【正文】 ....................................................................40　 經(jīng)濟(jì)效益分析 .........................................................................................................40　 社會(huì)效益分析 .........................................................................................................40結(jié)論 ......................................................................................................................................41致謝 ......................................................................................................................................42參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................43附錄Ⅰ 電路原理圖 ............................................................................................................45附錄Ⅱ 部分程序清單 ........................................................................................................46第 1 章 緒論 課題研究的目的和意義隨著汽車擁有量的逐年增加，道路擁擠和交通事故頻頻發(fā)生，這不僅給人們出行帶來(lái)極大不便，而且還涉及到能源浪費(fèi)、環(huán)境污染、人民生命安全等多方面問(wèn)題。如何加強(qiáng)對(duì)車輛的管理，規(guī)范駕駛員的駕駛行為，減少交通事故的發(fā)生，營(yíng)造一個(gè)和諧、通暢的行車環(huán)境己成為交通運(yùn)輸和安全管理部門面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。而 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)自問(wèn)世以來(lái)，在導(dǎo)航、定位領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭迅猛，引起世界各界人士的關(guān)注。具備高精度、全天候、全球覆蓋、高效率、多功能、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于地面車輛跟蹤和城市智能交通管理方面。隨著人們對(duì)運(yùn)輸載體的監(jiān)控、跟蹤以及智能化管理要求的提高，GPS 在中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入爆發(fā)性發(fā)展階段，蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展空間。GPS 系統(tǒng)包括三大部分：空間部分——GPS 衛(wèi)星星座；地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分——GPS 信號(hào)接收機(jī)。GPS 系統(tǒng)通過(guò)使用來(lái)自多個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)來(lái)確定地面或近地面任何位置的移動(dòng)接收機(jī)的位置。我國(guó)的衛(wèi)星定位技術(shù)綜合了 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航全球定位，GSM 全球數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信，GIS 地理信息，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全方位的技術(shù)應(yīng)用。利用 GPS 衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的 GPS 信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，測(cè)量傳播時(shí)間，解譯導(dǎo)航電文。接收機(jī) 24h 不間斷地接收衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)參數(shù)，算出接收的三維位置、三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。本課題就是這種背景下提出的利用 GPS 的定位導(dǎo)航功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛位置信息的記錄，并將車輛的位置信息存儲(chǔ)下來(lái)，以供后續(xù)調(diào)查。通過(guò)對(duì)車輛的位置信息的記錄，可以加強(qiáng)車輛的管理，優(yōu)化車輛的行駛路徑，減少交通事故的發(fā)生。本課題是一個(gè)非常有創(chuàng)新的課題，同時(shí)具有非常高的實(shí)用價(jià)值。對(duì)本課題的設(shè)計(jì)很好的煅煉了自己的能力。讓我對(duì) GPS 的工作原理有了更深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程也很好地煅煉了自己的動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。完成一個(gè)這樣有實(shí)用價(jià)值的作品，對(duì)我以后步入社會(huì)后的工作也很有幫助。 課題的主要研究?jī)?nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是基于 GPS 的車輛行駛信息記錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是通過(guò) GPS 接收模塊接受的信息通過(guò)串口傳輸?shù)?MSP430 單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的解析與提取，將提取的有效信息儲(chǔ)存到 SD 卡中。主要研究?jī)?nèi)容：硬件電路的設(shè)計(jì)制作，將 GPS 接收模塊、SD 存儲(chǔ)卡、單片機(jī)、電源模塊集成到一個(gè)系統(tǒng)板中；用單片機(jī)解析 GPS 定位數(shù)據(jù)（因?yàn)?GPS 數(shù)據(jù)是十分豐富的，要提取里邊有用的） ；將單片機(jī)處理以后的定位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到 SD 存儲(chǔ)卡。本課題重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì) SD 卡的讀寫，存儲(chǔ)車輛位置信息。 論文的組織結(jié)構(gòu)本文共分為 6 個(gè)章節(jié)，以設(shè)計(jì)順序?yàn)橹骶€對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。第 1 章主要介紹了該課題研究的目的、意義、題目要求以及論文的組織結(jié)構(gòu)，本章為設(shè)計(jì)工作的準(zhǔn)備階段。第 2 章對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，提供了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。第3 章介紹了該系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)原理，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)各個(gè)組成電路模塊。第 4 章主要是對(duì)軟件設(shè)計(jì)的研究，首先說(shuō)明了程序設(shè)計(jì)思路，然后畫出了程序流程圖，并對(duì)各程序流程圖作了簡(jiǎn)要說(shuō)明。第 5 章主要是系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析。第 6 章對(duì)該課題的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。本文還包括結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)、附錄部分。第 2 章 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方案方案設(shè)計(jì)是系統(tǒng)完成的關(guān)鍵，其設(shè)計(jì)的合理性直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。本系統(tǒng)完成了對(duì) GPS 接收信息的提取，并將其存儲(chǔ)到 SD 卡中。下面對(duì)GPS 系統(tǒng)及其工作原理和本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做一下具體說(shuō)明。 GPS 系統(tǒng)及其工作原理 GPS基礎(chǔ)GPS 主系統(tǒng)是由美國(guó)發(fā)射的衛(wèi)星系統(tǒng)，由 27 顆衛(wèi)星組成，其中 24 個(gè)正常使用，3 個(gè)備用，27 顆衛(wèi)星不間斷的發(fā)送地理位置海拔高度和時(shí)間信號(hào)，由地面的接收機(jī)接受再做處理，一般的接收機(jī)可以接收 5 至 12 個(gè)衛(wèi)星信號(hào)。全球定位系統(tǒng)分為三部分：太空衛(wèi)星部分：24 顆繞極轉(zhuǎn)動(dòng)的衛(wèi)星分成六個(gè)軌道，在20200 公里的高空運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)一周約 12 小時(shí)，每個(gè)衛(wèi)星都不停的發(fā)射載有衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)及時(shí)間的無(wú)線電波以供地球上的各種接收機(jī)接收。地面管制部分：在地面設(shè)置的地面管制站主要任務(wù)是追蹤控制衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)，修正維護(hù)每個(gè)衛(wèi)星能保持運(yùn)轉(zhuǎn)的個(gè)性參數(shù)，確保接收信息的可靠性。終端設(shè)備：追蹤 GPS 衛(wèi)星并隨時(shí)計(jì)算出接收機(jī)所在位置的坐標(biāo)，移動(dòng)速度及時(shí)間。GPS 接收機(jī)及一般分為：無(wú)線藍(lán)牙 GPS，USB 接口 GPS。 GPS定位原理GPS 系統(tǒng)的基本定位原理是：每顆 GPS 衛(wèi)星時(shí)刻發(fā)布其位置和時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)，用戶接收機(jī)可以測(cè)量每顆衛(wèi)星信號(hào)到接收機(jī)的時(shí)間延遲，根據(jù)信號(hào)輸出的速度可以計(jì)算出接收機(jī)到不同衛(wèi)星的距離。同時(shí)收集至少 4 顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)時(shí)，就可以算出三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間，經(jīng)由 I/O 口輸出串行數(shù)據(jù)。 GPS數(shù)據(jù)GPS 模塊協(xié)議支持 NMEA0183 協(xié)議，NMEA0183 協(xié)議是 National Marinc Elcctronics Association 所指定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，這一標(biāo)準(zhǔn)還包含傳輸資料的格式以及傳輸資料的通信協(xié)議。一組正常的 GPS 協(xié)議語(yǔ)句包含 GPS 固定數(shù)據(jù)輸出語(yǔ)句（$GPGGA ） ，建議使用推薦定位信息($GPRMC） ，地面速度信息（$GPVTG）語(yǔ)句。$GPGGA $GPGGA,N,E,1,05,M,M,*6B；其標(biāo)準(zhǔn)格式為$GPGGA， （1） ， （2） ， （3） ， （4） ， （5） ， （6） ， （7） ， （8） ， （9） ，M（10 ） ，M ， （11） ， （12） ，*hh（CR ） （LF）各部分對(duì)應(yīng)的含義為：(1)：標(biāo)準(zhǔn)定位時(shí)間：時(shí)分秒；(2)：緯度（格式 即度.分） ；(3)：N/S 南或北表示緯度即北緯 37 度 分；(4)；經(jīng)度（格式 即度.分） ；(5)：E/W 東或西表示經(jīng)度即東經(jīng) 109 度 分；(6)：質(zhì)量因子（0= 沒(méi)有定位， 1=實(shí)時(shí) GPS，2= 差分 GPS） ；(7)：可以應(yīng)用衛(wèi)星個(gè)數(shù)（08 ） ；(8)：水平精度因子（）水平精度因子= ；(9)：天線高程天線高程 米；(10)：大地橢球面相對(duì)海平面的高度（，單位：米） ；(11)：差分 GPS 數(shù)據(jù)年齡，實(shí)時(shí) GPS 時(shí)無(wú)；(12)：差分某準(zhǔn)站號(hào)（ 00001023） ，實(shí)時(shí) GPS 時(shí)無(wú)； *：語(yǔ)句結(jié)束標(biāo)識(shí)符；Hh：為從$開(kāi)始到*之間的所有 ASCII 碼的異或校驗(yàn)和；（CR）：回車；（LF）：換行。$GPRMC$GPRMC,A,N,E,160411,A*6A,其標(biāo)準(zhǔn)格式為：$GPRMC(1)，(2)，(3)，(4) ，(5) ，(6) ，(7)，(8)，(9)，(10)，(11) *hh (1)：標(biāo)準(zhǔn)定為時(shí)間格式 ；(2)：定位狀態(tài)：A= 數(shù)據(jù)可用，V=數(shù)據(jù)不能被用；(3)：緯度：格式 ；(4)：緯度區(qū)分：北半球=N，南半球=S ；(5)：經(jīng)度：格式 ；(6)：經(jīng)度區(qū)分：東半球=E，西半球=W ；(7)：相對(duì)位移的速度 至 ；(8)：相對(duì)位移的方向： 至 度，實(shí)際值；(9)：日期：格式 ddmmyy；(10)：磁極變量： 0 度到 180 度；(11)：磁偏角方向， E(東)或 W(西)；(12)：模式指示 (A=自主定位，D=差分，E= 估算， N=數(shù)據(jù)無(wú)效)。$GPVTG$GPVTG,T,M,N,K,A*32，其標(biāo)準(zhǔn)格式為：$GPVTG,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9)*hh(1)：運(yùn)動(dòng)角度，000359 前導(dǎo)位數(shù)不足補(bǔ) 0；(2)：T=真北參照系；(3)：運(yùn)動(dòng)角度，000359 前導(dǎo)位不足補(bǔ) 0；(4)：M=磁北參照系；(5)：水平運(yùn)動(dòng)速度 前導(dǎo)位不足補(bǔ) 0；(6)：N= 節(jié)， Knots；(7)：水平運(yùn)動(dòng)速度 前導(dǎo)位不足補(bǔ) 0；(8)：K= 公里 /時(shí)；(9)：模式指示 (A=自主定位，D=差分，E= 估算，N=數(shù)據(jù)無(wú)效)。$GPGLL$GPGLL，,N,W,A*2C，其標(biāo)準(zhǔn)格式為：$GPGLL，(1),(2),(3),(4),(5),(6)*hh(1)：緯度 37 度 分；(2)：N/S，北半球或南半球；(3)：經(jīng)度 121 度 分；(4)：E/W ，東半球或西半球；(5)：標(biāo)準(zhǔn)定為時(shí)間：格式，時(shí)時(shí)分分秒秒；(6)：狀態(tài)，A=數(shù)據(jù)可用，V=數(shù)據(jù)不可用。$GPGSA$GPGSA A，3，07，02，26，27，09，04，15， ， ， ，，*33,其標(biāo)準(zhǔn)格式為：$GPGSA,(1),(2),(3),(3),,(3),(3),(3),(4),(5),(6),(7)(1)：模式：M = 手動(dòng)， A = 自動(dòng)；(2)：定位型式 1 = 未定位， 2 = 二維定位， 3 = 三維定位；(3)：PRN 數(shù)字： 01 至 32 表天空使用中的衛(wèi)星編號(hào)，最多可接收 12 顆衛(wèi)星信息；(4)：PDOP 位置精度因子(~)； (5)：HDOP 水平精度因子(~) ；(6)：VDOP 垂直精度因子(~) ； (7)：Checksum.( 檢查位) 。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)首先是 GPS 數(shù)據(jù)接收模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，然后將接收數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的加工處理從中選取有用數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到 SD 卡中。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架圖如圖 所示：圖 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架圖此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要包括 GPS 接收模塊、MSP430 單片機(jī)、SD 卡讀寫模塊、串行通信接口等幾部分，各部分設(shè)計(jì)及主要功能介紹如下：GPS 接收模塊：GPS 接收機(jī)的功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)接收到的 GPS 信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線視界內(nèi)衛(wèi)星的跟蹤、鎖定和測(cè)量。在獲取了衛(wèi)星的位置信息和測(cè)算出衛(wèi)星信號(hào)傳輸時(shí)間之后，就可算出輸出定位、導(dǎo)航和其他數(shù)據(jù)。GPS 接收機(jī)由核心處理器、GPS 接收裝置和液晶顯示設(shè)備組成。本研究采用的 GPS 接收機(jī)是 RCB4H，具有接收 GPS 信號(hào)、處理信號(hào)、輸出定位信息等功能。單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)是此系統(tǒng)的核心部分，通過(guò)對(duì)外圍各個(gè)接口的數(shù)據(jù)信號(hào)的提取及處理，來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作。本課題采用 MSP430F149 單片機(jī)提取 GPS 接收的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。SD 卡讀寫模塊：SD 卡讀寫模塊內(nèi)置文件系統(tǒng)、可直接進(jìn)行文件讀寫的 SD 卡模塊，適用于單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)方案。單片機(jī)使用模塊，可直接進(jìn)行目錄遍歷、目錄創(chuàng)建、目錄刪除、文件創(chuàng)建、文件刪除、文件修改、卡格式化等標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)操作，無(wú)需了解 SD 卡內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。SD 卡通過(guò) SD 卡讀寫模塊存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理過(guò)的有效信息。第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)概述系統(tǒng)的硬件電路部分設(shè)計(jì)是本課題的非常重要和關(guān)鍵的一部分，這部分的設(shè)計(jì)情況將影響到系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。本章著重介紹硬件部分電路的設(shè)計(jì)原理，各部分電路的組成以及外圍電路器件的功能等等。：圖 系統(tǒng)硬件框圖 系統(tǒng)電路模塊設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要由四部分組成。這四部分分別為GPS定位信息接收電路，SD卡讀寫電路，電源電路與STC89C52R