基于GPS和GSM定位车辆短信追踪系统设计

目 录1.引言 .12.系统的总体设计 .22.1 车辆监控系统中关键技术 .22.2 系统结构总体框架 .23.电路硬件设计 .43.1 STC12C5A60S2 单片机 .43.2 GPS 模块 .43.3 短消息模块 .63.4 硬件的总体电路设计 .74.软件设计 .74.1 开发环境 .74.2 系统软件的设计和实现 .84.3 系统各模块子程序的流程设计 .95. 设计测试与分析 .116.结语 .15参考文献 .16山西大学商务学院本科毕业设计基于 GPS 和 GSM 定位车辆短信追踪系统设计1基于 GPS 和 GSM 定位车辆短信追踪系统设计学生姓名:黄 玥 指导教师：纪辛然 宋子晔摘要：GPS 定位系统起初的研究的应用领域为军事领域，但是在社会快速发展和人们的生活水平得到了较大改观的情况下，使用汽车的人数在不断的增长。而且， 定位技术的快速发GPS展， 在民用领域得到了很大发展，GPS 定位技术逐步的应用到交通管理和车辆监控 就GPS PS是一种可以实现精度高、高效的监控，以及存在着很多的功能的系统，是一种现代化的高科技产品。而 除了可以识别出很多人的语音信息之外，在进行数据传输和进行短消息发送的业务M中取得了很好的成效，有效地对信息进行控制和定位，为 这种高科技产品的使用奠定了坚实的基础，在民用领域进行推广和使用提供了有效地保障。因此， 和 等两种技术构PSM成的产物，可以对移动的目标进行跟踪。关键词：单片机 GPS 模块 短消息模块1.引言伴随着我国的经济不断发展、城市化的进程极具加快、人们物质生活和汽车工业生产力的不断提高，作为我国国民经济基础的交通运输业得到了快速的发展，汽车早已逐步进入千家万户。随着汽车保有量的数量急剧增多和交通事业的快速发展，而且面临着很大的运输压力，交通的道路变得越来越拥挤，与此同时交通事故不断发生，十分严重的影响了人们的生活和出行。在此期间，许多和汽车有关的行业就开始迅猛发展。例如，公交车，出租车，医院急救车，旅游客运等行业中所辖车辆就在不断增加，这些车辆慢慢出现了一些无法应对的问题。另外，有不少的行业对于安全工作提出了新的规定，如运钞车，以及货车等以及夜间往偏远地方出行的出租车等等。怎样科学有效的管理并控制车辆，对车辆进行合理的安排，提高车辆利用率并保证车辆行驶安全，已成为大众和国家所关注的焦点问题。基于以上的问题，车辆监控系统的研究与发展也就越来越受到人们的关注和重视。车辆监控系统的研发会在车辆管理、交通运输和监控中起到很重要的作用。近几年来，由于 GPS 技术的发展，使车辆的实时定位变得简单，期间无线通信技术也飞快进展，因此以全球定位技术为前提的交通监控和管理成为可能，依靠其高效率、高精度的优点，已被非常多的人所关注和认识，随着 GPS 入网费用的降低，因此这一技术也越来越受到厂商的青睐，逐渐在各个领域之中得以应用。此次毕业设计是利用 GPS 定位模块、单片机处理和短消息发送模块，用 GPS 网络作为传输途径，模拟并跟踪对车辆数据的传输和采集。基本内容如下：此系统主要由空间GPS 卫星星座。山西大学商务学院本科毕业设计2地面控制GPS 地面监控系统；用户设备端GPS 信号接收模块三个模块组成。GPS 卫星及其星座由 21 颗工作卫星与 3 颗备用卫星组成 GPS 卫星群，记作（21+3）GPS 星群。监控处所使用的设备主要为：前端接入装置、监控装置、数据库、业务终端装置。基于 GPS 和 GSM 定位车辆短信追踪系统设计32.系统的总体设计本文说明的基本硬件方法是通过 系统模块、 移动模块和 的地理模块；软件GPSMGPS方面是通过每个分支实现的不同功能模块，软件部分则是通过程序语句来沟通配合各个模块的不同功能并完成整体功能。2.1 车辆监控系统中关键技术2.1.1 GPS 定位技术该系统是伴随现代高科技产品应运而生的的一个无误差、不间断和范围广的电子追踪跟踪、定位的多功能系统。GPS 网络大体由三部分构成，通过 GPS 卫星部分构成的太空整体、由大量陆地站构成的控制部件和接受器件为主要驱动的用户设备，其主要可以实现以下的功能：空间方面： 卫星星座主要存在着以下的参数，24 个卫星，55 度轨道的倾角，6 个卫星GPS轨道面，4 颗卫星定位于每个轨道面上， 的卫星的高度，卫星星座的运行周期为 11 小20km时 分，载波频率 。在任何的地区和方位，都可以观测到四棵卫星，而且定位的58157.42MHz精度准确。地面控制部分：主要功能是需要对全球定位系统进行监测，并测量每颗卫星的位置，并以电文的手段发送给卫星，然后由卫星把取得地信息发送给用户，这就是卫星提供的信息。从整个控制部分可以得出：主控站 1 个、监控站 5 个和注入站 3 个。其中，主控站负责对监控站发出的信息进行收集，计算出各种轨道的参数，并把这些信息转发给卫星。监控站中配有 P 码接收机和精密时钟等装置，对于来自于卫星地信息进行监测，而且在每过十五分钟把取得地信息发送给相应的监测部门。2.1.2 GSM 的移动通信技术该系统的制定是按照欧洲提出的通信标准化委员会的技术规范和相关的标准而设计的，是一种基于开放的结构而设计的一种全新的系统。因为该系统是国家通过投资而建设的公众网络，是的运作最为稳定，覆盖范围最大，而且是最有发展潜力的话音系统，可识别身份和进行保密工作，以便减少不必要的障碍。对比常规的通信网络，800M 集群无线通讯网的使用性能较好，而且通信范围较广，而且其开发价格经济和实惠，可以在很多的地方进行推广和使用，可以实现对于信息资源的共享，减少不必要地重复的建设和投资。系统除了可以提供相应的语音服务以外，还可以进行数据处理，和短消息处理等。在GSM体系结构中，存在着通信管理层( )， 的主要职能为：以用户的需求为基础，在CM用户保持联系之间，对相关信息和信号进行处理。如短消息处理即为 层的新功能。 系CMGS统的话音的传输，都是基于一定的管理规则进行的，而短消息是 则明显提出不处理端对端GS的业务。 系统主要通信信道有：话音信道和控制信道，短消息则是利用后者转化而来的。的短消息是由信令信道进行业务传输的，其为 通信网所拥有。可以在没有进行GS拨号的情况下，构建相应的连接，并把信息和地址传输于短消息中心，再通过它把最终取得的数据转到信宿。短消息功能用于 车辆监控的最大好处就是易于监控，且成本较低。GS山西大学商务学院本科毕业设计42.2 系统结构总体框架2.2.1 系统方案的构想系统的综合结构决定了最后系统的整体功能，本次设计的系统不仅要对汽车位置，状态进行历史数据储存同和也要实现实时监控功能，因此，系统的大体结构可以为单片机模块、GPS、短信模块、A/D 转块等几大部分。通过单片机程序把单片机模块和 GPS、短信模块整合起来同时实现车辆位置（经度、纬度）等数据的发送和接收。2.2.2 系统方案的框架相比较与世界上的一些发达国家，我国对 GPS 车辆监控的整体研究才刚刚开始，九十年代时大陆之后很少高校、研究所和一些公司在进行该方面的研究。随着车辆位置实时监控技术的广泛推广，市场对本设计的需求也越来越大。之后会有越来越多的公司来参与这学方面的研究，取得成功也是日益增多。车辆监控系统的构成：车辆监控包含 卫星子系统、 网络子系统、车载移动终端GPSMS子系统与中心监控子系统。(1) 卫星 卫星一直不停地传送位置信息，通过 子系统接收机对数据进行管GPS GP理，并且生成位置数据。例如具体地点和实时速度等。(2) 通信网络 汽车中的移动发射端与监控大厅所传送的资讯，都是通过 的短信MGS息保存功能传送的，现实生活中短信息应该结合车载传送终端的作用，专门传送到监控部门。(3)车辆移动终端 车载发射端是由 GPS 接收、GPS 采集模块组成、主控模块、串行通信的扩展分支，CPU 核心控制分支和 OLEM 成型分支以及大量外围模块所组成的，每个模块交互通过串行通信口连接。能够实时接受 GPS 星群发射位置信号，解码并对短消息进行简单处理，向监控机构利用短消息，直接地传送被监控车辆的实时定位与时间资料，并能在控制中心显示实时位置与速度，并能通过短信接受监控中心的控制指令。(4)监控中心 监控终端通过总控计算机和 GSM 通讯模块组成，它们通过串行通信数据通信，大体功能是对车辆的跟踪、监控与定位、运营监测、监控管理、信息处理和外界数据接口；利用网络系统和车辆终端系统完成即时通讯；实现对异样目标的实时跟踪功能，同时在电子地GMD图中随时展现对应数据；进行电子地图库的汇编；利用局域网与应用平台完成最后的系统整体输出。监控终端利用 GSM 通信模块以及配套的程序接入 GSM 网络模块的短信中心和在驾驶中的车辆执行即时定位传送和管控标准传送，最后实现在电子地图中精准显示定位。此次毕业论文的主要设计工作与功能就是通过 GPS 定位模块完成对车辆的跟踪并利用 GSM的短信业务把采集信息传送到地面控制终端。这其中包括硬件之间的配合和软件的同意调度。车载处理模块不与其他模块相互配合，为日后的改进留下无限可能。控制模块负责综合控制数据；基于 GPS 和 GSM 定位车辆短信追踪系统设计5串行口通信扩展分支负责数据通道分配及传递；GPS 采集分支的作用是自动接受实时定位信息；短信分支进行定位信息的确认，其结构如图 1 所示。图 1 总体结构图山西大学商务学院本科毕业设计63.电路硬件设计3.1 STC12C5A60S2 单片机结合系统需求与设计标准，控制中心单元 需要和 子系统、短信息子系统衔接，MCUGPS由于整个系统的中断非常多，因此应该选取中断级别比较多的 。结合上述因素，该软件最后利用控制中心单元 ，为宏晶的 单片机，属于一款符合高性能仪器仪表MCU2ST15A60标准的单片机。STC12C5A60S2 是中国广东宏晶科技有限集团制造的单时钟 /机器周期（ ）的单片机，属1T于高转速/低能耗的一款新型单片机，其型号为 ，指令代码对传统 单片机有着非常好8805的兼容性，然而速度却高出传统单片机的 10 倍之多，内部集成 专用复位电路。4 路X，8 路高速 10 位 转换。STC12C5A60S2 的功耗低，供电电压为 3.5V5.5V，通用 I/OPWA/D口，复位后为：准双向口/弱上拉，可设置成四种模式 .3RxYL79EINKOV*图 3 单片机芯片简图图 3 是本次硬件设计单片机的芯片简图。其中 GND 接地，VCC 接电源电压。将 P3.0 和P3.1 引脚与扩展串行口的引脚 3 和 13 连接，这样就可以实现串行口的扩展。其它引脚与开发板上的其它芯片相连接，实现不同的功能。3.2 GPS 模块这次所选取的 子系统属于深圳百年星科技电子集团制造的 ，全球定位功能接收器GPS 387-ET类型包括二十多个频道， 的频率属于 码，灵敏度跟踪属于 ，冷L1C/A,57.42MHz159dbm启动和暖启动的时间分别为： 秒和 秒，热启动时间的持续时间为一秒；在动态环境下：海4238拔高度在六万英尺之内，速度低于 米/秒；默认的 的，GS、Nga波特率从 到 ，控制温度在 到 之间，、optinal ZDAandVTL,、gsv 057630-8保存温度在 到 之间；功能说明：高灵敏度 芯片组，高属性接收机轨道的能量损耗40-85SIRF小，且有二十个卫星，再次取得信息的时间仅为零点一秒，而且是使用了多路径减缓设备。该基于 GPS 和 GSM 定位车辆短信追踪系统设计7模块图为如下：GPS山西大学商务学院本科毕业设计8VC0TXA1R2N3GD4IMEK5F6*PS、.up子系统接通电源之后， 子系统随时都在获取卫星信号，并利用子系统的 引GPSGPS TXD脚自动传送由微信输送过来的定位数据，该定位数据时时刻刻都在传送由卫星发送过来的定位数据，该定位数据每 1 秒输送为 1 帧，信号的波特率一般情况下采取 ，在定位数据中，480bps等同时存在。 子系统 与 引脚和扩展串行口的 2 与 12 引脚RMCATXDR对接，接下来与单片机进行衔接，完成数据的传送与保存。 子系统的外接电路仅仅和GPS等引脚