基于GPS_GPRS的車載定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的提高,汽車已經(jīng)越來(lái)越普及,成為人們生活中不可缺少的一部分。隨之而來(lái)的是交通的擁擠、堵塞,交通運(yùn)輸?shù)暮侠碚{(diào)度和管制顯得越來(lái)越重要,成為促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)和人類生活的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。公共汽車的合理調(diào)度,特種車輛的指揮和監(jiān)控,現(xiàn)代物流所要求的貨物安全與準(zhǔn)時(shí)調(diào)運(yùn),大型企事業(yè)單位日常車輛管理等,都需要實(shí)時(shí)向總部報(bào)告自己所在的位置,或者總部能夠?qū)崟r(shí)地詢問車輛的位置,以便隨時(shí)指揮調(diào)度和處理突發(fā)事件。同時(shí),在交通運(yùn)輸方面還存在著汽車的偷、盜等安全問題,交通工具的安全服務(wù)也越來(lái)越受到重視,因此車載定位監(jiān)控系統(tǒng)越來(lái)越多地受到業(yè)界的關(guān)注1-2。GPS車輛定位跟蹤服務(wù)系統(tǒng)在這一形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生。它

2、采用美國(guó)的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng),結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù),準(zhǔn)確測(cè)定車輛經(jīng)度、緯度、格林威治時(shí)間以及車輛運(yùn)行的方向和速度,并可對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。1總體設(shè)計(jì)車載定位系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)在車載終端利用GPS衛(wèi)星定位模塊接收GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù),通過單片機(jī)對(duì)得到的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和控制,當(dāng)控制中心需要車輛的位置數(shù)據(jù)時(shí),能通過GPRS網(wǎng)絡(luò)及時(shí)傳送有效數(shù)據(jù)。系統(tǒng)總體框圖如圖 1所示。圖1系統(tǒng)總體框圖基于GPS/GPRS的車載定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)李坤1,2,孫運(yùn)強(qiáng)1,2,姚愛琴1,2(1.中北大學(xué)儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山西太原030051;2.中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院,山西太原030051摘要:介紹了一種基于G P

3、S和G P R S的車載定位終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用G P S衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器接收車輛所處的位置信息,通過單片機(jī)對(duì)車輛位置的有效信息進(jìn)行存儲(chǔ)和控制,當(dāng)車載終端接收到控制中心的指令后,通過G P R S網(wǎng)絡(luò)傳輸車輛的位置信息。詳細(xì)討論了車載終端的硬件電路設(shè)計(jì),包括控制模塊、G P S衛(wèi)星定位模塊和G P R S無(wú)線傳輸模塊等。實(shí)驗(yàn)證明,該系統(tǒng)性能穩(wěn)定,通信效率高,功耗低,適用于車載定位監(jiān)控領(lǐng)域。關(guān)鍵詞:ATmega128L;GPS;GPRS;車載定位中圖分類號(hào):TN929.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:BDesignofvehiclelocationsystembasedonGPS/GPRSLI Kun1,2 , SU

4、N Yun Qiang1,2 , YAO Ai Qin1,2(1.Ministry Education Key Laboratory of Instrumentation Science & Dynamic Measurement, North University of China, Taiyuan 030051, China;2.School of Information and Communication Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China Abstract:A system design of ve

5、hicle location terminal based on GPS and GPRS is introduced.Useing GPS satellite data receiver to receive vehicle location information, throughing single-chip computer to store and control effective information of vehicle. When the vehicle terminal receiving instructions from control center,the vehi

6、cle location information is transmitted through GPRS. Hardware circuits design of the vehicle terminal is discussed in detail, including the module of control, satellite location of GPS,wireless transmission of GPRS and so on. The experiment shows that the system can work stably, communicate efficie

7、ntly and cost low-power, and is suitable for application in the field of vehicle location monitoring.Keywords:ATmega128L;GPS; GPRS; vehicle location信息化縱橫2009年第18期33歡迎網(wǎng)上投稿34信息化縱橫2009年第18期2車載終端電路設(shè)計(jì)電路主要包括ATmega128L 單片機(jī)控制模塊、GPS 衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收模塊、GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2 車載終端電路結(jié)構(gòu)圖2.1核心控制模塊處理核心選用8位低功耗微控制器ATmega128

8、L ,具有片內(nèi)128 KB 的程序存儲(chǔ)器,4KB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和4KB 的E 2PROM 。它具有53個(gè)通用I/O 口線、32個(gè)通用工作寄存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC 、2個(gè)USART 、8通道10位ADC 、具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器、SPI 串行端口、與IEEE 1149.1 規(guī)范兼容的JTAG 測(cè)試接口,此接口同時(shí)還可以用于片上調(diào)試,以及6種可以通過軟件選擇的省電模式3。其中使用了RXD0引腳接收HOLUX GR-85傳送的GPS 數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)是否有效進(jìn)行判斷。通過TXD1口把有效數(shù)據(jù)發(fā)送給GPRS 模塊?？紤]到單片機(jī)內(nèi)部的Flash 存儲(chǔ)空間較小,可利用ATmega128L 的SPI

9、 口進(jìn)行存儲(chǔ)擴(kuò)展,對(duì)有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。這里使用的是華邦W25X40A 串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片。ATmega128L 模塊控制電 路如圖3 所示。圖3 ATmega128L 控制電路2.2GPS 衛(wèi)星定位模塊GPS 衛(wèi)星定位模塊采用HOLUX GR-85。該模塊核心采用美國(guó)瑟孚(SiRF 公司所設(shè)計(jì)的第2代低耗電量衛(wèi)星定位接收芯片,有20個(gè)通道,能夠確保最高的接收靈敏度;內(nèi)部有可充電電池,可以保存星歷數(shù)據(jù),便于快速定位;標(biāo)準(zhǔn)的MMCX 天線接口,便于連接GPS 天線;標(biāo)準(zhǔn)NMEA0183信號(hào)輸出;工作電壓低(3.5 V 5.5 V 直流,工作電流小(70 mA ,接收靈敏度為-159 dBm ;TT

10、L 電平數(shù)據(jù)輸出,每秒一次GPS 全數(shù)據(jù);4800b/s 串口通信波特率。使用時(shí),只需把1端口V CC 接電源,5端口GND 接地,2端口TXA 接ATmega128L 的RXD0管腳即可實(shí)現(xiàn)GPS 模塊與核心控制單片機(jī)的串口通信硬件電路連接。HOLUX GR-85模塊電路連接圖如圖 4所示。圖4 HOLUX GR-85模塊電路2.3GPRS 無(wú)線傳輸模塊4-5GPRS 無(wú)線傳輸部分核心采用MC35I 模塊,該模塊是Siemens 公司推出的新一代無(wú)線通信GPRS 模塊,模塊的工作電壓為3.3 V 4.8 V ,可以工作在900 MHz 和1 800 MHz 兩個(gè)頻段,具有始終在線的功能且理論

11、上傳輸速率最高可達(dá)171.2 kb/s ,通信傳輸時(shí)延較小,最長(zhǎng)不超過3 s 。MC35I 模塊主要由GSM 基帶處理器、GSM 射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF 連接器、天線接口六部分組成。MC35I 模塊的正常運(yùn)行需要相應(yīng)的外圍電路與其配合。啟動(dòng)電路由開漏極三極管和上電復(fù)位電路組成。模塊上電10 ms 后(電池電壓須大于3 V ,為使之正常工作,必須在15 腳加時(shí)長(zhǎng)至少為100 ms 的低電平信號(hào),且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于1 ms 。啟動(dòng)后,15 腳的信號(hào)應(yīng)保持高電平。數(shù)據(jù)通信電路主要完成GPRS 數(shù)據(jù)流傳輸、短消息收發(fā)、與PC 機(jī)通信、軟件流控制等功能。MC35I 的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收

12、發(fā),符合ITU2T RS232 接口電路標(biāo)準(zhǔn),數(shù)據(jù)通信電路以MAXIM 公司的MAX3238 芯片為核心, 實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換及串口通信功能?；鶐幚砥骷闪艘粋€(gè)與ISO781623 IC Card 標(biāo)準(zhǔn)兼容的SIM 接口。在GSM11.11為SIM 卡預(yù)留5 個(gè)引腳的基礎(chǔ)上,MC35I 為SIM 卡接口預(yù)留了6 個(gè)引腳,所添加的CCIN 引腳用來(lái)檢測(cè)SIM 卡支架中是否插有SIM 卡。信息化縱橫2009年第18期35歡迎網(wǎng)上投稿ATmega128L 的RXD1、TXD1分別連接MAX3238的RXD1、TXD1即可實(shí)現(xiàn)MC35I 與核心控制電路的硬件連接。MC35I 模塊電路如圖 5 所示。圖5

13、MC35I 模塊電路2.4外部接口增加了用于編程和調(diào)試的JTAG 接口。JTAG 接口電路主要實(shí)現(xiàn)程序下載和仿真調(diào)試功能,包括5個(gè)引腳:TMS 、TCK 、TDI 、TDO 及一個(gè)可選配的引腳RESET ,這些引腳用于驅(qū)動(dòng)電路模塊和控制模塊執(zhí)行規(guī)定的操作。3控制中心控制中心通過與車載終端相同的GPRS 模塊與車載終端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接,并通過RS232接口向PC 機(jī)傳送數(shù)據(jù),同時(shí)能夠接收PC 機(jī)的指令,通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)杰囕d終端6?？刂浦行牡目刂栖浖肅+編程。4軟件流程圖車載終端軟件用C+進(jìn)行編程,主要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)GPS 衛(wèi)星數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸控制等功能7。程序流程圖 如圖6所示。圖6 車載終

14、端軟件流程圖5測(cè)試結(jié)果把完成的系統(tǒng)放在汽車上進(jìn)行測(cè)試,圖7為控制中心發(fā)出“ceshi ”指令后得到的一組有效數(shù)據(jù),分析第4行以“$GPRMC ”開頭的數(shù)據(jù)得知車輛信息,時(shí)間為格林威治時(shí)間2009年2月26日09時(shí)36分27秒261毫秒;位置為東經(jīng)112.547 454,北緯37.950 141;方向?yàn)檎龞|;車速為 30.24海里。導(dǎo)入電子地圖得知車輛運(yùn)行在山西省太原市新城路口附近。圖7 實(shí)驗(yàn)測(cè)試圖結(jié)合當(dāng)今車載定位技術(shù)的發(fā)展,本文采用ATmega128L 、HOLUX GR-85、MC35I 設(shè)計(jì)了車載終端定位系統(tǒng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、通信效率高、功耗低,適合應(yīng)用于車載定位監(jiān)控領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)1閆正龍,陳正江,黃強(qiáng),等.基于GIS/GPS/GSM/GPRS 技術(shù)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版,2008,38(1:127-130.2蔡仲倫,艾長(zhǎng)勝.基于GPS 的車輛導(dǎo)航及GPRS 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控J. 通信與計(jì)算機(jī),2006(4:96-97.3馬潮.高檔8位單片機(jī)ATmea128原理與開發(fā)應(yīng)用指南M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004:27-35.4BATES R J. 通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(GPRS技術(shù)與應(yīng)用M.朱洪波,譯.北京:人民郵電出版社,2004.5曲廣強(qiáng)0,李丹,常國(guó)權(quán). GPRS 無(wú)線通信