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车辆定位控制系统的设计 Design of the Vehicle Position Control System 国建岭 天津津亚电子有限公司 天津经济技术开发区南海路95号 300457 摘要：本文以单片机MSP430F147为核心控制器，集成GPS模块、GPRS模块，详细论述了车辆定位控制系统的设计，其中包括硬件方案和软件方案的设计。该系统可以实时监测车辆的地理位置，并且可以将监控到的信息通过GPRS模块发送到指定的目标PC机上以及指定的手机上，为车辆的定位监控提供了方便。 关键词：单片机；GPS模块；GPRS模块 引言 随着现代社会的快速发展，私家车普及程度不断提高。目前，私家车已经成为广大市民出行必不可少的交通工具。但是随之而来的车辆安全问题却时时困扰着广大车主，例如车辆失窃等。如何实现对车辆的实时监测以及控制是目前车主普遍急于解决的问题，针对这一问题我们开发了车辆定位控制系统，此系统大大方便了车主对车辆的状态进行监测与控制。 车辆定位控制系统的功能 车辆定位控制系统可以向车主实时提供车辆的位置信息，安全状况以及车辆目前的状态，车辆定位控制系统的功能如下： 1）信息采集功能 车辆定位控制系统可以准确无误的采集车辆的实时信息（如经度、维度、速度、方向等）。 2）数据存储功能 可以存储车辆ID号、停车前5分钟的速度信息以及连续行车时间等信息。 3）数据传输功能 可以将采集到的车辆实时信息通过GPRS发送指定的目标PC机上以及特定手机上，便于车主实时监控车辆的位置以及状况。另外车主还可以通过PC机或者手机对车辆定位控制系统下达控制命令。例如，停车、断油等操作，以保证车辆在失窃后还能对车辆进行有效控制。 系统硬件设计 系统以单片机MSP430F147为核心控制器，集成GPS模块、GPRS模块、串行存储器模块和电源管理模块。系统框图见图1。 图1 系统框图 Fig.1 System diagram 2.1 单片机单元 系统采用TI公司的MSP430F147单片机作为核心控制器[1]，此款单片机具有16位的CPU集成寄存器和常数发生器，可使单片机实现最大化的代码效率；集成JTAG，支持在线编程；两个通用全双工串行同步/异步通信接口；6个8位I/O口；外部中断输入接口。单片机串口0负责接收GPS模块输出的数据信息，分析并且提取接收到的有效信息数据，一方面对数据进行存储，另一方面将信息通过GPRS模块发送到指定的目标地址。 2.2 GPS模块 2.2.1 GPS概述 GPS（Global Positioning System）是美国研制的新一代卫星导航定位系统，可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。它是目前世界上精度高的一种导航系统，已被广泛用于军事、经济、地理信息测控及其他领域。GPS定位系统由三个部分组成：GPS卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）以及GPS信号接收机（用户设备部分）。 2.2.2 GPS模块介绍 GPS采用GS-87模块[2]，它是一个高效能、低功耗的智能型卫星接收模块或称作卫星接收引擎，它采用美国瑟孚SiRF star III公司所设计的第三代卫星定位接收芯片，是一个完整的卫星定位接收器具备全方位功能。其系统结构如图2，GPS Antenna（GPS天线）接收卫星信号，将微弱的电磁波能转化为相应电流。电流经过LNA（低噪音放大器）被放大，在通过filter 滤波器将其变频处理，送入SIRF StarIII(由GRF3W和GSP3组成)进行处理，将处理后的信号通过串口与单片机进行连接。用户通过对单片机的软件编程控制，将GPS接收到的信息进行处理，提取出对用户有用的信息。 图2 系统结构图 Fig.2 System diagram 2.3 GPRS模块 2.3.1 GPRS概述 GPRS(General Packet Radio Service)是通用无线分组业务的简称，是一种Global System for Mobile Communications)系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接；是GSM Phase2.1规范实现的内容之一，能提供比现有GSM网9.6kbit/s更高的数据率。GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、调频规则以及相同的TDMA帧结构。因此，在GSM系统的基础上构建GPRS系统时只需要增加部分硬件设备和软件升级即可。构建GPRS系统的方法：1）GPRS是在现有的GSM网络基础上实现的，在GSM网络中引入了3个主要组件：GPRS服务支持结点（SGSN，Serving GPRS Supporting Node)、GPRS网关支持结点（GGSN，Gateway GPRS Supporting