基于GPS和GPRS的追踪系统研究Word下载.docx

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3.工作频率范围：

0-35MHz，相当于普通8051的0～420MHz

4.用户应用程序空间8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字节......

5.片上集成1280字节RAM

6.通用I/O口（36/40/44个），复位后为：

准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：

准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA

7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片

8.有EEPROM功能（STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM）

9.看门狗

10.内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）

11.外部掉电检测电路:

在P4.6口有一个低压门槛比较器5V单片机为1.32V，误差为+/-5%,3.3V单片机为1.30V，误差为+/-3%

12.时钟源：

外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器（温漂为+/-5%到+/-10%以内）1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟常温下内部R/C振荡器频率为：

5.0V单片机为：

11MHz～15.5MHz3.3V单片机为：

8MHz～12MHz精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准

13.共4个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器

14.2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟

15.外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，PowerDown模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4,T1/P3.5,RxD/P3.0,CCP0/P1.3（也可通过寄存器设置到P4.2）,CCP1/P1.4（也可通过寄存器设置到P4.3）

16.PWM（2路）/PCA（可编程计数器阵列,2路）---也可用来当2路D/A使用---也可用来再实现2个定时器---也可用来再实现2个外部中断（上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持）

17.A/D转换,10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S（每秒钟25万次）

18.通用全双工异步串行口（UART），由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口

19.STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2（可通过寄存器设置到P4.2），TxD2/P1.3（可通过寄存器设置到P4.3）

20.工作温度范围：

-40-+85℃（工业级）/0-75℃（商业级）21.封装：

PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接74HC164/165/595（均可级联）来扩展I/O口,还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。

3.2sim300模块

Sim300是Siemens推出的一款集合了三频GSM／GPRS的模块

预先配置的功能和超级紧凑的尺寸（体积53×

34×

5.1mm3重11g）使其十分易于集成在新的小巧型的应用设备中，节省了大量的时间和费用来做额外的硬件集成

可用于传输短信、语音、传真，用于数据传输时最大理论传输速率可达85.6kb／s，缺省值为14.kb／s，工作电压为3.3～4.8V。

3.3GPS模块

GPS模块选用了韩国的廉价方案，该模块性能好，价格低廉。

是追踪系统的首选。

该模块符合nmea183国际标准，定位时间迅速。

精度达到4m以内。

4系统构成

4.1硬件设计

硬件设计上主要是MCU与GPS、GPRS两个模块之间的串口连接

其中GPRS模块与微控制器之间的通信协议是AT命令集，除处理串口发送、串口接收之外，微控制器与GPRS模块之间还有一些硬件握手信号

硬件连接完成后，在进行发短信之前，首先要对GPRS模块进行一定的设置，主要的设置工作有：

设置通信波特率，一般设置为9600b／s，无奇偶位，一位停止位；

设置接入网关，通过AT+CMGF=1

1、sim300模块

Sim300板共有上下两部分组成，上面是SIM300的核心模块板，主要有模块的接口电路、天线接口等电路组成；

下面是底板，主要有电源电路、语音电路、sim卡电路、按键电路、串口电路、来电提示电路组成。

Sim300的电路图如下图所示：

Sim300的电源部分电路图：

2、MCU模块

MCU模块包括整个系统的供电系统和mcu控制模块

3、总的硬件连接图如下：

4.2软件设计

程序中所有代码都是由C语言编写的，并采用分层结构。

利用单片机的双串口实现GPS和GSM信息的畅通传送。

串口1实现GPS的nmea183协议的解析并得到GPS的定位信息，串口2实现SIM300模块的AT指令操作。

4.2.2AT指令

1、常用发短信的AT指令

AT+CMGD删除SMS短信（DELETESMSMESSAGE）

AT+CMGF选择SMS短信格式（SELECTSMSMESSAGEFORMAT）

AT+CMGL从首选存储器的SMS短信清单（LISTSMSMESSAGESFROMPREFERREDSTORE）

AT+CMGR读SMS短信（READSMSMESSAGE）

AT+CMGS发送SMS短信（SENDSMSMESSAGE）

AT+CMGW往内存写SMS短信（WRITESMSMESSAGETOMEMORY）

AT+CMSS从存储器发送SMS短信（SENDSMSMESSAGEFROMSTORAGE）

AT+CMGC发送SMS短信指令（SENDSMSCOMMAND）

AT+CNMI新的SMS短信标志（NEWSMSMESSAGEINDICATIONS）

AT+CPMS首选SMS短信存储区（PREFERREDSMSMESSAGESTORAGE）

AT+CRES恢复SMS设置（RESTORESMSSETTINGS）

AT+CSAS保存SMS短信设置（SAVESMSSETTINGS）

AT+CSCASMS服务中心地址（SMSSERVICECENTERADDRESS）

AT+CSCB选择小区广播短讯（SELECTCELLBROADCASTSMSMESSAGES）

AT+CSDH显示SMS文本方式参量（SHOWSMSTEXTMODEPARAMETERS）

AT+CSMP设置SMS文本方式参量（SETSMSTEXTMODEPARAMETERS）

AT+CSMS选择信息服务（SELECTMESSAGESERVICE）

2、SIM300发送短信的流程是：

1，AT+CMGF=1设置短信为TEXT方式

2，AT+CSCA=“GSM”设置模块为发短信模式

3，AT+CMGS=“13X”设置发送短信的目标号码

4，发送短信内容

5，发送结束标志0x1a

4.2.3NMEA183协议

NMEA183协议有4个基本命令

1，GPGGAGPS定位信息

2，GPGSV可见卫星信息

3，GPGSA当前卫星信息

4，GPRMC推荐定位信息

以下是他们各自的格式

$GPGGA,121252.000,3937.3032,N,11611.6046,E,1,05,2.0,45.9,M,-5.7,M,,0000*77

<

1>

UTC时间，hhmmss（时分秒）格式

2>

纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）

3>

纬度半球N（北半球）或S（南半球）

4>

经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）

5>

经度半球E（东经）或W（西经）

6>

GPS状态：

0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算

7>

正在使用解算位置的卫星数量（00~12）（前面的0也将被传输）

8>

HDOP水平精度因子（0.5~99.9）

9>

海拔高度（-9999.9~99999.9）

10>

地球椭球面相对大地水准面的高度

11>

差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）

12>

差分站ID号0000~1023（前面的0也将被传输，如果不是差分定位将为空）

$GPGSV,3,1,12,16,65,013,43,06,48,143,,03,42,167,,23,39,323,49*74

1）天空中收到讯号的卫星总数。

2）定位的卫星总数。

3）天空中的卫星总数，00至12。

4）卫星编号，01至32。

5）卫星仰角，OO至90度。

6）卫星方位角，OOO至359度。

实际值。

7）讯号噪声比（C/No），00至99dB；

无表未接收到讯号。

8）Checksum.（检查位）.

$GPGSA,A,3,14,15,05,22,18,26,,,,,,,2.1,1.2,1.7*3D

$GPGSA,<

<

,,,,<

<

CR>

LF>

$GPGSA,A,3,16,23,31,32,14,,,,,,,,1.53,1.20,0.95*0A

模式：

M=手动，A=自动。

定位型式1=未定位，2=二维定位，3=三维定位。

PRN数字：

01至32表天空使用中的卫星编号，最多可接收12颗卫星信息。

PDOP位置精度因子（0.5~99.9）

VDOP垂直精度因子（0.5~99.9）

Checksum.（检查位）.

$GPRMC,050458.000,A,2459.8991,N,10242.8698,E,0.37,130.03,190808,,,A*66

定位状态，A=有效定位，V=无效定位

地面速率（000.0~999.9节，前面的0也将被传输）

地面航向（000.0~359.9度，以真北为参考基准，前面的0也将被传输）

UTC日期，ddmmyy（日月年）格式

磁偏角（000.0~180.0度，前面的0也将被传输）

磁偏角方向，E（东）或W（西）

总结

本设计的创新点在于利用了成熟GPS和GSM网络实现了大范围的精确追踪，精度达到4m以内。

利用高速单片机不仅是成本降低，且反应速度也很快。

目前，本系统经过测试，基本达到了预期的目标要求，但是还存在一定的局

限性。

有待在以下方面作进一步的研究:

（l）降低系统功耗，进一步完善电源模块设计，充分考虑车用电源的特性;

（2）实现车载终端的图像采集和上传功能，并在图像压缩算法上有所尝试;

（3）随着高端手机的发展，手机支持电子地图也越来越普及，下一步将实现车

载终端和手机之间的GPRS数据传输，彻底摒弃车载终端、车主和监控中心三方组

成的定位模式，降低监控中心的服务费用。

参考文献

[1]蔡声镇，吴允平等.基于GSM/GPRS和嵌入式技术的环保监控系统.福建师范大学学报:

自然科学版，2005，21（3）:

1~4

[2]李筱管，孟庆春等.GPS技术在城市交通状况实时检测技术中的应用[J].青岛海洋大学学报，2002，32（3）

[3]刘基余，李征航，王越虎等.全球定位系统原理及其应用四].测绘出版社，1993

[4]ElliotD.Kaplan著，邱致和等译.GPS原理与应用囚].北京:

电子工业出版社，2002:

24~30

附件：

手机收到的定位地图：

主要程序：

voidmain（）

{

//uchartemp;

uchari=0,j=0,Flg=0,temp=0;

staticucharJDtmp;

staticucharWDtmp;

gps_uart1_initial（）;

gprs_uart2_initial（0,1,-（FOSC/32/BAUD））;

//初始化uart2，波特率9600，其他默认

EA=1;

//开总中断

//GPRS_TCP_Init（）;

//发送数据

while

（1）

{

Get_Data（）;

if（DW=='

A'

）//已定位

{

if（JDtmp==JD[7]&

&

WDtmp==WD[7]）

{

Flg=0;

}

else

Flg=1;

JDtmp=JD[5];

WDtmp=WD[5];

}

if（Flg）//经纬度（位置）发生变化

Flg=0;

U1_Flg=0;

/*gprs_uart2_send（DW）;

gprs_uart2_send（'

J'

）;

gprs_uart2_sends（JD）;

for（i=0;

i<

9;

i++）

gprs_uart2_send（JD[i]）;

}

W'

gprs_uart2_sends（WD）;

8;

{gprs_uart2_send（WD[i]）;

}*/

//GPRS_TCP_Send（）;

i=time_m[0];

while（!

GPRS_SMS_Send（））

if（i!

=time_m[0]）

{

break;

}

}

}

}