能 命令 功能AT 檢測模塊是否正常工作 AT+CMGS 發送短消息AT+CLIP 顯示呼叫方標志 AT+CMGW 向內存寫短消息AT+CMGD 刪除短消息 AT+CMSS 發送內存忠存儲的消息AT+CMGF 選擇短消息格式 AT+CNMI 新短消息到來提示AT+CMGL 從內存中列出短消息 AT+CSCA 設置短消息中心地址AT+CMGR 讀短消息 AT+CSCB 選擇蜂窩廣播消息5 總結經過實際硬件的搭建和軟硬件的調試，本防盜系統的各項功能都能很好地實現了報警功能。該防盜系統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移動通信網絡，克服了普通監控系統中的諸多局限性，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。GSM與GPS相結合的思想還可以用于家用電器控制、車輛監控系統等。該設計的主要創新點體現在將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一起來完成了汽車防盜定位系統的設計，在實驗室階段的測試中獲得了較理想的效果。系統的兩大優點，一是利用了最普遍使用的GSM網絡通訊，能夠快速建網，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。采用GSM技術和GPS技術的汽車防盜系統克服了傳統聲光報警器報警距離較短，報警形式較單一等不足。通過利用現有的GSM網絡，成功地解決汽車報警系統的通信問題。在系統的具體應用中，短信的傳輸實時性不強等問題可以考慮利用3G移動網絡和未來的4G移動網絡。具體實現手段要根據對系統性能、軟件及硬件條件的實際要求來決定。參考文獻[1] 李建平，閏科，[J].長沙大學學 報，2001，(1).[2] [D].成都:成都理工大學，2008．[3] [D].武漢:武漢理工大學，2005．[4] [D].山東:山東科技大學，2004，[5] [J].上海:汽車與配件，2004.[6] [D].哈爾濱:哈爾濱理工大學，2007.[7] [D].中國科學