基于SIM908的車輛實時定位系統的設計

摘要：本文詳細論述了一種基于GSM網絡的車輛定位器的設計方案。本方案無需網絡服務器，可通過短信鏈接百度地圖顯示車輛在地圖中的具體位置。論文提出了系統的總體設計方案，解釋了利用CJPS實現定位的原理，利用短消息（SMS）向用戶傳輸信息的實現方法，并詳細介紹了該定位器的硬件電路設計、軟件設計等要點，特別提出識別飛信短信息的方法以及WCJS84協議解決CJPS地址偏移的方法。測試結果表明，該系統工作穩定可靠，該定位器具有較好的位置精度。本文網絡版地址：http：//www.eepw.eom.cn/article/267430.htm

關鍵詞：CJPS /CJSM模塊；短消息；WCJS84協議；飛信軟件

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

基金項目：嶺南師范學院科研項目資金資助（QL0806）

莫長江（1980-），男，實驗師，研究方向：嵌入式智能設備、電機控制。

引言

在網絡與智能化日趨發達與完善的大背景下，為了滿足用戶對自身車輛的實時掌控的需求，GPS（GlobalPositioning System）與GSM技術的應用變得越來越普遍。通過車載的GPS模塊，可得到當前車輛的經緯度等信息，并同時通過GSM模塊的移動網絡系統，把車輛坐標傳遞出去。

而通過GSM傳遞GPS數據有若干種辦法，如可通過GPRS協議，連接網絡上的特定主機，把數據保存人數據庫，用戶通過手機App訪問該數據庫，得到車輛的位置信息。而本設計則針對個人用戶，繞開網絡主機，直接通過模塊查詢用戶的短信請求，得到車輛坐標后發送短信息到用戶手機，鏈接百度地圖，得到實時地址，不需要網絡主機提供商，系統穩定、使用成本低。

1 硬件系統

1.1 系統概述

車輛實時定位系統利用了GPS全球定位技術、地圖信息技術、GSM全球移動通信技術，實現的功能主要包括：監聽功能、防盜功能、定位功能。系統的總體設計框圖如圖l所示。

監聽功能：利用GSM的語音功能，通過電話監聽車輛失蹤后的車內情況。

防盜功能：通過發送特定的指令切斷車輛的油路與供電電源。

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

1.2 電源電路設計

根據SIM908模塊的數據手冊，確定本模塊的供電電壓為4.2V，并且最大瞬時電流上限到2A，因此，在設計時，考慮使用車載12V電平作為系統的輸入電壓，而在穩壓芯片的選型上，采用LM2576-ADJ開關型可調穩壓器，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，作為開關電源芯片，熱耗小、能效高，非常合適作為本系統的穩壓電源主芯片。電源電路如圖2所示。1.3 GSM/GPS模塊、單片機模塊設計

在以往較多的定位系統中，GSM模塊、GPS模塊是分開的，本設計采用SIM908二合一橫塊，旨在提高系統的可靠性，降低設計的復雜性，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品尺寸有要求的工業應用。

主控單片機選用宏晶科技的STC12C5A60S2，它采用S1內核架構，并有寬電壓輸入特性，在本系統的4.2V主電壓下可正常工作，因此不需要設計多電源電壓電路，非常切合系統的情況，并且價格低廉、電路設計簡潔。

SIM908與單片機的連接非常簡單，利用SIM908的串口TXD、RXD與單片機的RXD、TXD交叉相連接即可實現GSM、GPS模塊的AT命令統一控制，值得注意的是，SIM908模塊也可采用兩個串口（GSM、GPS各一個）與單片機的兩串口分別交叉相連，提供了多種設計選擇。SIM908與單片機模塊電路圖如圖3所示。

設計了SIM908上電啟動電路，可不通過單片機程序自動穩定可靠上電。通過上電觀察三個指示燈的情況判斷SIM908模塊是否正常工作，正常情況下電源指示燈亮，狀態燈和模塊正常啟動指示燈點亮，網絡指示燈閃爍3-5秒。通過單片機與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與單片機正常連接。

1.4 其它功能電路設計

為了實現監聽功能，在SIM908的Mic接口上加入了一個微型的拾音器，通過AT命令接通用戶電話，即可把車輛的實時語音通過Mic傳到遠端用戶手機處。而簡單的防盜功能，則通過辨識特定的用戶短信，編程單片機的IO端口，連接繼電器控制車輛油路或者電路，實現車輛停車的功能。

2 軟件系統

2.1 AT命令控制GSM/GPS模塊

通過單片機串口發出AT命令，控制SIM908模塊的功能，本設計的主要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。

2.2 系統軟件設計

本系統軟件設計分成幾個子模塊，主程序由這幾個模塊構成，這里重點介紹定位功能實現。

2.2.1 系統初始化

通過AT命令執行設置波特率、打開GPS電源、復位GPS等功能。

2.2.2 GSM網絡信號查詢

通過發送“AT+CS Q\"，查詢返回值是否符合網絡強度要求。

2.2.3 GSM短信息接收處理

執行過程如圖4所示，特別提到的是，為了降低用戶的短信發送成本，可識別免費發送短信的飛信短信，經過對比發現，飛信軟件發送的短信與普通短信的區別是在發送的電話號碼前多了“12530”的字符，通過區別判斷，可提取出系統需要的返回短信的用戶號碼。

2.2.4 GPS信號的接收處理

GPS協議有許多種，本系統選擇了GPRMC協議進行解釋，提取出車輛的實時經緯度。

2.2.5 發送百度地圖定位鏈接短信息處理

短信息發送采用TEXT協議，根據GPRMC協議，判斷本次定位是否有效（與衛星定位成功），如果無效，則給用戶手機返回“GPS isInitializing”的信息，否則返回有效的地圖鏈接。在實測中，如果簡單地把GPS的經緯度通過百度鏈接發送給手機端的話，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協議（World Geodetic System-84）識別，方可辨識正常位置，生成的最終樣本鏈接如圖中的http鏈接，其中lo cation表示經緯度，coord_type表示坐標協議，點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

根據以上論述，得出產品原型如圖6所示。通過測試，系統通過用戶發送短信息可控制車輛，并得到車輛的實時方位。本設計尺寸小巧、可靠，可脫離網絡主機，用于各種車輛的個人定位需求，使用成本低。