組-低功耗湘潭低成本的全球定位追蹤器

1、低功耗低成本的全球定位摘要本系統(tǒng)采用GPS、WCDMA技術(shù)開發(fā)智能車輛定位追蹤系統(tǒng)，用于中心追蹤車輛的位置，采用的是低功耗器件及模塊，具有成本小、功耗低、體積小等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)由二個(gè)部分組成: 安裝有GPS和WCDMA 短消息收發(fā)系統(tǒng)的車載智能終端。利用GPS準(zhǔn)確獲得車輛的位置、速度等信息，利用WCDMA模塊實(shí)現(xiàn)車載GPS與或計(jì)算機(jī)之間的通信，達(dá)到定位追蹤的目的。AbstractThe system uses GPS, WCDMA technology development,elligent vehicleitioning and tracking system for tracking,mo

2、nitoring centosition of the vehicle, is used in lower deviand modules, has a lot of advantagech as low cost, lowerconsumption, small volume. The system consists oftwo parts: equippedwiGPS receiver and WCDMA short message transceiver system ofelligent vehicle terminal. Using GPS to obtahe accurateiti

3、on ofthe vehicle, the speed of information, use WCDMA module to realize carGPS tracker and mobile phone or communication betn computers,achieve theitioning and tracking pures.1. 引言隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)進(jìn)入人們的家庭，但同時(shí)越來越多的汽車，汽車是車主一大損失，因此汽車定位防盜系統(tǒng)占據(jù)了很大的市場需求。目前一些車的防盜系統(tǒng)具有小功能、 大容量和高功率消耗的缺點(diǎn)，在本文中設(shè)計(jì)出了一個(gè)用基于 MSP430F149

4、 單片機(jī)的低功耗防盜系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合 WCDMA 通信網(wǎng)絡(luò)和 GPS 接收模塊，通過 GPS 模塊接收經(jīng)度、緯度、速度等位置信息，同時(shí)，通過 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)或者將信息傳送給車主，該汽車防盜系統(tǒng)可用于 GPS 定位和汽車防盜，它具有很高的性價(jià)比。該系統(tǒng)集成傳統(tǒng)的防盜技術(shù)和 WCDMA/GPS 技術(shù)，通過單片機(jī)設(shè)計(jì)原理，利用基于 WCDMA 短消息的無線通信協(xié)議，構(gòu)建了一個(gè)車主、中心和汽車之間通信的交互，車主和中心可利用短消息對汽車狀態(tài)進(jìn)行并可以發(fā)送控制指令，從而實(shí)現(xiàn)了全方位的汽車防盜。2.系統(tǒng)方案基于微控制器的 GPS+WCDMA 系統(tǒng)，主要由以下幾個(gè)部分組成：微控制器模塊、GPS+WCDMA

5、 模塊。其基本原理框圖如圖一所示。圖 1總方案原理框圖用戶可通過，設(shè)定的權(quán)限，用戶可通過連接相關(guān)或，編寫指定格式的，發(fā)送消息給 WCDMA 模塊，WCDMA 模塊接收到對應(yīng)的通訊號碼后，通過串口 1 將信號送入 MCU，啟動(dòng)處于待機(jī)狀態(tài)的 MCU，MCU 接受信號并根據(jù)約定協(xié)議自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)功能。MCU 通過兩個(gè)串口接收和發(fā)送信號到 GPS 和 WCDMA 模塊，MCU 通過串口 0 中斷接收 GPS 發(fā)出的狀態(tài)信息(包括三維位置、三維速度、時(shí)間、航向等)并保存，經(jīng)打包后，通過串口 1 發(fā)送到 WCDMA 模塊。WCDMA 模塊受 MCU 控制將此信號轉(zhuǎn)換為射頻信號 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)并連接ern

6、et 網(wǎng)絡(luò)。MCU 可通過 WCDMA 模塊發(fā)送 GPS 信息至或ernet 網(wǎng)絡(luò)，從或ernet 網(wǎng)絡(luò)獲取被追蹤物體的GPS 信息。該在未接收到啟動(dòng)信號時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，在接收到啟動(dòng)信號才退出待機(jī)狀態(tài)并且執(zhí)行追蹤定位任務(wù)，完成任務(wù)后通過復(fù)位，重新回到待機(jī)狀態(tài)，從而達(dá)到低功耗的目的。3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)在選型時(shí)，在滿足使用要求的基礎(chǔ)上，主要的選擇目標(biāo)是體積重量小、能耗低的產(chǎn)品，從而易于隱藏，可長時(shí)間使用，避免頻繁更換電池。硬件設(shè)計(jì)上主要是 MCU 分別與 GPS、WCDMA 集成的兩個(gè)模塊之間的串口連接。具體的系統(tǒng)硬件框圖如下：圖 2系統(tǒng)硬件框圖3.1 MCU 模塊MCU選用超低功耗型MSP

7、430系列16位單片機(jī)MSP430F149。其特點(diǎn)：片內(nèi)有豐富的外設(shè)，最多可達(dá)68條IO線，有足夠的I/O口進(jìn)行擴(kuò)展，其兩個(gè)串口正好實(shí)現(xiàn)與GPS、WCDMA的通信；該單片機(jī)有5種低功耗模式，使得該微控制器在便攜式測量等應(yīng)用場合非常理想地延長了電池的使用，省電模式下中斷喚醒只需6s。MSP430F149單片機(jī)用于處理GPS的地理位置數(shù)據(jù)，并控制WCDMA模塊向用戶實(shí)時(shí)反映移動(dòng)終端的位置。3.2 GPS 模塊根據(jù)選型要求，在選擇GPS時(shí)應(yīng)當(dāng)選用體積小，低功耗，接受信號能力強(qiáng)，硬件開發(fā)難度小得產(chǎn)品。經(jīng)過多方比較，最后本系統(tǒng)采用的GPS模塊為ProGn SR-92 GPS模塊(內(nèi)置GPS天線)，支持N

8、MEA0183.22版本規(guī)格輸出。其特點(diǎn)：內(nèi)建具備快速定位及追蹤20顆的能力SIRF III代，內(nèi)建200，000個(gè)追蹤運(yùn)算器，大幅提高搜尋及運(yùn)算訊號能力，定位精度比較高；體積超細(xì)小，僅23289mm模塊，疊加內(nèi)置GPS天線；十分易于集成在新的小巧型的應(yīng)用設(shè)備省了大量的時(shí)間和費(fèi)用來做額外的硬件集成；低耗電量， 具備有省電模式（Trickle-er）功能，以及在設(shè)定的時(shí)間才啟動(dòng)的定時(shí)定位，（PushtoFix）功能，符合系統(tǒng)低功耗的要求。該P(yáng)roGn SR-92 GPS模塊用于移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的地理位置，位置精度高，可通過單片機(jī)MSP430單片機(jī)計(jì)算出當(dāng)前的速度、航向等，這些數(shù)據(jù)可依用戶需要由MCU暫時(shí)

9、保存或直接發(fā)送給用戶。3.3WCDMA 模塊WCDMA 模塊是車載終端與用戶聯(lián)系的紐帶， GPS通過它傳送給用戶， 是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的重要部分，本系統(tǒng)采用的WCDMA 模塊是采用的3G模塊MU203，可以進(jìn)行音頻、傳輸，便于擴(kuò)展。MU203模塊與單片機(jī)連接時(shí)，需要在RD管腳間串聯(lián)1K電阻。由于WCDMA模塊的部分需要自己安裝連接， 具體的聯(lián)接方式如圖三所示：圖3接口電路綜上所述，WCDMA模塊的硬件連接框圖如圖四所示：圖 4WCDMA 模塊硬件框圖該模塊在硬件電路中安裝了一個(gè)工作狀態(tài)指示燈，在對WCDMA模塊進(jìn)行調(diào)試時(shí)， 每當(dāng)WCDMA 模塊收發(fā)短消息時(shí)，指示燈都會(huì)閃爍，這樣可以確定是否發(fā)出，

10、為調(diào)試帶來方便。3.4電源穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓模塊采用LM2576作為穩(wěn)壓，LM2576 是降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器，內(nèi)置過流保護(hù)電路和過熱保護(hù)電路，該模塊可提供3.3V以及5V電壓。模塊3.5由于USB技術(shù)在PC領(lǐng)域的廣泛使用，USB接口的頭已經(jīng)非常普遍價(jià)格也非常便宜，而且容易。本系統(tǒng)利用處理器的兩個(gè)GPIO引腳控制，也可手動(dòng)啟動(dòng)圖像。數(shù)據(jù)通過USB端口傳送到WCDMA模塊，發(fā)送給用戶。4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)在單片機(jī)主程序的設(shè)計(jì)中, 主要包括了系統(tǒng)各部分的初始化工作，單片機(jī)對GPS模塊采用NMEA0183協(xié)議來控制并實(shí)現(xiàn)互相之間的通信，大致實(shí)現(xiàn)流程如下：開始N是否有實(shí)時(shí)控制消息Y圖 5設(shè)計(jì)流程圖5.系統(tǒng)創(chuàng)新本系統(tǒng)硬件成本低廉，功耗低，體積小，而且接口友好,可用于不同的中心,中心只要能接收短消息或者上網(wǎng)就可以實(shí)時(shí)地了解汽車等移動(dòng)目標(biāo)的情況, 非常方便。GSM發(fā)送1602 液晶顯示分析 GPS 數(shù)據(jù)從 UART0 接收 GPS 數(shù)據(jù)GSM