【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 關(guān)閉，以降低功耗。 （ 3）高速的運(yùn)算能力 16 位 RISC 架構(gòu)， 125ns 指令周期。 （ 4）豐富的功能模塊 集成了大量的功能模塊，這些功能模塊包括：多通道 10～ 14 位 AD 轉(zhuǎn)換器雙路 12 位 DA 轉(zhuǎn)換器比較器液晶驅(qū)動(dòng)器電源電壓檢測(cè)串行口 USART（ UART/SPI）硬件乘法器看門(mén)狗定時(shí) 器和多個(gè) 16 位、 8 位定時(shí)器（可進(jìn)行捕獲、比較、 PWM 輸出） DMA 控制器 FLASH 存儲(chǔ)器。它可以在運(yùn)行過(guò)程中由程序控制寫(xiě)操作和段的擦除（ In systemprogrammable），不需要額外的高電壓。 （ 5）廉價(jià)專(zhuān)業(yè)的開(kāi)發(fā)工具 MSP430 的芯片上包括 JTAG 接口，因此在仿真調(diào)試程序時(shí)，通過(guò)一個(gè)廉價(jià)的 JTAG 接口轉(zhuǎn)換器就可以完成以往用昂貴的仿真器才能完成的功能，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行程序、讀寫(xiě)寄存器等。 （ 6）靈活快速的編程方式 可通過(guò) JTAG 和 BSL 兩種方式向 CPU 內(nèi)裝載程序。 （ 7） 高保密性 只需按照特定的方式將 MSP430 內(nèi)部的熔絲熔斷， JTAG 口便被物理性地阻斷。 BSL 方式所需要的密碼長(zhǎng)達(dá) 256 位，排列組合出來(lái)的密碼量為 2 的 256 次冪，如此巨大的數(shù)量被破解的可能性微乎其微。 （ 8）低電源電壓范圍 ～ 。 外圍電路 電源電路 電子產(chǎn)品中一個(gè)純凈穩(wěn)定的電源是電路系統(tǒng)可靠工作的必要條件。本系統(tǒng)中各個(gè)不同的模塊需要的電源電壓不一樣，在 MSP430 單片機(jī)外圍電路中需要 +5V 電源和 + 電源。系統(tǒng)總電源是由電池提供的， 電池的電壓為 =。 我們 通過(guò) LM1117 芯片將電池的電壓轉(zhuǎn)換為 ，為單片機(jī)供電。 電壓轉(zhuǎn)換 如下圖 : 圖 電壓轉(zhuǎn)換圖 LM1117 芯片是一款正電壓輸出的低壓降三端線性穩(wěn)壓電路，在 1A輸出電流下的壓降為 。分為兩個(gè)版本，固定電壓輸出版本和可調(diào)電壓輸出版本 。固定輸出電壓 、 、 、 和可調(diào)版本的電壓精度為 1％；固定電壓為 的產(chǎn)品輸出電壓精度為 2％。內(nèi)部集成過(guò)熱保護(hù)和限流電路，適用于各類(lèi) 電子產(chǎn)品。 特點(diǎn) * 固定輸出電壓為 、 、 、 、 和可調(diào)版本的電壓精度為 1％ * 固定電壓為 的輸出電壓精度為 2％ * 低漏失電壓： 1A 輸出電流時(shí)僅為 * 限流功能 * 過(guò)熱切斷 * 溫度范圍： 40176。 C~ 125176。C 其引腳圖如下圖所示： 圖 AM8827 引腳圖 其中 3腳是輸入端， 1腳是地端， 2腳是輸出端。 LM1117 芯片 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框 圖為： 圖 LM1117 芯片 原理圖 復(fù)位電路 復(fù)位電路是單片機(jī)電路中一個(gè)重要電路。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)手動(dòng)復(fù)位端，如下圖所示。無(wú)論單片機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，還是單片機(jī)出現(xiàn)死循環(huán)時(shí)，按下手動(dòng)復(fù)位端，系統(tǒng)將被強(qiáng)制復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 低電平時(shí)工作，當(dāng)系統(tǒng)剛上電的時(shí)候，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位一次，之后，當(dāng)按鍵 S17 按下時(shí)，由 R6 和 R7 分壓， R7 上為低電平， RST 端被拉低到低電平，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào) [16] 圖 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是單片機(jī)工作所必須的電路，它為單片機(jī)提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)。 圖 8MHZ 時(shí)鐘電路 8MHz 晶振電路如圖所示。 8MHz 晶振接在單片機(jī)的 XT2IN 和 XT20UT 兩端，構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路， C1, C2 兩個(gè) 22pf 電容對(duì)頻率有微調(diào)的作用。由于考慮到串口通信的波特率為 9600bps 為了能夠準(zhǔn)確的分頻到 9600bps，這里外接晶振頻率選擇了 8MHz . GPS 模塊電路設(shè)計(jì) 模塊介紹 [17] GPS 模塊 作為 軌跡記錄 系統(tǒng)中的重要組成部分，對(duì)其的選擇十分重要， GPS 模塊性能的好壞直接決定了系統(tǒng)定位的速度以及精度。在本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，我們選擇了 globalsat 公司生產(chǎn)的 ET662 模塊。 ET662S 是一款布局緊湊，高性能，低功耗的 GPS 模塊。它 采用 SiRF Star III芯片組 可以同時(shí)跟蹤 20 顆衛(wèi)星，并 在信號(hào)較弱的環(huán)境中 也能夠 進(jìn)行快速 提供時(shí)間和定位，ET662 適合于 下系列領(lǐng)域的應(yīng)用： 1 自動(dòng)導(dǎo)航 2 個(gè)人定位 3 艦隊(duì) 管理 4 手機(jī)導(dǎo)航 5 航海導(dǎo)航 產(chǎn)品的特點(diǎn)： : 。 小，可以使用應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 20 顆衛(wèi)星，最快提供坐標(biāo)，功耗小 ，穩(wěn)定性高 。 ，利用實(shí)時(shí) RTCM 校正產(chǎn)生低于 5 米的定位精度。 閃寸 。 。 1PPS 輸出。 ET662 模塊的技術(shù)參數(shù)如下表 : 表 ET662 技術(shù)參數(shù) 模塊一共有 28 個(gè)引腳，其引腳圖如下圖所示： 圖 ET662 引腳圖 每個(gè)引腳的說(shuō)明如下表： 表 ET662 模塊引腳說(shuō)明 模塊外圍電路 該器件的外圍電路如圖 3 所示，芯片 16 腳是天線輸入腳，從該引腳引出了一段傳輸線匹配電路，用以匹 配 50 歐姆的天線；第 3 腳和第 4 腳分別是信號(hào)輸出腳和信號(hào)輸入腳，分別用 2 個(gè)10 千歐姆的電阻上拉到 ；第 11 腳引出的是一個(gè) 外接電源，也是由單片機(jī)的外接電源提供， 給芯片供電。 圖 ET662 引腳定義及應(yīng)用電路 GPRS 模塊電路設(shè)計(jì) GPRS 模塊介紹 [12] SIM900A 是一個(gè)為全球市場(chǎng)設(shè)計(jì)的 2 頻的 GSM/GPRS 模塊，工作的頻段為： EGSM 900MHz和 DCS 1800MHz。 SIM900A 支持 GPRS multislot class 10/ class 8（可選）和 GPRS 編碼格式 CS1, CS2, CS3 and CS4。 由于尺寸只有 24mm x 24mm x 3 mm，所以 SIM900A 幾乎可以滿(mǎn)足所有用戶(hù)應(yīng)用中的對(duì)空間尺寸的要求，例如 M2M，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等。 模塊和用戶(hù)移動(dòng)應(yīng)用的物理接口為 68 個(gè)貼片焊盤(pán)，提供了模塊和客戶(hù)電路板的所有硬件接口。 SIM900A 采用省電技術(shù)設(shè)計(jì)，所以在 SLEEP 模式下最低耗流只有 。 SIM900A 內(nèi)嵌 TCP/IP 協(xié)議，擴(kuò)展的 TCP/IP AT 命令讓用戶(hù)能夠很容易使用 TCP/IP 協(xié)議，這些在用戶(hù)做數(shù) 據(jù)傳輸方面的應(yīng)用時(shí)非常有用。 :單電源 +3 . 4 V 一 +4. 5 V :在 SLEEP 模式下，電流典型值為 :Class 4 ( 2W)在 EGSM900 頻段， Class l ( 1W)在 DCS 1800 連接特性 :GPRS multislot class 10, GPRS multislot class 8, GPRS mobile station class B。 5. GPRS 特性 :下 行速率最大 上 行速率最大 42. 8kbps 編碼方式 :CS1, CS2, CS3 , CS4 內(nèi)嵌 TCP/IP 協(xié)議棧。 : MT,MO,CB， 文本和 PDU 模式 ； 短消息存儲(chǔ)設(shè)備： SIM 卡 卡接口 :支持 SIM 卡 , : 天線焊盤(pán)。 :支持標(biāo)準(zhǔn)的八 線制串行接口； 自適應(yīng)波特率范圍 1200bps 至 115200bps； 2 線制串行接口，傳輸速率支持從 到 ； 支持符合 協(xié)議的串口復(fù)用功能 ； 模塊的引腳圖如下圖所示 : 圖 SIM900A 引腳圖 GPRS 模塊外圍電路 供電 SIM900A 采用 VBAT 為 到 的單電源供電。在一些情況下，信 號(hào)傳輸?shù)拟Оl(fā)會(huì)導(dǎo)致電壓跌落，這時(shí)電流損耗的峰值會(huì)達(dá)到 2A。因此，電源必須能提供足夠到 2A 的電流。 從 VBAT 輸入端來(lái)看，建議靠近使用一個(gè)旁路電容。該電容推薦值為 100μF，低 ESR。多層陶瓷片電容具有很低的 ESR和很小的尺寸，但是價(jià)格比較貴?？梢允褂?100 μF 鉭電容（低 ESR)和一個(gè) (1 μF ~ 10μF) 的陶瓷電容并聯(lián)來(lái)降低成本，布 PCB 板時(shí)，電容應(yīng)盡可能靠近模塊的VBAT 引腳。推薦電路如下圖所示： 圖 輸入?yún)⒖茧娐? 下圖是 +5V 供電的參考設(shè)計(jì)電路。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的輸出為 4V，所以可以采用線性穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果輸入和輸出（ VBAT）的壓差很大，應(yīng)該采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器好的效率，尤其是在當(dāng)模塊在猝發(fā)時(shí)電流達(dá)到 2A 的情況下。也可以直接用 的鋰離子單電池給模塊供電。但是由于鎳鎘或者 鎳錳電池的最大電壓會(huì)超過(guò)模塊的絕對(duì)最大電壓并且損壞模塊，所以在使用這類(lèi)電池時(shí)要特別小心。 圖 供電輸入?yún)⒖荚O(shè)計(jì)電路 SIM 卡接口 用戶(hù)可以使用 AT 命令來(lái)得到 SIM 卡的相關(guān)信息， 本 SIM 卡接口支持 GSM Phase 1 說(shuō)明的功能，同時(shí)也支持新的 GSM Phase 2+ 說(shuō)明的功能和 FAST 64 kbps SIM 卡 (用于 SIM 應(yīng)用工具包 )。支持 和 SIM 卡。 SIM 卡的接口電平由模塊內(nèi)部的電壓穩(wěn)壓器提供，正常電壓值為 或者 。復(fù)位后，所有引腳輸出低電平。 表 ： SIM 卡接口引腳定義 引腳名稱(chēng) 引腳序號(hào) 功能 SIM_VDD 30 SIM 供電根據(jù) SIM 卡的類(lèi)型自動(dòng)選擇輸出電壓， 可以為 177。10%或者為 177。10% ，輸出電流約為 10mA。 SIM_DATA 31 SIM 卡 數(shù)據(jù) I/O SIM_CLK 32 SIM 卡時(shí)鐘 SIM_RST 33 SIM 卡復(fù)位 SIM_PRESENCE 34 SIM 卡檢測(cè) 下圖是 SIM 卡推薦接口電路。我們建議使用 ST ( ) ESDA6V1W5 或者 ON SEMI( ) SMF05C 來(lái)作靜電保護(hù)。下圖中，串在 IO 口線中的 22Ω電阻用于匹配模塊和 SIM 卡之間的阻抗，數(shù)據(jù)信號(hào)線 SIM_DATA 已在模塊內(nèi)部上拉。注意 SIM 卡的外圍電路的器件應(yīng)該靠近 SIM 卡座。 SIM_PRESENCE 腳主要用于 SIM 卡的插取動(dòng)作的檢測(cè)?？梢允褂?AT 命令 “AT+CSDT” 來(lái)配置 SIM 卡的該引腳。更多相關(guān)該 AT 命令的信息，請(qǐng)參考文檔 [1]。 以使用 8 引腳的 SIM 卡座，對(duì) 8 個(gè)引腳卡座的推薦電路如下圖： 題 8 引腳卡座的接口推薦電路 如果不使用 SIM 卡的檢測(cè)功能，可以讓 SIM_PRESENCE 懸空。 6 引腳的 SIM 卡座的接口電路如下圖： 圖 6 引腳卡座的接口推薦電路 5 軟件設(shè)計(jì) 軟件總述 本設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)部分比較簡(jiǎn)單，關(guān)鍵是軟件設(shè)計(jì)部分。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分 單片機(jī) 采用高級(jí)語(yǔ)言 C 語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用的編程工具是 Keil uvision3，上位機(jī)部分用的是 C語(yǔ)言 ，使用的變成工具是 VS2021，下圖是主程序流程圖： 圖 51 主程序流程圖 GPS 模塊實(shí)時(shí)向 單片機(jī) 串口發(fā)生數(shù)據(jù)，系統(tǒng)初始化以后， 等待 GPRS 網(wǎng)絡(luò)連接成功，然后 單片機(jī)判斷 GPS 模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有效，如果有效，則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 將其處理成可通過(guò)GPRS 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送 ， web 端口 接收 的數(shù)據(jù) ， 上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)判斷 web 端口是否接收到數(shù)據(jù)，當(dāng) web 端口接收到數(shù)據(jù)是，上位機(jī)軟件調(diào)用數(shù)據(jù)讀取函數(shù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在已經(jīng)編寫(xiě)好的數(shù)據(jù)庫(kù)了， 并調(diào)用百度 API，將位置信息顯示在百度地圖上。 單片機(jī) MPS430 軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)讀取 GPS 數(shù)據(jù) 開(kāi)始 單片機(jī)初始化 GPRS 網(wǎng)絡(luò)是否連接 0 串口接收 GPS數(shù)據(jù) GPS 數(shù)據(jù)是否有效 單片機(jī)將從 ET662接收到的數(shù)據(jù)處理成能通過(guò) GPRS 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)生的數(shù)據(jù) N Y N Y 圖 單片機(jī)讀取 GPS 數(shù)據(jù)流程圖 MSP430F149 初始化完成后，首先判斷 GPRS 網(wǎng)絡(luò)是否連通，只有在 GPRS 連通 的情況下，才開(kāi)啟 串口 0 的 接收 中斷函數(shù) ， SerialPortop 和 receiveData 接收 GPS 的數(shù)據(jù)，接收之后通過(guò) GPS數(shù)據(jù)處理函數(shù) extraceSmsInfo 將經(jīng)緯度 時(shí)間信息 提取出來(lái)，并存放在一個(gè)數(shù)組里面。 單片機(jī)發(fā)送 GPS 數(shù)據(jù) 將存放在數(shù)組里的 GPS 數(shù)據(jù) 通過(guò) 單片機(jī)的串口 1 發(fā)送給 SIM900A，最后由 SIM900A 通過(guò)移動(dòng) GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳送到因特網(wǎng)。 GPS 軟件設(shè)計(jì) 由串口中斷 0 的接收函數(shù) __interrupt void UART0_RXISR(void)和 GPS 的數(shù)據(jù)處理函數(shù) void GPRMC_Parse(char *line)兩部分組成 GPRS