基于單片機的GPS車(chē)載終端設計與實(shí)現

警用車(chē)輛的指揮調度、運鈔車(chē)的監控與安全調度、出租車(chē)的經(jīng)營(yíng)管理和合理調度，已成為公安、銀行以及公交運輸系統中越來(lái)越重要的問(wèn)題。GPS全球定位技術(shù)的出現給車(chē)輛、輪船等移動(dòng)目標的導航定位提供了精確、實(shí)時(shí)的定位能力。集成定位，通信、汽車(chē)行駛記錄儀等多項功能；具有強大的業(yè)務(wù)調度功能和數據處理能力；支持電話(huà)本呼叫、文字信息語(yǔ)音播報；具有安防報警、剪線(xiàn)報警及遠程安全斷油、斷電安全保護功能；預留多個(gè)RS-232接口和RS485接口，可外接計價(jià)器、攝像頭、麥克風(fēng)、耳機、TTS語(yǔ)音合成盒子。分體式設計主機可隱蔽安裝，自備高量備用電池可供車(chē)載終端的無(wú)電情況下工作報警。

　　1 車(chē)載移動(dòng)終端

　　GPS車(chē)載移動(dòng)終端采用世界領(lǐng)先的GPS全球衛星定位技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)及計算機數據處理技術(shù)，可為用戶(hù)提供全方位、全時(shí)域空間位置信息。GPS車(chē)載移動(dòng)終端在GPS移動(dòng)信息服務(wù)系統中的應用結構如圖1所示。

　　通過(guò)GPS移動(dòng)信息服務(wù)系統，車(chē)載移動(dòng)終端可以實(shí)現如下基本功能：

　?。?）實(shí)時(shí)定位功能：運用GPS實(shí)現定位獲得車(chē)輛高精度的位置及狀態(tài)信息，通過(guò)電子地圖系統查出車(chē)輛地理位置，實(shí)現定位和跟蹤，并根據需要通知車(chē)主或控制中心。

　?。?）報警功能：為確保人、車(chē)安全，設計了多種條件下觸發(fā)報警功能。

　?、倬o急報警：當車(chē)主在遇到緊急情況、車(chē)輛故障、交通事故、醫療等情況下，只要按動(dòng)緊急情況按鍵，即可通知車(chē)主家人、控制中心、汽車(chē)俱樂(lè )部。通過(guò)數據分析可得知車(chē)輛位置并設法盡快提供幫助。

　?、跔顟B(tài)報警：可遠程遙控設置超速、超加速、越界、停車(chē)時(shí)間過(guò)長(cháng)、振動(dòng)、車(chē)門(mén)動(dòng)作、GPS無(wú)信號、蓄電池電壓低等多種報警功能。報警后車(chē)主或控制中心會(huì )收到報警信息和車(chē)輛位置信息。狀態(tài)報警可以由用戶(hù)設定來(lái)選擇各種報警有效與否。

　?。?）車(chē)載電話(huà)功能：可以實(shí)現完全的GSM車(chē)載電話(huà)功能。配接免提裝置可實(shí)現免提通話(huà)功能，保證行車(chē)安全。

　?。?）汽車(chē)黑匣子功能：可記錄汽車(chē)最近一段時(shí)間的運行狀態(tài)和軌跡?？筛鶕O置記錄一定時(shí)間或距離的汽車(chē)狀態(tài)和軌跡，為運營(yíng)和交通事故處理提供依據。

　?。?）汽車(chē)防盜器：具有近程和遠程控制及報警功能。近程可通過(guò)RF來(lái)實(shí)現遙控解除和設置警界狀態(tài)功能；遠程可通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )將汽車(chē)狀態(tài)通知車(chē)主或控制中心，且車(chē)主和控制中心可遙控解除和設置警界狀態(tài)。

　?。?）具有嚴格的密碼認證功能，車(chē)主具有隱私權。

　　2 GPS車(chē)載移動(dòng)終端設計

　　GPS車(chē)載移動(dòng)終端主要由GPS模塊及天線(xiàn)、GSM通信模塊、微處理器、LCD液晶顯示模塊、鍵盤(pán)等單元組成。

　　2.1 主要硬件模塊選型

　　2.1.1 微處理器

　　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是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛星導航定位系統 .其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、 全天候和全球性的導航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰略的重要組成。經(jīng)過(guò)20余年的研究實(shí)驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座己布設完成。

　　GPS車(chē)載移動(dòng)終端中控制器的選擇至關(guān)重要，它不僅影響整個(gè)系統的性能，而且關(guān)系到車(chē)載移動(dòng)終端的成本。本車(chē)載移動(dòng)終端選擇美國CYGNAL公司的C8051F020單片機做處理器。C8051F020與一般的8051相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：（1）運行速度快。芯片采用流水線(xiàn)指令結構，70%的指令其執行時(shí)間為1個(gè)或2個(gè)系統時(shí)鐘周期，當工作在最大系統時(shí)鐘頻率25MHz時(shí)，執行速度可達25MIPS.（2）ADC采樣速率高，可達到500Kbps,不必外加ADC芯片就能滿(mǎn)足需要。（3）片內存儲空間大。（4）調試方便。（5）安全機制可靠。（6）外部資源豐富，有8個(gè)8位的I/O端口，硬件有SMBus（I2C兼容）、SPI及2個(gè)增強型UART串口等。

　　2.1.2 GPS模塊

　　GPS模塊選用瑞士U-BLOX公司的TIM GPS接收器。瑞士U-BLOX公司專(zhuān)門(mén)從事GPS集成電路開(kāi)發(fā)，其突出特點(diǎn)是可以將高性能GPS定位接收機做得非常小。TIM GPS接收器自身包含低功耗GPS接收器，尺寸僅為25.4mm×25.4mm×3mm,相當于一個(gè)普通芯片的大小，非常適合于對尺寸要求嚴格的高端應用，如手機、PDA、車(chē)載導航等GPS的應用。

　　2.1.3 通信模塊

　　TC35是SIEMENS公司推出的新一代無(wú)線(xiàn)通信GSM模塊，可以快速、安全、可靠地實(shí)現系統方案中的數據和語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù)（Short Message Service）及傳真。模塊的工作電壓為3.3~5.5V,可以工作在900MHz和1800MHz 2個(gè)頻段，所在頻段功耗分別為2W（900MHz）和1W（1800MHz）。模塊有AT命令集接口，支持數據、語(yǔ)音、短消息和傳真服務(wù)等。此外，該模塊還具有電話(huà)簿功能、多方通話(huà)及漫游檢測功能。常用工作模式有省電、IDLE和TALK等模式。通過(guò)獨特的40引腳的ZIF連接器，實(shí)現電源連接、指令、數據、語(yǔ)音信號及控制信號的雙向傳輸。通過(guò)ZIF連接器及50Ω天線(xiàn)連接器，可分別連接SIM卡支架和天線(xiàn)。

　　2.2 GPS車(chē)載移動(dòng)終端的工作原理

　　TIM GPS接收機通過(guò)GPS天線(xiàn)接收衛星信號，解算出車(chē)載移動(dòng)終端的位置信息，一方面存儲于緩沖區中，作為日后路徑回放用，另一方面直接由單片機通過(guò)串口發(fā)送到GSM模塊。GSM模塊再通過(guò)GSM短消息方式把位置信息發(fā)送到監控中心。監控中心通過(guò)GIS軟件平臺就可以直觀(guān)、清晰地在電子地圖上發(fā)現車(chē)輛的軌跡，實(shí)現車(chē)輛的實(shí)時(shí)監控。另外，車(chē)載終端也可以發(fā)送報警信息和語(yǔ)音信息到監控中心；監控中心也可以通過(guò)文字或語(yǔ)音的方式對車(chē)輛實(shí)施調度。