0．引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，私家車普及程度不斷提高。目前，私家車已經(jīng)成為廣大市民出行必不可少的交通工具。但是隨之而來的車輛安全問題卻時(shí)時(shí)困擾著廣大車主，例如車輛失竊等。如何實(shí)現(xiàn)對車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)測以及控制是目前車主普遍急于解決的問題，針對這一問題我們開發(fā)了車輛定位控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)大大方便了車主對車輛的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測與控制。

1．車輛定位控制系統(tǒng)的功能

車輛定位控制系統(tǒng)可以向車主實(shí)時(shí)提供車輛的位置信息，安全狀況以及車輛目前的狀態(tài)，車輛定位控制系統(tǒng)的功能如下：

1）信息采集功能

車輛定位控制系統(tǒng)可以準(zhǔn)確無誤的采集車輛的實(shí)時(shí)信息（如經(jīng)度、維度、速度、方向等）。

2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能

可以存儲(chǔ)車輛ID號(hào)、停車前5分鐘的速度信息以及連續(xù)行車時(shí)間等信息。

3）數(shù)據(jù)傳輸功能

可以將采集到的車輛實(shí)時(shí)信息通過GPRS發(fā)送指定的目標(biāo)PC機(jī)上以及特定手機(jī)上，便于車主實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛的位置以及狀況。另外車主還可以通過PC機(jī)或者手機(jī)對車輛定位控制系統(tǒng)下達(dá)控制命令。例如，停車、斷油等操作，以保證車輛在失竊后還能對車輛進(jìn)行有效控制。

2．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以單片機(jī)MSP430F147為核心控制器，集成GPS模塊、GPRS模塊、串行存儲(chǔ)器模塊和電源管理模塊。系統(tǒng)框圖見圖1。

圖1系統(tǒng)框圖

2.1單片機(jī)單元

系統(tǒng)采用TI公司的MSP430F147單片機(jī)作為核心控制器[1]，此款單片機(jī)具有16位的CPU集成寄存器和常數(shù)發(fā)生器，可使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)最大化的代碼效率；集成JTAG，支持在線編程；兩個(gè)通用全雙工串行同步/異步通信接口；6個(gè)8位I/O口；外部中斷輸入接口。單片機(jī)串口0負(fù)責(zé)接收GPS模塊輸出的數(shù)據(jù)信息，分析并且提取接收到的有效信息數(shù)據(jù)，一方面對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，另一方面將信息通過GPRS模塊發(fā)送到指定的目標(biāo)地址。

2.2GPS模塊

2.2.1GPS概述

GPS（GlobalPositioningSystem）是美國研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可向全球用戶提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度的三維位置，三維速度和時(shí)間信息。它是目前世界上精度高的一種導(dǎo)航系統(tǒng)，已被廣泛用于軍事、經(jīng)濟(jì)、地理信息測控及其他領(lǐng)域。GPS定位系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：GPS衛(wèi)星星座（空間部分）、地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分）以及GPS信號(hào)接收機(jī)（用戶設(shè)備部分）。

2.2.2GPS模塊介紹

GPS采用GS-87模塊[2]，它是一個(gè)高效能、低功耗的智能型衛(wèi)星接收模塊或稱作衛(wèi)星接收引擎，它采用美國瑟孚SiRFstarIII公司所設(shè)計(jì)的第三代衛(wèi)星定位接收芯片，是一個(gè)完整的衛(wèi)星定位接收器具備全方位功能。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2，GPSAntenna（GPS天線）接收衛(wèi)星信號(hào)，將微弱的電磁波能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電流。電流經(jīng)過LNA（低噪音放大器）被放大，在通過filter濾波器將其變頻處理，送入SIRFStarIII(由GRF3W和GSP3組成)進(jìn)行處理，將處理后的信號(hào)通過串口與單片機(jī)進(jìn)行連接。用戶通過對單片機(jī)的軟件編程控制，將GPS接收到的信息進(jìn)行處理，提取出對用戶有用的信息。

圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3GPRS模塊

2.3.1GPRS概述

GPRS(GeneralPacketRadioService)是通用無線分組業(yè)務(wù)的簡稱，是一種基于GSM(GlobalSystemforMobileCommunications)系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接；是GSMPhase2.1規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一，能提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9.6kbit/s更高的數(shù)據(jù)率。GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。因此，在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建GPRS系統(tǒng)時(shí)只需要增加部分硬件設(shè)備和軟件升級(jí)即可。構(gòu)建GPRS系統(tǒng)的方法：1）GPRS是在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，在GSM網(wǎng)絡(luò)中引入了3個(gè)主要組件：GPRS服務(wù)支持結(jié)點(diǎn)（SGSN，ServingGPRSSupportingNode)、GPRS網(wǎng)關(guān)支持結(jié)點(diǎn)（GGSN，GatewayGPRSSupportingNode)以及分組控制單元（PCU，PackageControlUnit）。2）對GSM的相關(guān)部件進(jìn)行軟件升級(jí)。

GPRS的數(shù)據(jù)傳輸具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）采用的時(shí)分組交換技術(shù)的通信方式。（2）按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)，而不是按在線時(shí)長計(jì)費(fèi)。（3）傳輸速率高。（4）永遠(yuǎn)在線。（5）GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。（6）GPRS支持基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的應(yīng)用，可以和IP網(wǎng)、X.25網(wǎng)互聯(lián)互通。（7）GPRS的設(shè)計(jì)使得它既能支持間歇的爆發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸，又能支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸。

2.3.2GPRS模塊介紹

GPRS模塊采用西門子公司的MC52i模塊[3]，它是車輛定位控制系統(tǒng)與PC機(jī)以及手機(jī)建立通信的重要部分。通過GPRS模塊一方面可以將GPS模塊采集到的車輛位置信息（如時(shí)間、經(jīng)度、緯度、速度、方向等）實(shí)時(shí)發(fā)送到PC機(jī)上；另一方面還可以接收來自PC機(jī)的控制命令。實(shí)現(xiàn)車輛定位控制系統(tǒng)與PC機(jī)以及手機(jī)的雙向通信。

2.3.3GPRS接口電路設(shè)計(jì)

MC52i模塊與MSP430F147通過串口以及信號(hào)控制引腳相連，電路連接圖如圖3所示。MC52i的26-30引腳為電源電壓的輸入端，輸入電壓范圍為3.3V～4.8V，峰值負(fù)載電流為2A。MC52i模塊的TXD0與RXD0分別為MC52i模塊的數(shù)據(jù)接收端口與數(shù)據(jù)輸出端口，分別連接到單片機(jī)串口（UART1）的TXD1與RXD1。MC52i的1-6引腳為外接SIM卡提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，其中CCGND和CCVCC為SIM卡提供工作電壓；CCCLK信號(hào)為SIM卡提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)；CCIO為串行數(shù)據(jù)輸入輸出接口；CCRST信號(hào)為SIM卡復(fù)位信號(hào)；CCIN引腳主要用來檢測SIM卡是否插入SIM卡卡座中。