一種GPS的智能移動(dòng)終端的應用

GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡(jiǎn)稱(chēng)，而其中文簡(jiǎn)稱(chēng)為“球位系”。GPS的空間部分是由24顆工作衛星組成，它位于距地表20200km的上空，均勻分布在6 個(gè)軌道面上（每個(gè)軌道面4 顆） ,軌道傾角為55°。此外，還有3 顆有源備份衛星在軌運行。

GPS模塊

　　設計采用u-blox公司的GPS接收模塊nr-86，該模塊體積小重量輕，集成高靈敏度、低功耗的NemeriX芯片方案于設計中。本模塊能快速定位, 1Hz導航更新頻率，并可以對16顆衛星進(jìn)行同時(shí)跟蹤。支持WGS-84的數據協(xié)議。它接口簡(jiǎn)單，TTL電平串口輸出NMEA-0183格式的數據，只須連接模塊的TX端與51單片機的RX端，另外單片機P1.0與模塊的RESET端相連，以控制模塊復位。本設計采用NMEA默認格式中的$GPRMC協(xié)議，是由于該協(xié)議精簡(jiǎn)，信息覆蓋面廣，數據容易被單片機采集處理。

調制解調芯片MSM6882

　　在設計時(shí)，89S52單片機通過(guò)同步串口與該芯片相連，然后由芯片把信號調制到模擬信道，再將信號加載到對講機（PTT）上，由對講機實(shí)現無(wú)線(xiàn)傳輸。單片機CLK引腳的輸入時(shí)鐘周期應在0.42μs到1.35μs范圍內，通過(guò)可調電阻調節調制信號輸入到電臺的幅值。信號一路經(jīng)信號限幅后送入MSM6882的AI引腳，另外一路經(jīng)放大、檢波、幅值比較后送

　　入單片機，以作為載波檢測信號。當系統檢測到該信號時(shí)，可以采取延時(shí)發(fā)送的方式來(lái)避免同頻干擾和信道阻塞。

語(yǔ)音合成芯片XF1M01

　　語(yǔ)音合成芯片 XF1M01通過(guò)異步串口接收待合成的文本，它內含GB-2312漢字字庫，外接單支三極管驅動(dòng)揚聲器，即可實(shí)現文本到聲音（TTS）的轉換，設計中音頻輸出通過(guò)功放再送給揚聲器，以獲得較大音量，適應戶(hù)外環(huán)境。只須送給它漢字的內碼(即16位二進(jìn)制字符)，即可讀出一字，多送多讀，因此對存放空間的要求要低，適合電子巡查系統的應用。芯片空閑時(shí)Ready端輸出低電平，因此將其連至單片機P3.2，單片機即可掃描該引腳，當芯片空閑時(shí)就通過(guò)異步串口給它發(fā)送數據。傳輸波特率由Baud_0、Baud_1兩個(gè)引腳決定，設計中采用的是9600bps。單片機的P1.1與芯片RESET端相連以控制芯片復位。

　　以往的保安巡查沒(méi)有太多設備，人均一個(gè)對講機，一條警棍。隨著(zhù)GPS的出現，基站即總臺對每個(gè)保安的地理位置信息的掌握成為可能。即每個(gè)保安配備一套GPS定位設備，以及一套將自身位置信息發(fā)送給總臺的無(wú)線(xiàn)收發(fā)設備。由于給每個(gè)保安重新配備一套設備成本高昂，而且淘汰已有的對講機不夠現實(shí)，于是，將對講機作為已有的信道載體，便一舉兩得，只須對舊的對講機作局部電路的調整修改，就能既方便又實(shí)際地構筑前所未有的安全體系。

圖1 電子巡查系統應用

　　利用主板與各個(gè)功能模塊的結合組成移動(dòng)智能終端。它包括MCU即單片機AT89S52、GPS接收模塊、模擬調制解調芯片MSM6882、液晶顯示模塊LCD1602、語(yǔ)音合成芯片XF1M01，見(jiàn)圖2。

　　
圖2 智能終端結構

　　接著(zhù)會(huì )有大約半秒種時(shí)間段等待總臺命令，若收到總臺的命令，即根據數據幀判斷命令類(lèi)型，提取相應數據，經(jīng)MCU處理后執行相應的顯示操作和語(yǔ)音提示操作，完成反向任務(wù)。

　　當終端接收到目標命令信息并處理執行后，重新發(fā)送回總臺時(shí)前導碼改變以表示命令接收成功，使總臺作出相應處理。例如前導碼可以從“start”變成“start1”。

　　和以往功能單一，界面欠缺人性化的便攜式設備相比，這個(gè)GPS數據采集處理傳輸一體化智能終端有了功能的擴展。首先，每個(gè)保安可以在LCD顯示屏上看到自己的所在經(jīng)緯度、時(shí)間日期等信息，給保安一個(gè)直觀(guān)，清晰的地理位置感。另外，可以實(shí)時(shí)接收來(lái)自總臺的命令信息，經(jīng)MCU處理后，將總臺派遣前往的地點(diǎn)經(jīng)緯度現實(shí)在LCD屏幕與自身位置加以對比，實(shí)現信息的透明化。另一個(gè)改進(jìn)是語(yǔ)音提示智能化以及角度偏置的計算，通過(guò)接收總臺發(fā)出的目標派遣地點(diǎn)經(jīng)緯度，與自身位置比較后，明確清晰地提示保安該往什么方向走多遠。系統終端采用51系列的單片機作MCU。用調制解調芯片把信號加載到對講機實(shí)現無(wú)線(xiàn)傳輸代替獨立的無(wú)線(xiàn)通信模塊。液晶屏選取簡(jiǎn)單易用的LCD1602。方案大大降低成本，而且穩定可靠。

　　系統必須制定一個(gè)合理的流程(圖3)以便充分發(fā)揮MCU對數據采集、處理、傳輸等功能。

　　為了使系統工作盡量的穩定，功能盡量的多（上行下行都有各自的處理執行時(shí)間），以及數據更新盡量的快（GPS數據一秒一幀，系統處理不夠用可將其改成兩秒一幀），系統必須制定一個(gè)合理的時(shí)序以便統一分配時(shí)間。

圖3 終端工作流程