毕业设计（论文）-基于GSM的车辆紧急求救系统的设计.doc

编号：06023032河南大学2010届本科毕业论文基于GSM的车辆紧急求救系统的设计 The Design of Vehicle SOS System Based on GSM Modem论文作者姓名： 作 者 学 号： 所 在 学 院： 计算机与信息工程学院 所 学 专 业： 自动化 导师姓名职称： 论文完成时间： 2010年5月20日 2010年5月20日河南大学2010届毕业论文（设计、创作）开题报告（由学生本人认真填写）学号姓名导师姓名职称开题时间2009年12月1日课题题目基于GSM的车辆紧急求救系统的设计课题来源导师指定 自定 其他来源课题的目的、意义以及和本课题有关的国内外现状分析：1目的：为现有车辆设计一款事故紧急求救系统，主要包括数据控制、数据接收、数据发送三大核心功能。2意义：降低交通事故后因抢救不及时而居高不下的死亡率，使得交通事故发生后救援中心能在第一时间赶到事故现场帮助伤者。3现状：国外的相关技术已经趋于成熟并已广泛用于现实生活中，国内相关虽有研究但应用方面却处于起步阶段。研究目标、研究内容和准备解决的问题：1目标：通过设计一个基于GSM的车辆紧急求救系统，实现对事故车辆定位信息的采集，求救信号的发送以及对救护中心（用户手机）的自动应答。2内容：利用GSM模块和GPS模块与MCU实现车辆紧急求救系统。3准备解决的问题：事故信号的采集，GSM模块和GPS模块与MCU的通信，求救短信的发送以及语音通话的自动应答。开题报告拟采取的方法、技术或设计（开发）工具：软件环境：1. 电路图设计 Protel 99 SE2. 编译软件 Keil C51 V6.12硬件环境：1. STC12C5A60S2单片机2. GSM模块TC35i3. GPS模块REB-3310预期成果：1毕业设计成果基于GSM的车辆紧急求救系统的设计2毕业论文进度计划：2009.12.1 - 2010.3.5： 查找资料、搜集相关素材2010.3.6 - 2010.3.26：完成需求分析2010.3.27 - 2010.4.7： 完成概要设计2010.4.8 - 2010.4.15：完成电路图设计2010.4.16 - 2010.4.28：完成程序设计2010.4.29 - 2010.5.15：整理资料、撰写毕业论文2010.5.16 - 2010.5.20：根据导师要求，完善毕业设计和论文指导教师对选题报告的意见：同意开题指导教师签名： 年 月 日开题报告河南大学2010届毕业论文（设计、创作）任务书题目名称 基于GSM的车辆紧急求救系统的设计学院计算机与信息工程学院学生姓 名所 学专 业自动化学号毕业论文(设计、创作)要求1. 可行性分析：完成系统的技术可行性分析2. 系统设计：对系统中用到的关键技术进行初步设计3. 程序开发：对系统程序进行设计4. 撰写论文：完成论文撰写毕业论文(设计、创作)进度安排2009.12.1 - 2010.3.5： 查找资料、搜集相关素材2010.3.6 - 2010.3.26：完成需求分析2010.3.27 - 2010.4.7： 完成概要设计2010.4.8 - 2010.4.15：完成电路图设计2010.4.16 - 2010.4.28：完成程序设计2010.4.29 - 2010.5.15：整理资料、撰写毕业论文2010.5.16 - 2010.5.20：根据导师要求，完善毕业设计和论文三、需收集的资料和指导性参考文献1 郭天祥. 51单片机C语言教程. 电子工业出版社. 2009年12月2 王坚. 基于GSM的汽车防盗报警器的设计与实现. 华中科技大学硕士学位论文. 2006月10月2号3 孙育才. 单片微型计算机及其应用（第四版）. 东南大学出版社. 2004年3月4 贺良. 基于GSM短消息的无线数据监测系统. 上海海运学院. 硕士学位论文.2003年6月5 李智慧,王丽军,赵春明基于GSM和SMS的车辆防盗报警系统汽车电器2005年5月6 RoyalTekREB-3310 Operational ManualRoyalTek Company LTD2005年4月7 罗强. 基于单片机的嵌入式工程开发详解. 电子教育出版社.2009年1月8 于永.戴佳.常江.51单片机C语言常用模块与综合系统设计.电子工业出版社.2007年4月指导教师签名： 年 月 日任务书河南大学2010届毕业设计（论文、创作）中期检查表题目名称：基于GSM的车辆紧急求救系统的设计学院计算机与信息工程学院学生姓名所学专业计算机科学与技术学号一、毕业论文(设计、创作)进展情况目前，项目的大致框架已基本完成。但是还有一部分没有实现，有待进一步的学习和完善。在这个阶段中已经完成的部分有，包括电路图设计和程序设计。二、毕业论文(设计、创作)存在问题及解决方案存在的问题：芯片之间通信时的电平问题。虽然同为TTL电平，但逻辑正电平输出并不一样，一方为5V一方为2.9V。解决方案：继续查找有关电平处理的资料，希望能够解决芯片间通信时的电平问题。三、指导教师对学生毕业论文(设计、创作)进展方面的评语该生在做毕业设计的期间，积极认真，能够及时分析和解决遇到的各种问题。但是在通讯接口连接方面仍有问题，希望在后续的工作期间，很好的解决这些问题。 指导教师签名 年 月 日中期检查表河南大学2010届毕业论文（设计、创作）综合成绩表（一）学院名称：计算机与信息工程学院学 号06023032姓名胡宾宾专业自动化指导教师张延宇（讲师）综合得分论文题目基于GSM的车辆紧急求救系统的设计指导教师评语及得分指导教师评语该生的课题选择立意新，论文叙述条理清晰、详略得当，并按时完成了项目所要求的功能，是一篇合格的本科论文。评分项目分值指导教师对毕业论文（设计、创作）评分撰写开题报告、文献综述15调查研究查阅整理资料10学习态度与规范要求10数据处理、文字表达10论文（设计、创作）质量和创新意识55合计100得分指导教师签名 年 月 日评阅教师评语及评分评阅教师评语该生论文语句流畅，论点明确，思路清晰，符合本科论文的要求。评分项目分值评阅毕业论文（设计、创作）评分撰写开题报告、文献综述15调查研究查阅整理资料10学习态度与规范要求10数据处理、文字表达10论文（设计、创作）质量和创新意识55合计100得分评阅教师签名 年 月 日此表由教师填写综合成绩表（一）河南大学2010届毕业论文（设计、创作）综合成绩表（二）学号06023032姓名胡宾宾所在学院计算机与信息工程学院答辩委员会评语及评分答辩委员会评语该生答辩过程中思路较为清晰，反应比较敏捷，论文结构合理，条理清楚，达到本科毕业设计和毕业论文要求的标准，经答辩小组评议，同意通过论文答辩。答辩委员签字： 年 月 日评分 项目 分 值论文答辩小组评分答辩情况论文质量合计（100）内容表达情况（15）答辩问题情况（25）规范要求与文字表达（20）论文（设计、创作）质量和创新意识（40）得分答辩委员会主任签字： 年 月 日毕业论文（设计、创作）成绩综合评定： 分综合评定等级：备注：一、论文的质量评定，应包括对论文的语言表达、结构层次、逻辑性理论分析、设计计算、分析和概括能力及在论文中是否有新的见解或创新性成果等做出评价。从论文来看学生掌握本专业基础理论和基本技能的程度。二、成绩评定采用结构评分法，即由指导教师、评阅教师和答辩委员会分别给分（以百分计），评阅教师得分乘以20%加上指导教师得分乘以20%加上答辩委员会得分乘以60%即综合成绩。评估等级按优、良、中、差划分，优90-100分；良76-89分；中60-75分；差60分以下。三、评分由专业教研室或院组织专门评分小组（不少于5人），根据指导教师和答辩委员会意见决定每个学生的分数，在有争议时，应由答辩委员会进行表决。四、毕业论文答辩工作结束后，各院应于6月20日前向教务处推荐优秀论文以汇编成册，推荐的篇数为按当年学院毕业生人数的1.5%篇。五、各院亦可根据本专业的不同情况，制定相应的具有自己特色的内容。须报教务处备案。六、书写格式要求：1. 目录；2. 内容提要须书写200左右汉字，开题报告（文科除外）的内容要根据不同专业的课题任务要求，阐述查阅文献、文案论证、解题思路、工作步骤等；3. 正文（含引言、结论等）；4. 参考文献（或资料）综合成绩表（二）河南大学本科生毕业论文（设计、创作）承诺书论文题目基于GSM的车辆紧急求救系统的设计姓 名胡宾宾所学专业自动化学 号06023032完成时间2010年5 月20日指导教师姓名职称张延宇（讲师）承诺内容：1本毕业论文（设计、创作）是学生 胡宾宾 在导师 张延宇 的指导下独立完成的，没有抄袭、剽窃他人成果，没有请人代做，若在毕业论文（设计、创作）的各种检查、评比中被发现有以上行为，愿按学校有关规定接受处理，并承担相应的法律责任。2学校有权保留并向上级有关部门送交本毕业论文（设计、创作）的复印件和磁盘。备注： 学生签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日说明：学生毕业论文（设计、创作）如有保密等要求，请在备注中明确，承诺内容第2条即以即以备注为准。承诺书目 录摘 要1ABSTRACT2第1章 绪论31.1 课题研究背景31.2 国内外研究现状41.3 本设计的研究内容和意义5第2章 系统终端硬件电路设计72.1 数据处理和控制电路72.1.1 单片机STC12C5A60S2的介绍82.1.2 STC12C5A60S2外围电路的设计82.2 GPS模块电路92.2.1 REB-3310 GPS模块应用及简介92.2.2 REB-3310模块硬件外围电路102.3 GSM模块电路112.3.1 西门子TC35i模块的介绍112.3.2 TC35i模块硬件外围电路112.3.3 其他相关电路设计132.4 系统电源的设计142.5 本章小结16第3章 系统终端软件程序设计173.1 主程序173.2 单片机初始化子程序173.3 TC35i开机初始化子程序183.4 中断服务子程序183.5 GPS数据处理子程序193.6 语音呼叫子程序203.7 本章小结21结 论22参考文献23附录125附录226河南大学本科毕业生学士学位论文摘 要2009年，中国已成为世界上汽车销售和制造的第一大国，庞大的汽车使用数量使得交通安全问题非常棘手。本文结合GPS(Global Positioning System)的定位功能和GSM(Global System for Mobile Communications)的远程无线通讯功能，提出了一种以单片机控制为基础的，以提高交通安全、减少人员伤亡目的的车辆紧急呼救的构建方案。该系统会伴随安全气囊的引爆而启动，也可手动启动。车载端将安全气囊点火信号送入微处理器，通过串行接口驱动无线通讯模块， 经GSM网络将GPS的定位信息发送到监控中心，并可建立车载端与监控中心之间的语音通讯从而使得事故发生后救援工作能及时有效的展开，最大限度的降低人员的伤亡和财产的损失。关键词:单片机；GSM；GPS；定位信息；语音通讯；紧急呼救ABSTRACT2009, China has become first major nation of motor vehicle sales and manufacturing in the world, the huge quantity of cars makes Traffic Safety Problem very important. Combining with the positioning function of GPS and longdistance wireless communicative function of GSM，and with the purpose of enhancing the security of modem traffic，automobile emergent calling and anti-theft system based on MCU is put forward in this paperThis system will be started up automatically with the starting of airbag or by handThe wireless data transport modem，which is driven by serial interface，transmits the positioning data from GPS to the monitoring control centerIn this way the voice communication between automobile and monitoring control center can be set up。So the relief work after the accident can be started timely and validly。KEY WORDS：MCU；GPS；GSM；positioning data；voice communication；Emergent calling第1章 绪论1.1 课题研究背景随着汽车技术的不断发展，汽车的安全保障设施也越来越周全，主动安全从ABS到ESP，被动安全从单气囊发展到多气囊，还有正在开发的行人保护系统，但这还不是完善的安全防护，因为总有预测不到的灾难，还需要及时的救护措施。2009年中国以1360多万辆的汽车销量成为全球第一大汽车市场，进入2010年后，中国市场的汽车销量继续高速增长，中国正逐步成为世界汽车强国。然而，我国是道路交通事故死亡人数最高的国家，连续数年一直蝉联世界第一位。据公安部有关人士报告，2001年中国交通事故死亡人数为10万人，而同年美国的数字为4万人，日本为1万人。据全球各交通和警察部门的统计，2003年全世界交通事故死亡人数为50万人。其中，中国交通事故死亡人数为10.4万人，美国、俄罗斯的死亡人数分别为4万人和2.6万人。如果统计上受伤人数，那么中国年交通事故伤亡直逼百万。汽车安全问题己首当其冲，提高车辆的各方面安全性是当前面临的最紧迫任务。有人对大量交通死亡事故做过调查，死亡人员中除少数在事故现场外，大多数是重伤无法得到及时救护而死亡的。法国民防部门曾做过这样一个统计，同样伤势的重伤员，在30分钟内获救，其生存率为80，在60分钟内获救，生存率为40，在90分钟内获救，其生存率仅为10以下。而且，72%的致死事故是发生在野外无人的地方。由此可见，事故后及时通讯联系以及及时抢救是多么重要。一般情况下交通事故受伤者的死亡发生在三个不同时期。第一死亡高峰发生在碰撞瞬间，约占所有车祸损伤的5，并且很难用医疗手段来改变其死亡率；第二死亡高峰发生在事故后一或两个小时之内，在具有先进外伤救护条件的发达国家约占事故死亡总数的35。在我国因救护工作较差，约有80的事故死亡是在事故发生的瞬间和伤害后的一、两个小时内，因此尽早采取正确的救护措施可提高生存率；第三个死亡高峰是在入院后30天内，主要原因有脑死亡、器官功能衰竭和无法控制的败血症，在发达国家即使有良好的医疗条件也无法降低该阶段的死亡率。为了提高事故救援水平，减少事故人员伤亡，国外对车辆事故紧急呼救技术进行了研究并投入实际应用。国外的研究和应用表明，该技术能够提高事故救援的响应速度和急救效率，明显减少事故人员伤亡。车辆事故紧急呼救技术是智能交通系统(Intelligent Transportation System，ITS)的重要组成部分，已成为国际上众多机构攻关研究的重要课题。1.2 国内外研究现状国外研究现状目前国外已有实用产品投入使用，主要有美国通用公司的Onstar、福特公司的Rescue系统、德国奔驰公司的Teleaid和宝马公司的Assist、法国标致雪铁龙公司的紧急呼救系统、瑞典沃尔沃公司的On Call自动报警系统以及日本丰田的G-BOOK系统。紧急呼救只是这些系统功能的其中之一。下面简要介绍一下欧盟的e计划。 欧盟委员会2009年8月21日通过一份政策文件，要求欧盟27个成员国的政府及相关行业加紧落实e计划交通事故自动紧急呼救系统，以减少交通事故的死亡率。据估算，eCall系统运行后，事故响应时间将缩短50；由于能更快速地抢救伤员，在欧盟国家，每年将有2500条生命被及时挽救；而欧盟国家则相应地每年将会节约260亿欧元。安装先进的eCall系统，每辆车的支出费用不到100欧元，这也为这一计划能得到普遍实施奠定了基础。2010年9月起，汽车紧急呼叫将成为所有新车的选配功能。从国外紧急求救系统的发展可以看到，主要投入使用的车辆紧急呼救系统普遍采用蜂窝移动通信或者卫星移动通信技术，车辆定位采用GPS定位技术，系统呼救触发是通过安全气囊系统直接触发或者人工按钮来实现。而且实践表明车辆事故紧急呼救技术可以提高事故救援响应速度和急救效率，为伤员抢救赢得宝贵的时间，明显减少交通事故的乘员伤亡，特别是在比较偏远的地区。国内研究现状国内在无线通信技术、车辆导航定位技术、车辆碰撞安全、地理信息系统都进行了研究和应用，特别是车辆导航定位及车辆监控技术已经应用于一些特定行业的大客户的监控管理，如公安、银行、交通管理、物流货运等，部分车辆监控调度系统还具备防盗自动报警和手动呼救功能。但是，国内汽车厂商在汽车出厂时没有安装车辆监控调度终端，一方面是由于我国汽车电子行业与国外差距较大，车辆监控调度产品没有形成商品化；另一方面是由于我国的电子地图制作没有形成统一标准，电子地图的生产销售等商业活动没有得到普遍认同，相关法律政策还不健全。另外，国内在车辆事故检测识别技术的研究还仅限于车辆碰撞安全方面的研究，主要通过碰撞检测改善车辆的碰撞安全性，对安全气囊系统进行匹配。因此，车辆事故紧急呼救技术在国内投入实际应用还存在很多技术障碍。总的来说，国内虽然有一些组织或企业也在进行相关方面的研究，但行动上的差距和国外比起来还是非常大的。至今还没有代表性的成熟的产品出来。1.3 本设计的研究内容和意义本设计的研究内容本文是在参照国内外研究成果的基础上，设计了紧急呼救系统，系统框架如图1.1所示。该系统的最主要的功能，是在发生严重交通事故后可自动向事故救援调度中心或者个人发出呼救，报告汽车基于全球卫星定位(GPS)数据的准确位置，引导救援人员以最快的速度赶到事故现场。并可在伤员与救援人员之间建立语音通讯，以便给与伤员有效精神支持和帮助，最终使伤员得到及时救治。本课题的具体研究内容有：紧急呼救系统相关原理的研究系统整体方案设计，包括硬件电路图绘制和程序的编制。系统可行性试验图1.1 系统框图本设计意义据我国卫生部的资料表明，在1000例交通事故伤者中，只有14.3乘救护车到达医院。道路交通事故实验表明，如果在交通事故发生后5分钟内采用应急救援措施，30分钟内采用急诊，至少可以使18一25的重伤者免于死亡。交通事故发生后的半小时被称为“性命黄金半小时”。另外，在我国车祸死亡者中只有大约40是当场死亡，60的人死于医院或者送往医院途中，其中约30的受伤者是因为抢救不及时而死亡。目前，我国道路交通事故紧急救护水平比较低，交通事故重伤者得到救护约在事故发生后1小时左右，有的甚至超过2小时。按照土耳其Ega观点，在我国实施有效的交通事故紧急救援，每年交通事故死亡人数可以减少约23万。该系统恰恰是实施有效救援必不可少的一部分，系统不仅可以帮助救援机构迅速有效的展开救援行动，更能使事故受伤者的身体和精神痛苦得到更快的缓解，降低事故造成的身体和财产损失，减少因交通事故造成的交通堵塞、延误等，从而提高交通效率，降低间接损失等。节约大量的社会资源。第2章 系统终端硬件电路设计系统终端系统硬件主要由四大部分组成：GPS模块、单片机、GSM模块、电源模块。GPS模块接收卫星的定位信号后，计算出自身的位置(经度、纬度)，以便随时提供定位信息。当车辆发生交通事故引爆了安全气囊时，安全气囊电控系统ECU会通过I/O口输出一个高电平，经信号处理电路输送给单片机，单片机控制GSM模块把呼救短信息发送给监控中心（用户手机）。短信息的内容包括车辆的地理位置和车牌号等内容。车载端还能自动应答来自监控中心（用户手机）的语音呼叫。当车辆遇上险情的时候，驾驶员也可按下按钮手动报警呼救，按下按钮后车载端会与监控中心（用户手机）建立语音连接，驾驶员可与接线员通话，报告险情。用户终端的主要功能包括：GPS定位数据的接收、短信息的发送、语音通讯、自动及手动报警等。 因此系统终端硬件电路设计主要包括：数据处理和控制电路、电源电路、GPS模块电路、GSM模块电路等。在实际设计过程中，由于条件的限制，并未真正把安全气囊的引爆信号作为本系统的触发信号，而是用开关信号对气囊的引爆信号进行了模拟。2.1 数据处理和控制电路选用单片机作为本系统的数据处理和控制模块，其主要功能是进行数据处理和控制车载端，按照通信协议的要求执行相应的操作。考虑到单片机和GPS模块及GSM模块都是通过串口进行通讯的，因此选用单片机STC12C5A60S2作为数据处理和控制模块。2.1.1 单片机STC12C5A60S2的介绍STC12C5A60S2概述STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。后缀有S2标志表示为双串口，即比传统51单片机多了RXD2/P1.2和TXD2/P1.3一对可选串口。STC12C5A60S2的管脚排列图2.1 STC12C5A60S22.1.2 STC12C5A60S2外围电路的设计本系统中单片机STC12C5A60S2的主要作用包括：对GPS模块接收到的数据进行处理；通过AT指令控制GSM模块的数据通信。其外围电路如图2.2所示。 其中包括电源指示灯，复位电路以及外部晶振电路，等同与51单片机的最小系统电路。图2.2 STC12C5A60S2的外围电路2.2 GPS模块电路GPS接收模块用于接收GPS卫星的定位信号，并计算出当前模块所在位置。一般在比较开阔的地区，需要接收到三颗以上的GPS卫星信号才能进行准确的定位.2.2.1 REB-3310 GPS模块应用及简介本系统中的GPS模块采用RoyalTek公司的REB-3310。该模块具有低功耗、抗干扰能力和抗遮挡能力强等特点，适用范围包括汽车定位导航、保全系统、地图制作等。在交通事故紧急呼救系统中，该模块的主要作用是接收GPS卫星信号并计算出车辆当前所在地理位置以便给单片机提供位置信息。本系统所涉及REB-3310的主要性能如下：数据特性： 接口 TTL电平，30pin SMD，EMI封装 输出 NMEA0183 ASCII，ver3.0 输入 RTCMSCl04，ver2.3 更新率 1Hz(默认) 波特率 9600bps(默认)，4800一l15200bps可更改电器特性： 电压范围 DC 3.0V3.3V 功耗 63mA33V备用电池 DC3.0V3.3V环境特性： 操作温度 -30852.2.2 REB-3310模块硬件外围电路图2.3 REB-3310外围电路REB-3310模块的对外数据通信主要是通过异步串口UART来实现，其外围电路如图2.3所示，主要包括与单片机的串口通讯电路、供电电路、天线电路等。其中另加了一个备用电源，当系统电源不能正常工作时系统电源会自动启动以保障GPS模块仍能正常工作。2.3 GSM模块电路GSM模块主要用于发送求救信号，并将GPS模块发给单片机的具体位置坐标一并发送给救援中心（用户手机）。另外还可以与救援中心（用户手机）建立语音通话，以便救援人员具体了解伤员情况。2.3.1 西门子TC35i模块的介绍 TC35i西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,工作在EGSM900和GSM1800双频段,电源范围为直流3.34.8V ,电流消耗休眠状态为3.5mA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.5A峰值；可传输语音和数据信号, 功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W ,通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3V/1.8V，TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300bps115kbps , 默认为9600bps。它支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息)。模块可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。2.3.2 TC35i模块硬件外围电路 TC35i模块由供电模块、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。TC35i模块有40个引脚，通过一个ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。如图2.4所示。其中关键引脚介绍：第15引脚是正电源输入脚此处使用4V。图2.4 TC35i模块硬件外围电路第610引脚是电源地。11、12为充电引脚，可以外接锂电池。第15脚是启动脚IGT，系统加电后为使TC35i进入工作状态,必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1ms。 第1623为数据输入/输出，分别为DSR、RING、RXD、TXD、CTS、RTS、DTR 和DCD。其中18脚RXD、19脚TXD为TTL的串口通讯脚，波特率默认为9600bps。需要和单片机或者PC通讯。 第2429为SIM卡引脚，TC35i使用外接式SIM卡。 第32脚SYNC引脚有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示TC35i的工作状态，可用AT命令AT+SYNC进行切换，本模块使用的是后一种。当LED熄灭时,表明TC35i处于关闭或睡眠状态；当LED为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录；当LED为75ms亮/3s熄时，表明TC35i已登录进网络，处于待机状态。 35 38为语音接口，35、36接扬声器放音。37、38可以直接接驻极体话筒来采集声音（37是话筒正端，38是话筒负端）。2.3.3 其他相关电路设计语音通信电路由于TC35i的GSM基带处理器内集成了音频滤波、ADC、DAC、语音合成等部分,所以模块语音接口的外围电路连接相对简单。TC35i有两个语音接口,每个接口均有模拟麦克输入和模拟耳机输出。为了适合不同的外设,模块共有6种语音模式,可通过指令ATSNFS选择。第一个语音接口的默认配置为 Votronic HH-SI-30.3/V1.1/0手持话筒,语音模式为1(默认)、4、5,其中模式1参数固定。第二个语音接口为头戴式耳机和麦克设置,语音模式为2、3、6。 为了防止从麦克风和耳机导线引入高频干扰,影响TC35i的正常运行。设计电路时,在麦克风、耳机的插孔处都接有电感。图2.5，图2.6分别为麦克风、耳机的电路图。图2.5 麦克风电路图图2.6 扬声器原理图2.4 系统电源的设计高品质的电源是硬件性能稳定的基础。稳定的输出电压、较大的输出电流、较小静湿度漂移和发热量是衡量电源品质的标准，如秘何设计可靠稳定的电源系统，是整个系统设计的关键所在。先分析系统的对电源的要求。由于定位仪需要采用汽车电平供电，要求输入电压为12V左右，输出电压有3种：TC35i需要供电电压4V；REB-3310需要供电电压3.3V以及其他器件需要的5V供电电压：电源正常工作温度范围应在0度60度之间；各模块主要消耗电流情况：M12输入电流为典型值75mA，TC35i空闲时输入电流很小，但当有数据传输时峰值电流可达2A；其他电路功耗较小，大概为几十毫安。从以上要求可以看出，系统电流消耗很大，而对输出电压的精确度要求不高，可以选用开关式DC-DC。本设计采用LM2576先将12V转为5V，而4V和3.3V供电电压由5V作为输入，这样大大降低了功耗。系统电源电路5V稳压源如图2.7所示。汽车电平输入系统，先经过LM2576-5V降压为5V。LM2576最大输出电流为3A，完全可以满足系统需要。LM2576允许的电压输入范围为740伏，即使汽车电平电压下降时也不影响本系统的正常工作。它的输出电压也较为稳定，在输出端再加上1000uF的大电容，可以保证输出电流有较大变化时(如TC35i有数据传输时)不会使输出电压发生大幅度波动。这里需要注意的是，为了更好的保护系统，在火线和地线都串入保险，并增加二极管防止电源加反烧坏电路。图2.7 5V稳压电路图2.8 4V稳压电路图2.9 3.3V稳压电路图2.8为4V稳压电路，本系统采用它为TC35i提供4V的供电电压，图2.9是3.3V稳压电路，为REB-3310需要供电电压，采用芯片LM1117-3.3，接法是1脚接地,2脚输出,3脚是电压输入。2.5 本章小结本章主要介绍了用户终端系统硬件四大组成部分：单片机、GPS模块、GSM模块和电源模块的相关芯片选择和硬件设计电路以及其相关部分的电路设计。第3章 系统终端软件程序设计系统除了必要的硬件支持外，还需要进行软件设计。车载端软件采用C语言编写，包括一个主程序和一个中断服务子程序以及若干子程序。 3.1 主程序图3.1 主程序流程图主程序主要包括对单片机的初始化和TC35i的开机程序以及其初始化。另外还有电话打入的判断，救护中心（用户手机）可对系统进行优先呼叫，用来通知终端一些紧急事宜。主程序为死循环以等待中断。3.2 单片机初始化子程序单片机始化子程序主要完成串口通讯的初始化和相应的中断设置。STC12C5A60S2有两个串口，串行口1与REB-3310相连，串行口2与TC35i相连。REB-3310波特率默认为9600bps，串口1通讯初始化在接收GPS数据子程序中叙述；在单片机和TC35i的通讯时，采用波特率同样为9600bps。因此，串口1和串口2都将定时器1设置为其波特率发生器。中断设置主要包括外部中断1、中断2的使能以及他们的触发方式的设置。3.3 TC35i开机初始化子程序上电并不能使TC35i自动复位并正常工作，想让其进入正常工作状态需要在上电后IGT引脚提供一个至少100ms的负脉冲。可以通过单片机一个I/O口加上拉电阻实现。即在上电后应在1秒之内将IGT引脚拉低，持续至少100ms。启动后IGT引脚保持高电平。其时序图如图3.2。图3.2 TC35i开机时序图此外 ， T C35i开启后还应该进行一些初始化，如挂断所有网络连接，设置某些参数等，这可以通过送入专门的AT指令实现，模块内部的TA解码器会自动识别这些操作并进行相应的硬件处理。3.4 中断服务子程序为提高程序运行的实时性，系统软件中引入了二个中断，分别是外部中断1、外部中断2，中断服务程序流程如图3.3所示。当安全气囊引爆时，进入外部中断1服务子程序。该系统中的紧急呼救任务，是在安全气囊引爆时自动向救援中心发送求救短信息。短信息内容主要包括车辆牌照和车辆的位置，如：“豫B12345遇险!车辆位置：北纬31度313131分，东经120度202020分。”。其中的车辆定位数据由GPS数据处理子程序获得。救援中心在接收到呼救短信息后，就能根据短信内容对车辆进行定位，及时有效的展开救援工作。当手动呼救按钮被按下时，进入外部中断2服务子程序。该中断服务子程序的功能是在遇到紧急情况时，车内乘客按下手动呼救按钮，车载端会自动拔打救援中心电话进行通话，以便乘客向救援中心寻求帮助。图3.3 中断服务子程序流程图3.5 GPS数据处理子程序REB-3310 GPS接收机采用NMEA-0183协议。NMEA-0183语句的基本格式为：$GP-，Data，*-。其中“$”为语句起始标志； “，”为域分隔符： “Data”为具体的定位信息； “*”为校验和识别符，后面两位数为校验和； “”为终止符，代表回车、换行。NMEA-0183语句分为以文本方式输入语句和输出语句。所有这些语句都是通过UART串口来实现的。(1)NMEA-0183输入语句输入语句是GPS接收机可以由串口接收的语句。如果在某一配置语句中有空的区域，就表示对相应的配置参数不做更改。输入语句主要是传递命令的，如串口工作方式的设定、导航数据的输出方式和数据通信采用的协议方式等等。(2)NMEA-0183的输出语句输出语句主要是输出导航数据，本系统采用典型的GPRMC语句来实现数据的采集。GPS数据处理主要包括串口通讯的设置以及GPS数据的提取。GPS模块REB一3310与扩展芯片的串行口相连，采用REB一3310的默认波特率(9600bps)，设置定时器1为其波特率发生器。该呼救系统仅仅需要GPS模块提供纬度、经度以及定位状态这三个数据，而REB-3310输出的$GPRMC语句还包括一些呼救系统不需要的信息。通过指针寻找，可以提取系统所需要的数据。GPS数据处理流程如图3.4所示。3.6 语音呼叫子程序本设计当车辆发生交通事故，车载端会自动向监控中心发出呼救短信息。监控中心接到呼救短信息后进行相应数据转换处理后，可获得车辆位置并立即呼叫车载端，车载端会自动应答。监控中心接线员可以询问车内乘客，了解更为详细的事故情况，为救援工作提供更多的信息：若车内乘客无应答，则立即通知医疗中心派人前往事发地点救援。语音呼叫处理子程序流程如图3.5所示。经过TC35i开机初始化子程序的设置，在接收到语音呼叫时，TC35i会向MCU发出字符串“RING”，而“RING”字符串的后面就是对方来电的号码，提取对方的号码并判断，如果是监控中心号码，则接通电话进行语音通话；若不是，则直接用指令ATH挂机，然后继续等待救护中心呼叫。图3.4 GPS数据处理流程图图3.5 语音呼叫处理流程图3.7 本章小结本章首先对车辆紧急求救系统的用户端功能进行了分析，然后根据用户端的设计要求，结合上一章的硬件设计，完成了用户端的软件设计。结 论经过努力，本次毕业设计成功实现了对系统整体方案设计，包括硬件电路图绘制和程序的设计。论文的创新点：本设计除了利用短信进行事故求救外另加了语音电路使得设计更加人性化，合理化，从而使其对事故的处理能力更加完善。通过这次毕业设计，使我对四年以来所学的专业知识有了更深层次上的认识。不仅提高了动手能力，而且使我对产品开发的过程有了更深刻的了解。参考文献1 卫东第三类保护紧急呼救系统汽车之友2006年10月2 刘清建立高速公路应急反应体系的设想交通世界2002年8月3 范鹏飞基丁多Agent的交通事故救援方法研究北京交通大学硕士学位论文2004年3月4 盘朝奉车辆事故紧急