基于MPS430單片機設計的GPS車載監控終端

[摘要]本文主要研究了如何利用GPS全球衛星定位系統監控汽車安全，并提出一種基于MPS430單片機控制技術結合西門子MC52I GPRS無線數據傳輸模塊、6128U GPS衛星定位模塊實現的汽車地理位置監控系統的設計方案。

[關鍵詞]GPS定位 MPS430單片機 GPRS數據傳輸

一、引言

隨著世界經濟的高速發展，汽車已成為人類生活不可或缺的代步工具，它的社會擁有量正急劇上升。圍繞著汽車所發生的諸如劫車、盜車的安全問題也越來越引起人們的關注。車載GPS監控系統能對各種車輛進行實時動態的追蹤和控制，既可以把它在電子地圖的定位作用作為簡單的導航儀使用，也可以在停車時作為防盜的輔助手段，還能幫助車主及公安機關追回被盜車輛。

GPS是美國國防部歷時20年、耗資200多億美元打造的高精度的定位系統，在取消了民用的人為精度限制后，極大地促進了民用普遍化，現已逐步演變成為一種世界性高技術產業。本文主要對車載GPS監控系統的控制部分進行分析，提出基于MPS430單片機實現的一種車載GPS監控器的設計方案。

二、車載GPS監控終端系統工作原理與硬件電路設計

如圖1所示，GPS車載監控終端主要由GPS信號接收模塊、MCU系統控制模塊、GPRS無線數據傳輸模塊及電源功能模塊組成。各模塊功能描述如下：

(一)GPS功能模塊

系統采用的GPS OEM模塊型號為6128U，該模塊采用SiRF第三代單芯片設計，跟蹤接收衛星信號靈敏度高達-159dBm，定位位置誤差小于10米，當使用差分定位模式(DGPS)時，誤差小于2.5米，具有跟蹤性能優越、定位時間小、低功耗的優點，是一個完整的衛星定位接收設備。系統設計中，GPS模塊上電后自動跟蹤搜索并接收定位衛星的信號，將目前地理位置信息、移動速度及時間等參數以NMEA-0183的數據格式通過異步串口與單片機控制系統進行通訊，單片機通過接收到該信息進行協議解析，即可完成車載定位信息的采集功能。

(二)GPRS無線數據傳輸模塊

系統設計采用西門子公司生產的MC52I GPRS模塊進行車載地理位置信息的無線發布系統設計，該模塊內部帶有TCP／IP協議棧，在進行Internet聯網時，無需再進行撥號、TCP／IP協議解析等軟件操作，比較適合利用單片機進行傳輸信息量小、開發周期短的GPRS無線數據傳輸產品的開發設計。MC52I是一款二波段(900 MHz／1800 MHz)的GPRS模塊，單片機只需通過串口對其發送AT指令進行操作即可實現GPRS分組數據無線上網、GSM短信收發、GSM語音通話及傳真業務等功能。本設計中主要通過單片機對其進行Internet連接上網的控制與操作，實現車載終端與車輛管理監控服務中心WEB服務器的無線連接后，車輛管理監控中心與用戶查詢客戶端即可動態地掌握汽車的位置，速度信息情況并發布控制指令對其進行控制，如強制汽車熄火等操作。同時，系統可根據用戶設定，用短信向指定的用戶手機發送車載終端的地理位置、速度等信息。

(三)MCU系統控制模塊

MCU系統控制模塊為系統的核心部分，其主要實現的功能有：

1．對GPS OEM模塊進行操作，對其輸出的信息進行判斷并解析出車載定位終端的地理位置、移動速度、當前時間數據等信息；

2．對GPRS模塊進行操作，通過GPRS模式或GSM短信模式向用戶發布車載定位終端的位置、速度等信息；

3．存儲并處理用戶的設置命令，定時向用戶發布信息。

針對以上功能要求，系統采用了MPS430F149單片機作為主控單元。MPS430系列單片機是TI公司研制的一種16位超低功耗混合信號處理器，能把許多模擬電路、數字電路和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片”解決方案。設計中主要利用了MPS430F149內部的256字節的EEROM進行用戶信息的存儲，如監控管理中心的IP地址、用戶手機號碼、與中心建立連接的時間間隔等信息。同時采用了芯片自帶時鐘定時器進行定時操作GPRS模塊，實現定時與用戶系統進行連接以及車載終端信息發布的功能。另外，該款單片機自帶有2個異步串口，可分別對GPRS模塊與GPS模塊進行操作與控制。

三、系統軟件設計

根據系統單片機的功能要求，系統軟件功能模塊主要有：主循環模塊調用處理程序、GPS數據接收處理程序、GPRS聯網操作子程序、GPRS數據發送與接收處理子程序、GSM短信接收處理與發送子程序。其主程序流程圖如圖2所示：

四、結束語

本系統通過單片機控制內置TCP／IP協議棧的GPRS模塊實現GPS定位信息遠程傳輸的功能，大大縮短了GPRS數據傳輸的開發周期，且滿足了系統的功能要求。實際應用表明，系統操作簡便、運行穩定，并具有良好的擴展性與市場價值。