基于SIM908的車輛實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：本文詳細(xì)論述了一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)的車輛定位器的設(shè)計(jì)方案。本方案無需網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，可通過短信鏈接百度地圖顯示車輛在地圖中的具體位置。論文提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，解釋了利用CJPS實(shí)現(xiàn)定位的原理，利用短消息（SMS）向用戶傳輸信息的實(shí)現(xiàn)方法，并詳細(xì)介紹了該定位器的硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等要點(diǎn)，特別提出識(shí)別飛信短信息的方法以及WCJS84協(xié)議解決CJPS地址偏移的方法。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，該定位器具有較好的位置精度。本文網(wǎng)絡(luò)版地址：http：//www.eepw.eom.cn/article/267430.htm

關(guān)鍵詞：CJPS /CJSM模塊；短消息；WCJS84協(xié)議；飛信軟件

DOI：10.396 9/j.issn.1005-5517.2015.1.011

基金項(xiàng)目：嶺南師范學(xué)院科研項(xiàng)目資金資助（QL0806）

莫長江（1980-），男，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：嵌入式智能設(shè)備、電機(jī)控制。

引言

在網(wǎng)絡(luò)與智能化日趨發(fā)達(dá)與完善的大背景下，為了滿足用戶對自身車輛的實(shí)時(shí)掌控的需求，GPS（GlobalPositioning System）與GSM技術(shù)的應(yīng)用變得越來越普遍。通過車載的GPS模塊，可得到當(dāng)前車輛的經(jīng)緯度等信息，并同時(shí)通過GSM模塊的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，把車輛坐標(biāo)傳遞出去。

而通過GSM傳遞GPS數(shù)據(jù)有若干種辦法，如可通過GPRS協(xié)議，連接網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)，把數(shù)據(jù)保存人數(shù)據(jù)庫，用戶通過手機(jī)App訪問該數(shù)據(jù)庫，得到車輛的位置信息。而本設(shè)計(jì)則針對個(gè)人用戶，繞開網(wǎng)絡(luò)主機(jī)，直接通過模塊查詢用戶的短信請求，得到車輛坐標(biāo)后發(fā)送短信息到用戶手機(jī)，鏈接百度地圖，得到實(shí)時(shí)地址，不需要網(wǎng)絡(luò)主機(jī)提供商，系統(tǒng)穩(wěn)定、使用成本低。

1 硬件系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)概述

車輛實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)利用了GPS全球定位技術(shù)、地圖信息技術(shù)、GSM全球移動(dòng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的功能主要包括：監(jiān)聽功能、防盜功能、定位功能。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖l所示。

監(jiān)聽功能：利用GSM的語音功能，通過電話監(jiān)聽車輛失蹤后的車內(nèi)情況。

防盜功能：通過發(fā)送特定的指令切斷車輛的油路與供電電源。

定位功能：通過發(fā)送特定的指令，然后返回一個(gè)車輛位置的鏈接，點(diǎn)擊后在電子地圖顯示車輛具體位置。

1.2 電源電路設(shè)計(jì)

根據(jù)SIM908模塊的數(shù)據(jù)手冊，確定本模塊的供電電壓為4.2V，并且最大瞬時(shí)電流上限到2A，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮使用車載12V電平作為系統(tǒng)的輸入電壓，而在穩(wěn)壓芯片的選型上，采用LM2576-ADJ開關(guān)型可調(diào)穩(wěn)壓器，該芯片輸入電壓范圍廣，滿足12V的輸入電壓，并且最大電流可提供3A，作為開關(guān)電源芯片，熱耗小、能效高，非常合適作為本系統(tǒng)的穩(wěn)壓電源主芯片。電源電路如圖2所示。1.3 GSM/GPS模塊、單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)

在以往較多的定位系統(tǒng)中，GSM模塊、GPS模塊是分開的，本設(shè)計(jì)采用SIM908二合一橫塊，旨在提高系統(tǒng)的可靠性，降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，并盡量縮小PCB尺寸。SIM908是一款80引腳、SMT封裝的三頻段GSM/GPRS模塊，幾乎可滿足所有對產(chǎn)品尺寸有要求的工業(yè)應(yīng)用。

主控單片機(jī)選用宏晶科技的STC12C5A60S2，它采用S1內(nèi)核架構(gòu)，并有寬電壓輸入特性，在本系統(tǒng)的4.2V主電壓下可正常工作，因此不需要設(shè)計(jì)多電源電壓電路，非常切合系統(tǒng)的情況，并且價(jià)格低廉、電路設(shè)計(jì)簡潔。

SIM908與單片機(jī)的連接非常簡單，利用SIM908的串口TXD、RXD與單片機(jī)的RXD、TXD交叉相連接即可實(shí)現(xiàn)GSM、GPS模塊的AT命令統(tǒng)一控制，值得注意的是，SIM908模塊也可采用兩個(gè)串口（GSM、GPS各一個(gè)）與單片機(jī)的兩串口分別交叉相連，提供了多種設(shè)計(jì)選擇。SIM908與單片機(jī)模塊電路圖如圖3所示。

設(shè)計(jì)了SIM908上電啟動(dòng)電路，可不通過單片機(jī)程序自動(dòng)穩(wěn)定可靠上電。通過上電觀察三個(gè)指示燈的情況判斷SIM908模塊是否正常工作，正常情況下電源指示燈亮，狀態(tài)燈和模塊正常啟動(dòng)指示燈點(diǎn)亮，網(wǎng)絡(luò)指示燈閃爍3-5秒。通過單片機(jī)與GSM的串口通信測試檢測SIM908的AT指令是否工作正常，輸入AT回車，返回OK表示GSM/GPSR與單片機(jī)正常連接。

1.4 其它功能電路設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽功能，在SIM908的Mic接口上加入了一個(gè)微型的拾音器，通過AT命令接通用戶電話，即可把車輛的實(shí)時(shí)語音通過Mic傳到遠(yuǎn)端用戶手機(jī)處。而簡單的防盜功能，則通過辨識(shí)特定的用戶短信，編程單片機(jī)的IO端口，連接繼電器控制車輛油路或者電路，實(shí)現(xiàn)車輛停車的功能。

2 軟件系統(tǒng)

2.1 AT命令控制GSM/GPS模塊

通過單片機(jī)串口發(fā)出AT命令，控制SIM908模塊的功能，本設(shè)計(jì)的主要AT命令如表1所示。還有其它更多的AT命令不能一一列舉，可查閱本文附后參考文獻(xiàn)。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分成幾個(gè)子模塊，主程序由這幾個(gè)模塊構(gòu)成，這里重點(diǎn)介紹定位功能實(shí)現(xiàn)。

2.2.1 系統(tǒng)初始化

通過AT命令執(zhí)行設(shè)置波特率、打開GPS電源、復(fù)位GPS等功能。

2.2.2 GSM網(wǎng)絡(luò)信號(hào)查詢

通過發(fā)送“AT+CS Q\"，查詢返回值是否符合網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度要求。

2.2.3 GSM短信息接收處理

執(zhí)行過程如圖4所示，特別提到的是，為了降低用戶的短信發(fā)送成本，可識(shí)別免費(fèi)發(fā)送短信的飛信短信，經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，飛信軟件發(fā)送的短信與普通短信的區(qū)別是在發(fā)送的電話號(hào)碼前多了“12530”的字符，通過區(qū)別判斷，可提取出系統(tǒng)需要的返回短信的用戶號(hào)碼。

2.2.4 GPS信號(hào)的接收處理

GPS協(xié)議有許多種，本系統(tǒng)選擇了GPRMC協(xié)議進(jìn)行解釋，提取出車輛的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度。

2.2.5 發(fā)送百度地圖定位鏈接短信息處理

短信息發(fā)送采用TEXT協(xié)議，根據(jù)GPRMC協(xié)議，判斷本次定位是否有效（與衛(wèi)星定位成功），如果無效，則給用戶手機(jī)返回“GPS isInitializing”的信息，否則返回有效的地圖鏈接。在實(shí)測中，如果簡單地把GPS的經(jīng)緯度通過百度鏈接發(fā)送給手機(jī)端的話，出于特殊的原因，百度地圖是有偏移的，必須在鏈接上加人WGS84協(xié)議（World Geodetic System-84）識(shí)別，方可辨識(shí)正常位置，生成的最終樣本鏈接如圖中的http鏈接，其中l(wèi)o cation表示經(jīng)緯度，coord_type表示坐標(biāo)協(xié)議，點(diǎn)擊返回的超鏈接短信可得到車輛的具體位置，如圖5所示。

3 總結(jié)

根據(jù)以上論述，得出產(chǎn)品原型如圖6所示。通過測試，系統(tǒng)通過用戶發(fā)送短信息可控制車輛，并得到車輛的實(shí)時(shí)方位。本設(shè)計(jì)尺寸小巧、可靠，可脫離網(wǎng)絡(luò)主機(jī)，用于各種車輛的個(gè)人定位需求，使用成本低。