GPS、GSM（精选八篇）
GPS、GSM 篇1
由于G P S技术具有精度高、速度快、成本低等优点, 因而成为目前世界上应用范围最广泛、实用性最强的全球精密授时、测距、导航、定位系统。目前已应用在出租车、公交、公安、急救、物流、信息服务等行业。
2 GPS与GSM的原理
2.1 GPS工作原理[1]
GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离, 然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间, 再将其乘以光速得到, 由于大气层、电离层的干扰, 这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离, 而是伪距 (PR) :当GPS卫星正常工作时, 会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码 (简称伪码) 发射导航电文。当用户接受到导航电文时, 提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离, 再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置, 用户在大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。
GPS接收机对收到的卫星信号, 进行解码或采用其它技术, 将调制在载波上的信息去掉后, 就可以恢复载波。一般在接收机中确定的历元时刻量测, 保持对卫星信号的跟踪, 就可记录下相位的变化值, 但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的, 起始历元的相位整数也是不知道的, 即整周模糊度, 只能在数据处理中作为参数解算。相位观测值的精度高至毫米, 但前提是解出整周模糊度, 因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值, 而要达到优于米级的定位精度也只能采用相位观测值。
按定位方式, GPS定位[2]分为单点定位和相对定位 (差分定位) 。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式, 它只能采用伪距观测量, 可用于车船等的概略导航定位。相对定位 (差分定位) 是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法, 它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量, 大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。
2.2 GSM系统的组成及原理[3]
GSM是一个时分多址的系统, 系统将每个载频分成8个时隙, 每一个时隙就是一个物理信道。同时基站的每一个小区都需要分配最少一个的物理信道作为控制信道, 手机通话是在业务信道上进行。
3 GPS与GSM整合应用系统
3.1 系统简介
由于GPS获得的数据只能存储在GPS设备中, 当GPS单独地应用在车辆中时, 只能进行自动导航。而控制中心想实时获取该车的位置、速度等数据, 则必须在这两点之间建立一条无线数据链路, 把车辆上GPS获得的数据实时地传输到控制中心。GPS/GSM移动定位多功能服务系统是基于G P S卫星定位信息, 通过GSM全球移动通讯系统和计算机网络系统以及相应的管理机构, 服务于移动车辆和船只的社会服务系统。它可以实现多种规模、多种形式的监视、调度和控制, 在相应的组织机构的协调下, 能够快速、高效地反馈和处理各种类型的事件和服务请求。
3.2 系统结构[4]
系统将接收到的GPS信息经过处理后, 计算出移动目标的经度、纬度、速度、方向, 并利用现有的GSM网络作为通信传输的媒介来实现定位信息的传递。系统从总体结构上可以分为以下部分:位置信息获取与发射 (GPS智能车载终端) 、信息相互传递 (移动通信系统GSM) 、信息分析与处理 (调度监控中心) , 如图1所示。
3.3 工作原理
车载GPS接收机接收定位卫星发来的定位数据, 并根据从三颗以上不同卫星发来的数据计算出自身所处地理位置的平面坐标。坐标数据通过符合GSM标准的无线Modem, 利用短信的形式, 将车辆的位置、状态、报警器和传感器状态输入信息发送至GSM公网。GSM公网将接收到的车辆定位信息通过DDN专线或通信接收发送设备传送至调度监控中心, 经过计算机的处理后与计算机系统上的电子地图匹配, 并在地图上显示坐标的正确位置, 则控制中心就可清楚和直观地掌握车辆的动态位置信息。
3.4 系统功能
位置查找、指挥调度、特殊服务、计划管理、信息发布等。
3.5 系统的特点
系统容量大、系统功能齐全、系统服务范围广、系统集成度高、系统建设投资省、可以实现漫游服务、异地报警、安全保密好等。
3.6 系统的关键技术
GPS卫星定位技术、全球移动通讯系统GSM。
3.7 GPS与GSM整合应用实例
3.7.1 在道路工程中的应用
GPS在道路工程中的应用, 目前主要是用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。GPS技术也同样应用于特大桥梁的控制测量中。GPS技术在隧道测量中也具有广泛的应用前景, 减少了常规方法的中间环节, 因此, 速度快、精度高, 具有明显的经济和社会效益。
3.7.2 GPS在汽车导航和交通管理中的应用
汽车导航系统是在全球定位系统GPS基础上发展起来的一门新型技术。汽车导航系统由GPS导航、自律导航、微处理机、车速传感器、陀螺传感器、CD-ROM驱动器、LCD显示器组成。GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络、计算机车辆管理信息系统相结合, 可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能。
4 结论
综上所述, 全球定位系统 (GPS) 在各方面的应用都将加强和发展。GPS多功能定位系统市场应用比较广泛, 现在全国很多城市都已应用或准备应用具有类似功能的相应系统, 但以前的GPS定位系统都采用集群或常规系统, 有很多问题, 目前采用最先进的GSM系统实行GPS车辆跟踪定位、利用GPS建立各种道路工程控制网及测定航测外控点还处以一个初级阶段, 市场很有潜力。随着社会信息化发展的不断深入, 通过GPS/GSM移动站向客户提供越来越多的综合化信息服务将是社会信息化的一个组成部分, 是一个很有发展前途的新领域。在市场需求、供给上都有着强大的、潜在的后盾, 配套服务装备也将越来越具有灵活性。
参考文献
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GPS、GSM 篇2
关键词：温室；光照；温度；监控；温室
中图分类号： TP277.2；S127 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）07-0424-04
收稿日期：2013-10-30
基金项目：江苏省研究生实践创新计划项目（编号：201211068098X）。
作者简介：王鑫鑫（1989—），男，江苏沭阳人，硕士研究生，主要研究方向为自动化控制装备、嵌入式系统及其应用。 E-mail：m15105192019@163.com。
通信作者：周国平，教授。E-mail：zhougp@njfu.com.cn。温室是一种可以改变植物生长环境，为植物生长创造最佳条件，避免外界恶劣气候对植物生长影响的场所。大多数的温室控制设备只专注于温度的控制，对光照涉及较少。光照也是农作物生长发育的关键条件之一，直接影响农作物的产量和品质[1]。光照对作物生长的影响主要有两个方面：一是为农作物光合作用提供能量，二是为温室气候环境提供能量。但是过强的光照会促进水分的蒸发，灼伤叶面；过弱的光照不利于植物的光合作用，使植物不能有效地生长。因此，对温室光照进行检测和监控就变得非常重要，判断什么时候光照太强需要遮光，什么时候光照弱需要补光，结合已经发展成熟的GSM、GPS网络可以极好地实现对温室大棚的智能控制，提高劳动生产率。
1系统的组成
温室环境控制系统主要由3个部分组成：一是以MSP430F149、光照度采集探头和DS18B20为核心的光照度、温度检测与自动调节、报警系统；二是以TC35I和GSM网络为核心的短信控制系统；三是农户手机或者是PC机软件系统。系统组成见图1。
系统的主要功能：本系统以MSP430F149作为主控器件，采用DS18B20和光照度采集探头实时监测蔬菜大棚的温度、光照并与设定值比较，如果偏差超过规定值，则喇叭发出警报，并通过GSM网络以短信形式发送到农户手机。单片机控制系统自动启动加热或者制冷、补光，遮盖、喷洒设备来调节大棚的温度、光照度，并实时显示大棚的温度，光照度和时间以供管理者实时查看。显示芯片选用低功耗的LCD12864，它带有中文字库，同时该模块具有接口方式简单和指令操作灵活的优点。此外本系统设置故障报警功能，当设备发生故障时，系统会发出声光报警同时将故障信息发送到农户手机或上位机，以便于农户及时检修。
1.1硬件系统设计
微控制器是系统的核心，控制着整个系统各个模块的工作，所以微控制器的选择在本设计中至关重要。MSP430F149是一款16位的超低功耗单片机，具有12位的数模转换器（ADC12）；拥有大容量的存储空间，包括多达60 K Flash ROM和2 K RAM；两通道的串行通信接口，可以满足GPS、GSM工作的需要。
1.1.1电源转换电路由于 GSM 模块工作电压高于单片机MSP430F149及 GPS 模块所需电压值 3.3 V，故该装置需要两路电源转换电路[2-3]。这两路电路采用了可调整开关型降压稳压芯片LM2576、KA78R05、高效线性电源转换芯片ASM1117-3.3。其中，一路将12 V的电压通过芯片LM2576转换成 3.6 V 电压，供给 GSM 模块，这里C2用作对12 V输入电源滤波，因为LM2576为开关电源，需要电容和电感做储能元件，利用其进行充放电，并通过改变占空比来改变充放电时间，来实现输出电压的改变。D1、L1、C5的功能是进行充放电，并依据芯片Datasheet选择参考值，R1、R2是两个分压电阻，送回Feedback端，其分压决定了Vout的大小，C3、C4电容起滤波作用。另一路先通过 KA78R05 把12 V电压转为 5 V 电压，再经ASM1117 降压至 3.3 V电压供给主控制器及 GPS 模塊。KA78R05是一款输出5 V的低压差稳压集成芯片，最大压差为0.5 V，输出精度为（5±0.12）V，C6的作用是消减电源中的噪声，C8、C9一大一小两个电容对输出+5 V电压滤波，提供稳定的+5 V电源。该电源转换电路如图2所示，V12 为12 V电压，VTC 为 GSM 模块供给电压。
1.1.2光电传感器探头的设计常用的光照度计存在测量范围窄、精度低、成本高等缺点，而且用户需要手动调节测量范围。光照度计连续测量时需长期暴露在阳光下，会产生温
度漂移，严重影响仪器的测量精度。针对这些不足，本研究引入差分思想，结合光电检测技术设计了一种新型光照度计。
为了克服光电池的温度漂移，增大共模抑制比，提高测量精度，在光照度传感器探头的设计时采用了两只光电性能相同的光电池，组成差动结构（图3）。探头包括2个S1087光电池、滤光片、平面状余弦校正器。
光电池1作为光电传感器，接受光照；光电池2作为光电池1的补偿器，处于遮光状态，但光电池1和光电池2同时安装于同一块均温槽上，当温度发生变化时，两只光电池的温度同时变化，所产生的温度漂移也相同。光电池的光电流经过电流/电压转换电路，输出的信号进入差分放大器进行差分放大。差分电路对由于光照产生的差模信号有很强大的放大作用，而对由于温度漂移产生的共模信号有很强大抑制作用。由于本设计采用了差分结构，提高了电路的抗干扰能力，提高了共模抑制比，保证了系统的测量精度。经差分放大器放大的光照信号经过P5.5送入单片机进行数据处理，实现了光照度的自动测量。
1.1.3温度采集数字式温度传感器[4]把采集到的温度信息通过单线接口送入DS18B20或者从DS18B20送出，因此从单片机CPU到DS18B20仅需一条线（和地线），DS18B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。同时每一个DS18B20在出厂时都有唯一的64位的序列号，因此可以把多个DS18B20放在一条总线上，实现与单片机的I/O接口的连接。可以把精度设置为12位的分辨率，温度分辨率为 0.062 5，当采集的数据超过警戒值时，通过串口将信息从近端的GSM设备传送到远端的用户手机中。
nlc202309020558
由于温室大棚内不同的蔬菜以及不同的生长周期需要不一样的光照度和温度，因此采用3×4行列扫描式矩阵键盘，来设置不同的光照度和温度。
1.1.4温度、光照控制电路温度、光照度控制电路[5]如图4所示，光照度低于设定值，P0.6输出高电平，反向后为低电平；固态继电器SSR交流触电接通，交流触电线圈得电，接通遮盖电机，温室大棚遮盖打开，提高大棚光照，反之亦然。温度的控制通过室内喷淋和开关窗户来实现，实现的控制电路和光照控制电路相同。
1.1.5GPS和GSM短信服务模块GSM短信模块由新版西门子工业级TC35I模块和SIM卡组成，在该装置中负责收发户主短信并通过串行口与主控制器通信。GPS模块采用了瑞士公司的NEO-6Q芯片，可以实现年、月、日、时、分，秒进行精确计时[6-7]同时可对温室大棚进行精確定位，另外添加温度、光照度报警电路（图5）。
1.2系统软件设计
软件设计采用的是模块化思想，本系统采用C程序软件开发平台IAR Embedded Workbench，这给程序的修改和调试带来了很大的方便。
3结论
本研究利用MSP430单片机内部的ADC进行采样，简化系统电路的设计并结合目前已经发展成熟的GSM、GPS网络通信技术，实现了对温室大棚的光照度、温度数据的采集和实时显示，自动调节，以及温室大棚的远程监控。结果证明，本系统可以达到当初的设计要求，具有比较高的可靠性、稳定性。此外该系统具有优良的扩展性可以增加湿度，二氧化碳等传感器来进行控制，最大程度地提高温室生产效益。
参考文献：
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GPS、GSM 篇3
随着GSM移动电话业务的蓬勃发展, 网络覆盖全国, 已经成为我国目前覆盖面最广、功能最强、用户最多的移动通讯系统。GSM短信服务 (Short Message Servers, SMS) 以其快捷方便而且廉价的特点拥有广泛的用户。全球定位系统 (Global Positioning System, GPS) 是美国开发的全球卫星定位系统, 以GPS卫星和用户接收机天线之间距离 (或距离差) 的观测量为基础, 并根据已知的卫星瞬间坐标来确定用户接收机所对应点的位置, 具有高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活等优点。本文利用GSM中的短信服务实现GPS数据远程传输, 并实现了一个GPS定位系统。这种远程数据传输技术设备具有覆盖范围广、性能稳定、使用成本低等特点, 广泛用于诸如车辆防盗报警、勘探人员野外作业定位以及病人室外跟踪等系统中。
(二) 实现方案
本文采用方案利用了GSM短信服务实现GPS定位数据的远程传输。定位系统分客户端和服务器端两部分, 原理框图如图1所示。客户端包括GPS信息接收模块和GSM模块, 通过微控制器MCU进行控制;服务器端包括一个GSM模块, 在本系统中通过计算机进行控制。
GPS信息接收模块是通过GPS天线接收卫星信号, 获取卫星时间、速度、经纬度、高度等信息。微处理器完成对GPS数据包的选择和解析, 提取相关定位信息, 并控制GSM模块将定位信息以短信方式向服务器端发送。在服务器端, 计算机控制GSM模块接收短信, 并从短信中提取定位信息。
(三) 硬件模块
1. GPS信息接收模块SDT-11:系统采用的GPS信息接收
模块SDT-11采用由u-blox与Atmel共同开发的GPS芯片组ATR0601+ATR0625, 包括一个GPS中频集成电路ATR0601、一个基带处理器ATR0625, 一个低噪声宽带放大器ATR0610及一个有源天线。SDT-11具有16路卫星接收通道, 接收灵敏度达-158d Bm, 精度误差2.5米, 可用软件设定最合适的VGA增益, 同时支持DGPS、WAAS、EGNOS和MSAS四种数据格式, 提供USB和UART接口各一个, 通讯波特率有4800波特, 9600波特, 19200波特三种选择。
2. GSM模块TC35:
TC35是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块, 可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短信服务和传真。模块有AT命令集接口, 支持TEXT和PDU模式的短信、第三组的二类传真。此外, 该模块还具有电话簿功能、多方通话, 漫游检测功能, 常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器, 实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过ZIF连接器及50Ω天线连接器, 可分别连接SIM卡支架和天线。
3. 双串口微控制器W77E58:
在设计方案中, GPS信息接收模块SDT-11和GSM模块TC35都通过串口与微控制器进行通信, 所以微控制器选用华邦推出的与标准的8051完全兼容的双串口单片机W77E58。W77E58具有两个增强型的双串口, 可完成与SDT-11和TC35同时进行通信。
(四) 软件设计
1. GPS数据包的分析与处理
GPS信息接收模块SDT-11输出的数据格式是基于NMEA-0183标准。其数据包有GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VTG等六种格式, 数据包中各字段用逗号隔开。其中RMC是GPS推荐推荐最小定位信息数据包格式, 主要是报告接收机的经纬度、航速和航向等信息, 但没有高度值。这里, 以RMC数据包为例进行字段介绍:
STD-11会把GPS卫星发送的定位信息全部接收并输出, 而对于具体应用只需其中部分数据, 传输所有的数据并必要。在客户端, 对GPS数据包的处理通过微控制器W77E58完成。首先, GPS卫星每一秒中传一次数据, 只有客户端接收到服务器端发来的传输数据请求短信时, W77E58才接收来自STD-11的当前这一秒的数据, 启动数据远程传输程序。其次, 即便是一秒内的六个GPS数据包也包含数百个字符的信息量, 而每条GSM短信最多能传输140个字符。基于应用的需求, 微控制器对GPS数据包进行分析, 选择性的发送需要的信息。
每种GPS数据包都包含了不同的定位信息, 这些定位信息可能部分重复。在本文设计的系统中选择传输卫星时间, 速度, 经纬度, 高度等数据, 为此, 经过对六种数据包格式分析, 选择接收包含所需内容的GGA、RMC两种数据包, 而屏蔽其余四种的接收。选择GGA数据包中的第1、2、3、4、5、9字段和RMC数据包中的第1、3、4、5、6、7、9字段, 并去除重复内容, 得到待传输的GPS数据。
2. 短信收发与AT指令
微控制器W77E58通过GSM模块TC35以短信方式向服务器端发送待传输的GPS数据。W77E58控制TC35收发短信通过AT指令实现。
AT指令最先由Hayes公司发明。通俗地讲, AT指令集说就是一种操作控制GSM模块的软件协议的集合, 用户可以通过AT指令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制。AT指令控制短信发送有3种模式, 即块模式 (BLOCK mode) 、文本模式 (TEXT mode) 和PDU模式。块模式由于需要生产厂家提供驱动支持, 目前基本被淘汰;TEXT模式较为简单, 主要用于纯英文短信的发送;而PDU模式主要用于收发中文短信或中英文混合短信但编码较为复杂。本系统中短信的收发采用TEXT模式。
AT指令数目很多, 表1列出了本文用到的与SMS有关的AT指令。
W77E58控制TC35进行短信收发主要通过调用四个子函数来完成。
(1) 初始化TC35模块子函数:W77E58初始化TC35的子函数程序流程如图2所示。
(2) 删除TC35中短信子函数:W77E58向TC35发送删除短信命令“AT+CMGD=1
(3) 读取TC35短信子函数:W77E58向TC35发送读取短信命令“AT+CMGR=1
(4) 控制TC35发送短信子函数:W77E58向TC35发送命令“AT+CMGS=1359732****
本系统服务器端采用计算机通过串口控制GSM短信收发模块, 利用收发短信的方式向客户端发送定位请求信息和接收客户端的GPS数据。服务器端编程工具为界面实现功能强大的Delphi。整个定位系统可以正常运行, 从01号客户端传回服务器端的GPS数据如图3所示。
(五) 结论
本文将GPS和GSM技术有机的结合起来, 利用GSM中的短信服务实现GPS数据远程传输, 这种远程数据传输技术设备具有覆盖范围广、性能稳定、使用成本低等特点。系统客户端采用单片机作控制器, 结构简单、性价比高。对系统进行适当扩展, 如在客户端增加报警模块, 在服务器端引入电子地图后, 可广泛用于车辆防盗报警、勘探人员野外作业定位以及病人室外跟踪等诸多方面。
参考文献
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GPS、GSM 篇4
随着汽车等交通工具的普及,无线通信技术和全球卫星定位(GPS)技术逐步开始应用到车辆监控等领域。不论是对警车、运钞车等特种车辆的监控还是对普通轿车的防盗监控,无线通信和GPS技术都发挥着重要的作用。目前,移动无线通信方式主要有[1]:a.集群移动通信方式;b.DSRC(专用短程)通信方式;c.GSM(全球移动通讯系统)方式。其中,GSM方式数据范围大,数据保密性好,使用方便,成本低。结合GPS系统,GSM系统可以将车辆的位置、速度、行驶方向以及其他状态信息通过无线通信链路传送到车主手持终端或监控中心,实现对车辆的监控。
在GSM系统所提供的业务中,话音业务和数据业务需要通过拨号建立连接,一旦建立连接后即开始计费。而GSM短消息业务不需要建立拨号连接,只需要把要发的信息加上目的地址发送到短消息中心,再由短消息中心转发到目标用户终端。短消息业务是按发送的短信条数收费,只要短消息每次限制在140个字节即可[2],这个数据长度足够传送GPS定位信息。可以看出,利用GSM短消息业务进行数据传送能够充分利用覆盖范围广阔的移动通信网络,以廉价的方式实现远程可移动目标的定位,比较适合用于汽车的防盗监控。本文采用PIC18F2450单片机、SIRF第三GPS接收模块和GSM模块TC35i设计车载防盗监控终端。
1 车载终端硬件设计
车载终端主要由四部分组成,即GSM模块、GPS接收机模块、单片机控制电路和电源电路。GPS模块负责接收定位数据;GSM模块在单片机的控制下收发短信;单片机控制电路对GPS定位数据进行分析,并根据用户的设置做出相应的处理。电源电路由7805为单片机、GPS模块提供+5V直流电压,LM2941CS再将+5V直流电压稳压为+4.2V提供给GSM模块使用。该系统的结构框图如图1所示。
1.1 单片机控制电路
系统选用Microchip公司的PIC18F2450作为MCU。该芯片为采用纳瓦技术的28脚高性能单片机,具有高可靠性、低成本、低功耗、体积小等优点。其内部有16k字节的Flash程序存储器和768字节的RAM,支持在线编程和调试。该单片机内部仅有一个通用异步串口。为了能够同时与GPS以及GSM模块通信,单片机需要两个串口。但如果选择具有双串口的单片机,将会增加成本,所以本系统利用PIC18F2450普通I/O口和该系列单片机的C语言编译器提供的库函数设计了一个软件串口。单片机内部的硬件串口通过17脚和18脚与GSM模块通信,软件串口通过25脚接收GPS信号。单片机的2脚作为GSM模块的启动脚。接口电路如图2所示。
1.2 GSM模块
GSM模块负责在车载终端和监控用户之间传递信息。本系统采用德国西门子工业GSM模块TC35i[3]。TC35i模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,工作在GSM900和GSM1800双频段,可传输语音和数据信号。TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,它支持Text和PDU格式的SMS(短消息),并可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。
TC35i模块有40个引脚,分为电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制等5类。其工作电压为4.2V,模块的供电电压如果低于3.3V会自动关机。由于模块在发射信号时,电流峰值可高达2A。所以该模块对电源的要求较高,本系统采用开关型可调高性能微波电路专用稳压芯片LM2941CS,它能够提供大电流稳定的电压输出。使用TC35i模块时,其启动脚IGT必须加一个时间长于100ms的低电平才可以使TC35i进入工作状态。TC35i模块的数据输入/输出接口符合ITU-T RS232接口标准,支持标准的AT命令集。
GSM模块与MCU的接口电路如图3所示。
1.3 GPS模块
本系统采用的GPS模块为SIRF第三代高灵敏度引线式GPS接收模块SIRF star III[4]。该芯片定位精度小于10米,冷开机/暖开机/热开机的时间分别达到42s/38s/8s,最多可以同时追踪20个卫星信道。其内部有可充电电池,可以保存星历数据,便于快速定位。串口数据格式为TTL电平数据输出,通讯速率为4800通讯波特率,每秒输出一次GPS全数据。该模块GPS天线采用MMCX接口,数据线接口为6线接插件,排线输出,使用时非常简单,只需用到三根输出线,第一脚接3.5~5.5V的直流正电源,第五脚是电源地,第二脚是GPS的输出线,它是TTL电平的串口信号,高电平大于2.4V,低电平小于0.4V,输出驱动能力为2m A,可以直接和单片机接口;第六脚是秒信号输出,每秒都会输出一个10ms宽度的0.2V左右的脉冲信号用于授时。由于该模块只向单片机发送数据而不接收来自数据,所以本系统中单片机采用软件串口与其通信,MMCX接口的第二脚接单片机的25脚即可。
2 车载终端软件设计
2.1 GPS定位数据的接收
默认情况下,GPS接收模块SIRF star III每秒输出一次定位数据,通常采用$GPRMC精简数据格式,该数据包含了目标的经度、纬度、速度(海里/小时)、运动方向角、年份、月份、时、分、秒、毫秒、定位数据是有效的还是无效的等重要信息。语句格式如下:
<1>:代表UTC当地时间。格式为"时分秒",时、分、秒均为两位。
<2>:代表工作状态。"A"表示数据可用,"V"表示接收器报警,数据不可用。
<3>:代表纬度数据。格式为"度度分分.分分分分"。
<4>:代表纬度半球,为"N"或"S"。
<5>:代表经度数据。格式为"度度分分.分分分分"。
<6>:代表经度半球,为"E"或"W"。
<7>:代表对地速度,范围为000.0~999.9节。
<8>:代表对地航向,范围为000.0度~359.9度,正北方为0度,东方为90度,南方为180度,西方为270度。
<9>:代表UTC当地时间,格式为"日日月月年年"。
<10-12>:一般不使用这三个数据。
每条定位数据以"$"开始,以回车换行结束。软件要实现对GPS数据的接收和分析两部分功能,其流程图如图4所示。
2.2 GSM模块的控制及短消息处理
单片机可以发送AT指令来控制GSM模块TC35i,发送短信常用Text和PDU模式,使用Text模式收发短信代码简单,容易实现,但缺点是不支持中文短信;而PUD模式不仅支持中文模式,也能发送英文短信[5]。
单片机主要通过GSM模块传输两类信息:一类是接收用户的设置及请求命令,并在处理后给予回复;另一类是当单片机判断出在布防状态下汽车发生了移动而发送给用户的报警及位置信息。
用户设置及请求信息的格式如表1所示。
单片机主程序流程图如图5所示。
当用户收到定位短信时,即可确定车辆位置。采用S60和PPC的手机都支持谷歌手机地图,如NOKIA N82,启动谷歌地图,选择网络连接方式WAP,输入接收到的经纬度数据,即可在地图上定位车辆位置。
3 结语
经测试,本系统可实现市区道路环境下10m精度以内的定位,并能根据用户的设置向用户提供报警定位服务。系统操作方便,便于安装。通过软硬件的扩展,可以实现其他一些功能,如可以通过增加振动检测电路扩展系统的功能,在汽车被撬或受到撞击时向用户发出报警信息。
参考文献
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GPS、GSM 篇5
随着新时代的到来,汽车作为重要的交通工具也得到迅速发展,同时,随之而来的汽车被盗事件也日益增多。但是目前市场上的汽车防盗系统大都存在一定的局限性。因此,具有高可靠性和安全性的网络式防盗系统逐渐进入了人们的视野。网络式防盗主要是突破了距离的限制,解决了传统物理防盗器的被动防盗方式,集成了先进的GPS定位系统和GSM通信系统模块[1],利用SMS(短消息业务)向车主收发短信,实现了与用户间的双向交流。互动式、主动型的报警模式,不仅能在汽车被非法移动前通知车主,而且能通过网络远程控制车辆。本项目即采用GPS和GSM网络开发的一种适合大众的、更加可靠安全的汽车智能防盗系统。
1 系统总体设计
系统总体主要由GSM模块、GPS接收机模块、单片机控制电路、传感器报警电路和电源电路五部分组成。传感器报警模块监测车辆的异常情况;GPS模块负责接收定位数据;单片机控制电路在检测出异常的情况下对GPS定位数据进行采集接收并分析,GSM模块在单片机的控制下收发短信;电源电路7805为单片机、GPS模块提供+5V直流电压,LM2941CS将+5V直流电压稳压为+4.2V提供给GSM模块使用。
2 系统硬件设计
2.1 传感器部分
此系统使用霍尔开关器、振动传感器、倾角传感器和热释电红外传感器等器件,监测车体振动、车体位态改变和人体生物信息等不同方面,能够获取汽车防盗所需的足够信息,最大程度地消除信息的不确定性,提高报警的可靠性。
2.2 GSM部分
本系统采用德国西门子地工业GSM模块TC35i[2]。该模块是RS232数据口、双频(GSM900/GSMl800),并符合ETSI标准GSM0707和GSM0705。它含有射频电路和基带,且提供标准的AT命令接口,实现双向传输指令和数据,并可通过关断信号或AT命令实现故障恢复和重启。它的工作电压为4.2V,当模块的供电电压低于3.3V会自动关机。因为模块在发射信号时,电流最大值高达2A,所以采用高要求的电源给其供电。本系统采用稳压芯片LM2941CS,它专用于可调开关型高性能微波电路,能够提供稳定的大电流电压输出。TC35i模块引脚,可分为电源、SIM卡、数据输入/输出、音频接口和控制等5类,共有40个。使用TC35i模块时,要让TC35i进入工作状态,应确保其启动脚IGT加上一个时间长于100ms的低电平。
2.3 GPS部分
本系统采用SIRF第三代高灵敏度引线式GPS接收模块SIRF star III[3]。该芯片为串口通讯,波特率4800;电平数据输出,格式为TTL。它有20个通道,即可同时追踪20个卫星信道,确保了最高的接收灵敏度,使定位精度小于10m。其内部有可充电电池,可以保存星历数据,便于快速定位。数据断电记忆时间可达七天多。该模块GPS采用标准的MMCX天线接口,便于连接GPS天线。数据线接口采用6线接插件引线输出,便于产品开发时制作样机,而且使用时非常简单,只需用到三根输出线。GPS的输出使用第二引脚,它是串口TTL电平信号,高电平大于2.4V,低电平小于0.4V,输出驱动能力为2mA,可以直接和单片机接口;秒信号输出使用第六脚,每秒都会输出一个10ms宽度的0.2V左右的脉冲信号用于授时;直流正电源为3.5~5.5V,使用第一引脚;电源地使用第五引脚。默认情况下,GPS接收模块SIRF star III每秒输出一次定位数据,通常采用$GPRMC精简数据格式。语句格式[4]如下:
*hh
图3 GPS数据接收流程图(参见右栏)
2.4 控制部分
本系统的控制部分采用的是ATMEL公司生产的AT89C52[5]。它是一个低功耗、高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes能够反复擦写的Flash只读程序存储单元和256 bytes的随机存取数据内存单元(RAM),该片内置8位中央处理器和Flash存储单元。器件采用ATMEL公司的高密度、永久性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统。AT89C52单片机功能强大,可应用于许多较复杂的控制系统。本机有两个全双工的串行通讯口,满足能同时跟GSM模块和GPS模块通讯的条件。单片机的10脚和11脚与GSM模块通讯。单片机的16脚和17脚与GPS模块通讯。如图4所示。
3 AT命令
单片机可以发送AT指令来控制GSM模块TC35i,发送短信常用Text和PDU模式。Text模式主要用来传送GPS信息,使用Text模式收发短信代码简单,容易实现,但缺点是不支持中文短信;PDU模式主要用来发送汽车的状态和控制信息。但其纯英文短消息解码不方便,因此收发纯英文字符和数字字符时,采用Text模式,PUD模式不仅支持中文模式,也能发送英文短信。
4 系统设置和控制
本系统是在可靠与成熟的GSM移动网络基础上建立的,并充分利用GSM移动网络的资源,采用中文短信息形式,直接把多个报警地点的情况显示在用户的手机屏幕上,从而实现迅速、准确报警,实时性强。并尽量减少用户场所终端的投入。在用户终端要对使用的GSM服务网、短消息特服号码、用户手机号码、警情采集模块种类和个数等进行相应的设置。
5 结语
本文的主要创新点在于此防盗系统集GSM与GPS于一体,利用GSM手机模块的移动通信技术,与当今流行的GPS技术相结合,配合单片机控制技术,采用最直观的中文短消息形式,能够直接把多个报警地点的情况反映到手机上,完成了汽车防盗定位系统的设计,实现了车辆远程监控的智能化、安全化。根据车辆智能防盗的具体要求,本系统还可以进行软、硬件的升级。由于模块间采用无线网络技术,增加了本系统的隐秘性,降低了系统被彻底破坏的可能性。进一步改进后,能与手机定位系统软件相结合,方便用户使用,而且适合批量生产以及推广应用。
摘要：文章基于GSM/GPS模块,设计实现了一款新型的网络式汽车防盗系统。该系统利用GPS定位技术获得车辆的位置,利用传感器判断车辆是否出现异常情况,并利用GSM网络将车辆状态信息,通过SMS(短消息业务)通知给车主。同时也可接收来自车主或监控中心的控制指令,从而实现对车辆的自动报警、自动控制、自动信息查询等功能,实现了与用户间的双向交流。
关键词：全球定位系统,全球移动通信系统,单片机,汽车防盗系统
参考文献
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[4]翟国锐,戴胜华.基于GPRS和GPS的汽车防盗系统设计[J].单片机与嵌入式系统,2007(8):39-41.
GPS、GSM 篇6
GPS是全球定位系统的简称,由美国国防部授权研制,于1994年建成[1],在全世界的定位、导航等领域应用最为广泛。GSM是全球移动通信系统的简称,是我国发展最为成熟的移动通信系统[2]。GSM标准的信令和语音通信都是数字式的。论文将GPS和GSM技术相结合,设计了一款基于GPS和GSM的定位系统。
1 系统功能及方案
该系统能够接收GPS信息,并对GPS的$G-PRMC格式数据进行解码,得到位置坐标信息(经纬度),同时系统能构建符合GSM的AT指令包,把经纬度信息发送给客户端。系统也能够设置经纬度相关信息,当该系统进入设置的经纬度范围后,进行报警提示。
为完成上述功能,系统CPU采用了AT89S52单片机。AT89S52包含8K字节程序存储器,256字节数据存储器;1个全双工串行通信口,32个I/O口[3],完全能够满足系统开发的需求。系统还包括电源、按键、GPS、GSM、通信、液晶和声音提示等模块。系统功能框图如图1所示。
2 部分硬件接口设计
2.1 GSM模块与单片机的接口
单片机的串行口通信采用晶体管—晶体管逻辑电平(TTL电平),GSM模块通信采用RS232通信,系统使用一片MAX232芯片进行转换。MAX232芯片使用+5V电压供电,是美信公司(MAXIM)为RS232标准串口开发的电平转换芯片[4]。MAX232与AT89S52单片机的接口如图2所示。图中的TXD引脚在设计的时候并没有连接单片机的RXD引脚,单片机的RXD引脚与GPS的发送脚相连(GPS与单片机通信是TTL电平)。
2.2 GPS模块与单片机的接口
系统采用台湾长天科技生产的HOLUX M-89GPS模块[5],该模块具有6个引脚。1脚:指示灯,通电常亮,接收到卫星信号开始闪烁。2脚:外部复位输入,模块内部有复位电路,试验时可不接。3脚:模块串口数据输出。4脚:模块串口数据输入。5脚:GND。6脚:电源输入,电压范围为3.3~5V。GPS模块与AT89S52单片机的接口如图3所示。
2.3 声音提示和键盘接口
声音提示模块采用了一个蜂鸣器,键盘模块采用了5个独立式按键,原理图如图4所示。
3 主要软件设计
为了方便以后的使用,系统的软件采用了模块化的设计方法,针对每一部分电路都编写驱动程序,并把程序都封装成函数的形式。在需要的时候可以直接调用相关的函数实现相应的功能。
3.1 串口初始化程序
串口初始化程序主要完成串口中断、波特率等的设定,具体流程如图5所示。
3.2 GPS相关代码
GPS代码的核心是GPS接收中断服务程序。为了接收GPS信息,程序中定义了一个数组gpsbuf[],专门存放GPS信息。在中断接收GPS信息的时候,采用移动数据窗口技术。其工作流程图如图6所示。
6 GPS接收中断服务程序框图
3.3 GSM相关代码
GSM程序主要完成短消息发送功能,短消息的发送主要实现相关的AT指令。本系统构建了AT+CMGF、AT+CMGS和发送等指令。
(1)AT+CMGF指令:AT+CMGF指令主要完成短消息格式的设定。程序首先定义了一个数组gfbuf[],用于存放“AT+CMGF=1,回车”的ASCII码,然后通过cmgf()函数对GSM模块进行设置。数组gfbuf[]的定义如下:
uchar code gfbuf[10]={0x41,0x54,0x2B,0x43,0x4D,0x47,0x46,0x3D,0x31,0x0D};
(2)AT+CMGS指令:AT+CMGF指令主要完成目标手机号的设定。程序中定义了一个数组gsbuf[],用于存放“AT+CMGS=目标手机号,回车”的ASCII码,并通过cmgs()函数设定目标手机号。数组gsbuf[]的定义如下:
uchar code gsbuf[22]={0x41,0x54,0x2B,0x43,0x4D,0x47,0x53,0x3D,0x22,0x31,0x38,0x37,
0x39,0x36,0x39,0x34,0x37,0x38,0x36,0x30,0x22,0x0D};//AT+CMGS=手机号,回车
(3)短消息发送程序:send()函数主要完成短消息的发送,该函数把经纬度缓冲中的数据以一定的格式发送给目标手机或带短信猫的客户端(PC机)。send()函数工作流程如图7所示。
4 结束语
系统经过调试,设计的基于GPS-GSM技术的定位系统能很好地完成系统设定的功能。系统定位准确,安全可靠,能很方便地与手机、带短信猫的电脑互联,在车辆定位、人员定位、防盗报警方面有着良好的应用前景。
参考文献
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GPS、GSM 篇7
关键词：智能拐杖,摔倒报警,GPS定位,GSM
如今,中国已经步入了老龄化阶段,随着年龄的增长,老年人的生理机能也逐渐开始衰退,很多时候老年人为了增加平衡力,出行的时候会选择一把拐杖来支撑自己。但老年人独自出行时安全不能保障,会为家人带来负担。如果这把拐杖除了起到支撑作用外,还能在老人发生紧急突发的情况时,及时的通知到家人,并告知其所在位置的话,就能在一定程度上解决子女的担忧。本文利用电子技术,设计了一款集摔倒报警、GPS定位、短信通信等功能于一体的新型智能拐杖。
1系统设计方案
考虑到老年人对拐杖的需求,智能拐杖的设计主要利用单片机技术,设计一款能实自动现GPS定位与自动事故求救等多功能的可收缩拐杖。拐杖结构设计成三节式,连接把手的第1节,第2节套在第1节外,第3节套在第2节外,分别在第1~2节的下部设计卡钮,第2~3节的上部设计上下间距相等的定位孔[1],便于使用者调节拐杖长度并固定。把手和第1节为中空,内部安装以单片机为主控芯片的gps定位模块、gsm通信模块、报警求救模块等电路,拐杖把手上装有蜂鸣器,并设计电源、求救和误报三个按钮,借助卫星定位系统,利用GPS模块接收地理位置信息,单片机将筛选出来的GPS经纬度信息通过GSM模块短信通知监护人。
2 系统硬件设计
系统结构框图如图1所示。
整个系统分为单片机控制模块、摔倒事故检测模块、GPS定位模块、GSM短信通信模块及其他外围电路。电源键打开,拐杖将开启动智能功能,当老人出现身体不适、迷路等危险情况时刻按求救键,又或发生摔倒等突发情况时,这时单片机控制芯片将自动开启GPS电源供电,提取GPS采集到的地理信息,并通过AT指令控制GSM模块,将求救信息以短信的方式发送给监护人手机,同时单片机控制蜂鸣器报警,向路人求救。如果是因为老人误碰了求救键,可通过误报键来消除报警信号,停止GPS模块供电,并发送安全信息给监护人手机,以免造成监护人不必要的担心。
2.1单片机控制模块
单片机控制模块主要用于根据事件状态,从GPS模块获取经纬度信息,对获取的信息进行编码,将编码后的信息传送给GSM模块,根据需要GSM模块将信息发送到监护人的手机号码。
本系统控制模块采用了美国德州仪器(TI)公司的MSP430F149单片机,其是一款具有强大处理能力的16位单片机,采用了精简指令集(RISC)结构,具有丰富的寻址方式、简洁的27 条内核指令及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;还有高效的查表处理指令;有较高的处理速度,在8 MHZ晶体驱动下指令周期为125 ns,这些特点保证了可编制出高效率的源程序。另外因其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处,故其有超低的功耗,适合在便携式设备上使用。
2.2定位模块
GPS定位模块主要实现老人所处位置的准确定位,当有突发事件发生时便于救援人员准确到达现场。设计采用u-blox公司的MAX-6Q,在其超小型身躯中实现了u-blox6 定位引擎的高超性能,能在很短的时间内返回GPS卫星导航信息,专为低功耗和低成本而设计。此模块抗干扰能力强,有1个UART接口,支持波特率4.8到115.2k Bit/s,信号输入输出电平在0V到VCC范围,是标准的TTL电平,可直接与MSP430F149 的UART模块通信,如图2所示。
MAX-6Q模块启动时间短,冷启动只需26 s,热启动只需1s,工作电压为3.3V,与单片机工作电压相同,便于电源供电。此模块本身提供了最大性能模式和节点模式两种不同电源模式的选择,但如果持续工作,模块的功耗还是很大,故采用XC6209F332PR正电压LDO调整器芯片设计了GPS模块供电控制电路,如图3所示。该芯片具有CE功能,可使芯片停止工作,通过单片机的一个I/O接口控制CE端,从而有效地控制GPS模块供电,当在不需要GPS数据时,停止对GPS模块的供电,有效降低功耗[2]。
2.3 GSM模块
此模块是通过一个GSM发射和接收模块来实现监护人远程控制,选用了西门子公司生产的TC35i,其集成了RS232接口和SIM卡接口,可利用AT指令对其进行调试和设置[3]。单片机与GSM模块之间采用UART串行接口通信,在连接过程中由于STM32单片机的TXD和RXD是COMS电平,而GSM模块是TTL电平,故连接时需要实现电平转换,此模块中采用了美信公司的MAX232电平转换芯片,模块电路如图4所示。在此系统中,TC35i直接受单片机控制,在收到控制信号后,将单片机传送来的信息内容发送给指定的手机号码。
2.4摔倒报警模块
此模块设计了两种报警方式,一种是一键求救报警,另一种是摔倒自动报警,其中摔倒自动报警电路是通过测量拐杖与水平面的夹角来判断是否发生摔倒事故,当接近倾倒极限时,系统给出报警警示,当拐杖倒地时,单片机开启GPS定位,通过GSM模块将老人所在的位置信息发送到监护人的手机上。该部分电路采用了安装芬兰VTI生产的SCA60C单轴倾角传感器(如图5),当拐杖倒地时角度传感器SCA60C处于水平位置时,Vo端输出+ 0.5V的模拟电压。 传感器SCA60C仅可精确检测到0~90度的角度范围,当拐杖垂直使使角度传感器与水平面成90 度的角度时,此时Vo端输出+5V的模拟电压。在0~90 度的倾角范围内,Vo端输出的是正比于倾角大小的+0.5~+5V的模拟电压信号,当拐杖转动到使角度传感器与水平面间的角度从90度到180度的范围变化时,输出端Vo输出的是从+5V依次变化到+0.5V的模拟电压信号,因此通过测定传感器SCA60C输出端Vo电压的大小即可确定拐杖与水平面的夹角。
3 软件设计
系统的工作就是单片机对各个模块进行信息读取、数据处理和数据的发送等操作。因此,本系统的设计关键就是单片机与串行设备之间的串口通信和数据处理。 图6 为本系统功能框图。由于各模块之间的通信周期是不固定的,故系统软件设计采用中断方式。在所有中断收发程序中,只完成信息的收发处理过程,其余处理过程由各对应的功能模块完成,并做好相应的程序接口设计,传递信息。
3.1 GPS数据接收
系统工作过程中,CPU在多数情况下处于睡眠状态,其主要工作在中断唤醒下才开始。开机时系统会首先初始化,设置系统串口波特率、启动串口、初始化数据存储单元任务,实现单片机控制模块、外围器件以及GSM和GPS模块的初始化工作。图7为GPS数据接收中断处理程序流程图。
3.2 GPS数据的提取和发送
GPS模块接收的数据协议是NMEA-0183 通信标准格式,输出数据采用ASCII码[4],根据功能需要,本系统设计只需定位,故只提取解码GPRMC字段(含有经度和纬度信息),GPS数据提取和发送的程序流程如图8所示。
3.3 摔倒报警信号的采集
系统上电时先对单片机内部进行初始化,使单片机进入相应的状态和模式,然后初始化摔倒报警模块中的倾角传感器,便于其正常的监控拐杖当前的信号状态。接着,系统将进行信号采集,单片机采集到倾角传感器的信号,并将其与临界值比较,若小于临界值,则认为拐杖歪倒,报警器发出报警,同时再与极限值比较,若相等,则认为发生摔倒事故,启动GPS模块定位;否则说明当前老人安全,返回信号采集模块继续对老人监控,如图9流程图所示。
4 结束语
根据以上设计,完成了智能拐杖样品制作,该样品可实现如下几个功能:
1)定位功能,监护人可以通过手机发送定位命令信息,随时确定使用者具体位置;
2)追踪功能,在紧急情况下,GPS能自动开启,并给监护人发送位置信息;
3)拐杖倾倒自动报警功能,当使用者摔倒时,自动开启报警功能,以便使用者可以得到及时的帮助,同时向监护人发送位置求救信息。
3)紧急呼救报警功能,紧急情况下,按下求救键,报警功能开启,拐杖自动将位置求救信息发送给监护人。
GPS、GSM 篇8
随着铁路建设的迅猛发展,出现许多对列车运行速度要求严格路段[1],然而列车司机对列车行驶的速度判断不够精确,在这些特殊路段很容易超速行驶,造成事故。所以设计一款列车超速报警的车载终端设备是非常有必要的。当列车经过特殊路段超速时,车载终端设备会自动提示司机超速,司机很容易采取减速措施,避免事故发生。
目前有一种可以监督超速的车载终端设备,可以记录列车超速,但是有一个很大的弊端,它不能立即通知监控中心,还有一些司机在超速行驶时关闭其电源,这种设备就不能记录其超速行为了,起不到监控超速的效果,为了解决这个问题,我们采用GPS进行无线定位和GSM无线通信监控,司机对设备不能做任何手脚,一旦发现超速,立即向监控中心报告何时在何处超速,可以避免发生事故[2]。
本文主要设计列车监控报警车载终端,从GPS模块中获得列车当前运行的位置、速度、运行方向等相关信息。在车载终端安装报警提示装置,通过判断对应的地点是否超速,一旦超速立即报警提示司机采取减速措施,同时采用GSM短消息通讯方式进行数据通讯,把超速信息传到监控中心[3]。
2 列车监控报警车载终端的设计思路
2.1 列车监控报警车载终端系统构成
列车监控报警车载终端系统共包括以下几个模块:
MCU:采用C8051F340单片机作为整个系统的控制部分[4];
GPS:采集列车的运行的主要信息[5];
GSM:把列车运行的主要信息以短消息方式发到监控中心;
显示模块:显示列车运行的主要信息;
报警模块:把城轨列车运行的主要信息以声音方式提示司机;
电源模块:为各模块提供稳定的电源支持。
列车监控报警车载终端的系统框图如图 1所示。
2.2 列车监控报警车载终端关键技术
2.2.1 GSM模块通信框图
GSM模块与计算机之间的通信协议是一些AT指令[7]。AT指令集是由西门子、WAVECOM、诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP等公司共同为GSM系统研制的,由ETSI发布,包含了对SMS的控制。AT指令在此基础上演化并加入GSM07.05标准以及之后的GSM07.07标准。每个指令以AT+开头,以回车结尾,指令执行成功与否均有相应返回。其它的非预期信息,模块有对应的信息提示,接收端可做相应处理。在AT指令中还包括控制符、结束符(用<CR>表示,即十六进制的0x0D)和发送符(用<Ctri+Z>表示,即十六进制的0xlA)。
如图 2所示,移动设备(ME)主要负责与GSM网络进行无线通信,终端适配器(TA)负责ME与外部终端设备(TE)的信息交换,AT(Attention)指令就是在TA与TE之间传送的。TE可以是PC,或者是单片机系统,通过AT指令与ME进行信息交互。现在市场上的GSM模块,如GR47、TC35、FALCOM等,都把ME和TA集成在一起,这样整个通信就变成了TE与GSM模块之间的通信了[7]。
一般地,GSM模块在处理短消息时,采用一问一答的信息交互方式,这比较符合AT指令集的精神。但在实际应用中,发现这种方法存在一定的缺点:模块接收到短消息并存储起来,用户再用查询方式,发送指令"AT+CMGL"或"AT+CMGR",使短信传送到TE,这中间会有一定的延时[8]。另外,由于SIM卡容量有限,要保证短消息及时准确地接收,还要经常删除SIM卡中的短消息,这样多次的读写操作,势必会影响SIM卡的寿命。因此,有必要进行一些软件设置,使短消息不通过SIM卡而直接发送至终端设备。
2.2.2 AT命令类型和语法
方括号中的值为缺省值[9]。
选配参数和必配参数必须按照规定的顺序排列,各参数间必须用逗号隔开。举例:AT+CPWD=<fac>,<oldpwd>,<newpwd>
该命令用于为设备锁定+CLCK命令所定义的设备锁定功能来设置新的密码。
如果某参数是字符串(比如:<number>),则该字符串必须放在双引号中。例如:"12345","cmnet",双引号中的各项符号可看作是字符串。
命令的可选子参数或TA返回结果的可选部分位于方括号中。
不使用双引号时,字符串中各字符间的空格可忽略不计。
实际使用中<>和[]不必输入。
所有AT命令本身不区分大小写,但其参数对大小写敏感。(见表 1)。
3 车载终端硬件设计
3.1 核心部分电路设计
核心部分电路设计主要由控制芯片和相关的外围电路组成,主控单元作为整个硬件终端的核心模块,主要任务是控制和协调各功能模块的工作、对采集到和接收到的数据按照协议规定进行处理以及控制整个通信过程的顺利完成。如图 3所示。
3.2 GSM模块电路设计
GSM模块是本设计的一个重要组成部分,它负责将需要发送的GPS采集的位置、时间和速度信息以短消息的方式发送到监控中心。GR47原理图如图 4所示。
3.3 GPS模块电路设计
GPS模块是本系统的重要组成部分,它提供的位置、速度等信息是本系统发挥监控报警的主要依据。GPS模块原理图如图 5所示。
3.4 显示模块及语音报警模块电路设计
显示模块主要由12864液晶显示屏与简单外围电路组成,单片机通过串行或者并行方式将待显示的数据发送给12864,再通过相应指令,在12864上显示出相应数据。
语音报警模块主要由语音模块与音频电路(如图 6所示)组成,语音模块的作用是将MCU发送来的文本数据转换为语音输出,语音数据再经过包含功率放大芯片的音频电路的放大滤波,最后到达扬声器,进行报警。
3.5 电源模块电路设计
电源部分是所有设计工作中最基础最重要的部分之一,电源质量的好坏将直接影响整个系统工作的稳定性与准确性,根据本文中各模块对电源的要求,系统设计了三种电源,+5V电源、+3.3V电源和+4.2V电源(如图 7所示)。
4 车载终端系统软件设计
列车监控报警车载终端系统软件设计包括GSM信息显示,GPS 协议及信息采集和处理,超速语音报警和发送短消息[10]。其中GPS 协议及信息采集和处理以及发送短消息最为关键。
4.1 GPS 协议及信息采集和处理
根据NMEA-0183协议,利用软件对GPS信息进行解析,就可提取到导航相关信息。当GPS接收到信息并将数据传送到MCU的UART0串口的接收寄存器SBUF0时,UART0的控制寄存器SCON0的RI0被硬件置1,此时程序进入UART0中断,开始接收GPS数据;首先应对接收到的信息类型进行判断。由于GPS接收机提供的
信息种类很多,而本设计中只应用到时间、位置和速度等信息,因此MCU只接收几种类型的定位信息进行解析;如果接收到的信息是系统需要的信息,则根据NMEA-0183协议所规定的格式对不同类型的数据进行解析;最后提取出系统工作需要的信息并存储后返回主程序。
4.2 发送短消息
首先根据从GPS采集的信息决定要发短消息的内容,然后使用32位的API通信函数打开串口,利用AT指令检测GSM模块是否连接成功。如果连接成功,输入短消息内容,使用Unicode编码方式进行编码,根据短消息中心号码、接收短消息的监控中心号码编码方式以及短消息有效期生成PDU格式数据。最后利用指令[AT+CMGS]来发送短消息,通知监控中心。
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