中心議題：

• 基于GPS和GSM的車輛自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的原理與設(shè)計(jì)
• 系統(tǒng)工作原理

解決方案：

• 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
• 利用單片機(jī)對(duì)GPS和GSM模塊的控制

• 采用串口通訊的方式

0 引言

隨著人們生活水平的提高，汽車已逐漸進(jìn)入了普通家庭，隨著汽車數(shù)量的逐年增加，汽車被盜、被搶也成為一個(gè)較為嚴(yán)重的社會(huì)問題。在解決汽車防盜問題上，大部分汽車的報(bào)警方式主要采用燈光閃爍和喇叭鳴響，這種防盜方式存在有三種缺陷，一是報(bào)警器容易被破壞，而失去防盜功能；二是喇叭鳴響聲會(huì)造成周邊居民生活被嚴(yán)重干擾；三是汽車被盜后，外觀稍加改動(dòng)，就很難追蹤。為了解決這些問題，本系統(tǒng)利用GPS定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤汽車位置，在被盜情況下可利用GSM短信模塊隨時(shí)向車主或公安部門發(fā)送汽車的GPS定位信息，加快破案速度。

1 系統(tǒng)工作原理及框圖

當(dāng)車主離開車輛時(shí)，即可啟動(dòng)防盜系統(tǒng)，首先車主需設(shè)置手機(jī)號(hào)，以備接收車輛的定位信息，此時(shí)，單片機(jī)控制GPS模塊，不斷獲取GPS定位數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而獲取包括車輛的經(jīng)、緯度以及速度等信息。系統(tǒng)通過車輛的速度或經(jīng)、緯度的變化來判斷車輛是否被移動(dòng)，如果車輛被非法移動(dòng)，單片機(jī)將控制GSM模塊將車輛的定位信息通過短消息，以每間隔十分鐘時(shí)間發(fā)送到車主指定的手機(jī)中，同時(shí)，單片機(jī)將此信息存儲(chǔ)在EEPROM中，以做將來的證據(jù)使用。車主第一時(shí)間知道車輛位置后，即可通過GSM遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制防盜系統(tǒng)，切斷車輛的點(diǎn)火電路，使車輛熄火。同時(shí)，車主將車輛定位信息提供給警方，盡快找回自己的車輛。系統(tǒng)工作原理框圖見圖1。
2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1 單片機(jī)控制核心

采用宏晶科技公司的單時(shí)鐘機(jī)器周期的單片機(jī)STC12C5A60S2，它是高速、低功耗、超抗干擾的新一代51系列單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051，但速度快8～12倍，具有60kB在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，其具有兩個(gè)獨(dú)立的采用UART工作方式的全雙工串行通信接口，可方便地實(shí)現(xiàn)單片機(jī)同時(shí)與GPS和GSM進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2．2 GPS數(shù)據(jù)采集部分

GPS模塊采用瑞±u-blox公司的NEO-5Q主芯片，該芯片采用u-blox最新的KickStart微弱信號(hào)攫取技術(shù)，能確保采用此模組的設(shè)備在任何可接收到信號(hào)的位置及任何天線尺寸都能夠有最佳的初始定位性能并進(jìn)行快速定位，且具有成本低廉，體積小，功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

單片機(jī)與GPS模塊的連接如圖2所示，采用了串口通訊的方式，模塊在上電后，會(huì)實(shí)時(shí)接收GPS數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包的類型有：GPCSV：可見衛(wèi)星信息；GPGLL：地理定位信息；GPRMC：推薦最小定位信息；GPVTG：地面速度信息；GPGGA：GPS定位信息；GPGSA：當(dāng)前衛(wèi)星信息等。設(shè)計(jì)中，只對(duì)GPPMC型數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，數(shù)據(jù)包的內(nèi)容為：$GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，<12>*hh
[page]
<1>UTC時(shí)間，hhmmss(時(shí)分秒)格式

<2>定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無效定位

<3>緯度ddmm．mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

<4>緯度半球N(北半球)或S(南半球)

<5>經(jīng)度dddmm．mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

<6>經(jīng)度半球E(東經(jīng))或W(西經(jīng))

<7>地面速率(000．0～999．9節(jié)，前面的0也將被傳輸)

<8>地面航向(000．0～359．9度，以正北為參考基準(zhǔn)，前面的0也將被傳輸)

<9>UTC日期，ddmmyy(日月年)格式

<10>磁偏角(000．0～180．0度，前面的0也將被傳輸)

磁偏角方向，E(東)或W(西)

<12>模式指示(僅NMEA0183 3．00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效)

2．3 GSM模塊部分

GSM模塊采用德國西門子公司的TC35I，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制GSM模塊接收和發(fā)短信等功能。單片機(jī)通過向GSM模塊發(fā)送AT指令，控制GSM運(yùn)行。發(fā)送短消息用到的AT指令有：

AT：握手命令

AT+CMGF=1：設(shè)置短信方式為文本方式；

AT+CSCS=GSM：設(shè)置為GSM字符集；

AT+CSMP=17．67．0．0：設(shè)置編碼類型和字符集；

模塊與單片機(jī)的連接如圖2所示，采用了串口通訊的方式，當(dāng)需要發(fā)送短消息時(shí)，就按順序給模塊發(fā)送AT指令和數(shù)據(jù)，將信息發(fā)送給車主。

2．4 人機(jī)接口和存儲(chǔ)部分

人機(jī)接口包括矩陣鍵盤和液晶顯示部分，主要用于實(shí)現(xiàn)預(yù)置的手機(jī)號(hào)碼的輸入、顯示和防盜功能的開啟與關(guān)閉功能。存儲(chǔ)器采用HC總線的EEPROM AT24C08，其為非易失性存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可保存100年以上，并可進(jìn)行上萬次擦寫。單片機(jī)將GPS上接收來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后，所獲得的車輛所處的經(jīng)、緯度，速度等信息保存在該存儲(chǔ)器中，為以后做為公安機(jī)關(guān)的證據(jù)依據(jù)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)軟件由界面程序、信號(hào)處理程序和控制信號(hào)輸出程序等三部分組成。信號(hào)處理程序?qū)崿F(xiàn)了單片機(jī)對(duì)GPS信號(hào)的采集、解析等以及通過GSM網(wǎng)絡(luò)向用戶發(fā)送車輛定位信息等，是軟件程序的重點(diǎn)；界面程序主要完成手機(jī)號(hào)設(shè)置、鍵盤處理、液晶顯示等，實(shí)現(xiàn)了與用戶良好的溝通；控制信號(hào)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)GSM信號(hào)的接收與分析，完成對(duì)車輛的點(diǎn)火開關(guān)的控制；其軟件總框圖如圖3所示。
4 結(jié)束語

本系統(tǒng)利用單片機(jī)對(duì)GPS和GSM模塊的控制，實(shí)現(xiàn)了車輛防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)?zāi)M，當(dāng)車輛被盜時(shí)，系統(tǒng)的工作可不受惡劣環(huán)境影響，接收、發(fā)送信息準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)。