【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。為了產(chǎn)生高穩(wěn)定的串行口速率。 串口擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)，然而像 RS485電路的輸入、輸出需要5V電平，同時(shí)GSM 終端需要向用戶提供TTL 電平的串口輸出。因此需要進(jìn)行5V～～5V的電平轉(zhuǎn)換。我們選用MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)了電平的相互轉(zhuǎn)換。RS232是由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）正式公布的、在異步串行通訊中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線。它包括了按位串行傳輸率和機(jī)械方面的規(guī)定。適合短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通訊場(chǎng)合。它不僅已經(jīng)被內(nèi)置于每臺(tái)PC，而且已被內(nèi)置于從微控制器到主機(jī)的多種類型的電腦和與它們連接的設(shè)備。你也可以將RS232用在任何類型得計(jì)算機(jī)之間的簡(jiǎn)單連接中，它是一個(gè)被廣泛使用的接口之一。123U6A74LS12545 6U6B74LS1258910U6C74LS12511 1213U6D74LS125RXD_1TXD_1TXD_2RXD_2TXDRXD圖 2 串口擴(kuò)展電路由于GPS接收器RCB4H和GSM模塊TC35I都需要串口實(shí)現(xiàn)與MCU通信，而7AT89S51只有一個(gè)串口，所以要考慮到如何實(shí)現(xiàn)三者的正常通信?？紤]到車載終端的收發(fā)頻率，以及GPS接收器的定位信息重獲頻率都比較低；而且RCB4H和TC35I的工作不是同時(shí)進(jìn)行的，工作順序是：首先由 RCB4H獲得定位信息，然后控制TC35I向管理中心發(fā)送定位信息。所以我們可以采用分時(shí)順序利用串口的方法來實(shí)現(xiàn)三方通信。串口擴(kuò)展電路如圖2所示。，為高電平時(shí)選通第一組串口；，這樣就可以實(shí)現(xiàn)串口的擴(kuò)展，充分利用了有限的硬件資源。不過控制時(shí)序要注意，兩個(gè)串口不能同時(shí)選通，不然會(huì)出現(xiàn)RCB4H和TC35I之間的混亂，進(jìn)而整個(gè)系統(tǒng)亂成一團(tuán)。RCB4H有兩個(gè)串口，波特率分別為9600bit/s、57600bit/s，而TC35I的波特率為300~115000bit/s，綜合考慮以上因素，這里波特率選用9600bit/s，MCU晶。數(shù)據(jù)格式采用8位數(shù)據(jù)，一位停止位，沒有校驗(yàn)位，另外TC35采用的是RS232電器標(biāo)準(zhǔn)，所以還需要TTL電器標(biāo)準(zhǔn)與RS232 之間的轉(zhuǎn)換。整個(gè)控制電路原理圖如圖3所示。 GPS 接收器 RCB4H 的技術(shù)介紹RCB4H 型是一種超低功耗的 GPS 接收板，并采用了 ANTARIS 174。 4 定位引擎和 SuperSense 174。Indoor GPS 。這是與 RCBLJ 引腳兼容的后繼產(chǎn)。RCB 4H 型配備了 MCX / OSX 型 RF 連接器和一個(gè) 20 針的管腳用來連接電源和數(shù)字I / O 口。它所支持的 A GPS （輔助全球定位系統(tǒng)）功能使首次定位，即使信號(hào)很差的條件下也能快速定位。即使在室內(nèi)和其他弱信號(hào)環(huán)境 ANTARIS 174。 4 GPS 引擎也能提供高導(dǎo)航性能?；谛l(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的 WAAS ， EGNOS 系統(tǒng)和 MSAS 系統(tǒng)的充分支持。他所具有的高性能和靈活性即履行了低成本就像快速和簡(jiǎn)單的插件集成系統(tǒng)一樣。它具有最高 4Hz 的刷新速率，定位誤差： （CEP）、 （SEP ），最高移動(dòng)速度為 515m/s,可以滿足設(shè)計(jì)要求。具體數(shù)據(jù)如表 1 和表 2 所示，管腳排列如表 4 所示 [4]。 GSM 模塊 TC35I 的技術(shù)介紹TC35i模塊主要特性與技術(shù)指標(biāo)包括以下幾點(diǎn)： ①頻段為雙頻GSM900MHz和GSMl800MHz (phase 2/2+)；②支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真；③高集成度(36mm)； ④質(zhì)量為9g；⑤電源電壓為單一電壓~；⑥ 可選波特率 300bps~115kbps，動(dòng)波特率 ~115kbps；⑦電流消耗——，空閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)為300mA(平均)， 峰值；⑧溫度范圍 ——正常操作20℃~+55℃，存放30℃~+85℃；⑨SIM電壓為83V/?？梢詽M足設(shè)計(jì)要求 [8]。目前，國內(nèi)已經(jīng)開始使用的GSM模塊有Fal的A2D系列、Wavee的WMO2系列、西門子的TC35系列、愛立信的DM10/DM20系列、中興的ZXGM18系列等，而且這些模塊的功能、用法差別不大。其中西門子的TC35 系列模塊性價(jià)比很高，并且已經(jīng)有國內(nèi)的無線電設(shè)備入網(wǎng)證。所以本設(shè)計(jì)選用的是西門子TC35系列的TC35i。這是西門子推出的最新的無線模塊，功能上與TC35兼容，設(shè)計(jì)緊湊，大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。 TC35i與GSM2/2+兼容、雙頻(GSM900/GSMl800)、 RS232數(shù)據(jù)口、符合ETSI 標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705，且易于升級(jí)為GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計(jì)。TC35i有40個(gè)引腳，通過一個(gè)ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)連接器引出。這40個(gè)引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。第1～14腳為電源部分：1～5為電源電壓輸入端Vbatt+，6～10為電源地GND ，112為充電引腳，13為對(duì)外輸出電壓( 共外電路使用)，14為ACCUTEMP接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。24～29為SIM卡引腳，分別為CCIN、 CCRST、CCIO 、CCCLK、CCVCC 和CCGND。33～40為語音接口，用來接電話手柄。131和32腳為控制部分：15為點(diǎn)火線IGT(Ignition)，當(dāng)TC35i通電后必須給IGT一個(gè)大于100ms低電平，模塊才啟動(dòng)；30為RTC backup，31為Power down，32為SYNC 。1623為數(shù)據(jù)輸入/輸出，分別為DSR0、 RING0、RxD0、 TxD0、CTS0 、RTS0、DTR0和DCD0。 語音報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化的語音報(bào)站可以減輕司機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，這部分電路采用了語音芯片ISD4004，與普通的錄音/重放芯片相比，ISD4004 具有如下特點(diǎn)：ISD4004 是美國ISD 公司制造的一種新款語音芯片。與ISD其它系列語音產(chǎn)品不同的是，ISD4004是一種微控制器“從”設(shè)備，而“ 主”控制器可以是內(nèi)置有SPI兼容接口的微控制器，也可以用I/O 仿真SPI通信協(xié)議。ISD4004 系列工作電壓為3V ，單片錄放時(shí)間為8～16 分鐘，音質(zhì)好，適用于移動(dòng)電話及其它便攜式電子產(chǎn)品中。該芯片采用CMOS 技術(shù)，內(nèi)含振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片的所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口（SPI）送入。ISD4004 采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“ 金屬聲” 。采樣頻率可為 ， ，頻率越低，錄放9時(shí)間越長(zhǎng)，音質(zhì)則有所下降， 片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存100 年（典型值），反復(fù)錄音10萬次。最后，ISD4004開發(fā)應(yīng)用具有所需外圍電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。其中的語音以事先制作電路，錄入其中，所以，在電路板上，只有放音電路。語音輸出通過音頻放大電路，接到揚(yáng)聲器，從而實(shí)現(xiàn)語音報(bào)站功能（功率放大電路沒有設(shè)計(jì)）。該部分電路如圖4所示。 其他電路設(shè)計(jì)為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，系統(tǒng)供電由車輛的蓄電池和系統(tǒng)備用電池共同完成。正常情況下由車輛蓄電池經(jīng)過限流穩(wěn)壓后給系統(tǒng)供電，當(dāng)蓄電池電量低或者不能正常供電時(shí)，這樣可以避免因停電造成的系統(tǒng)初始化（RCB4H冷啟動(dòng)需要43s），并可以保留系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)。另外，語音芯片電源的典型值為3V，~，電池電壓為~，~ ，~8V，AT89S52的工作~ 等電器因素都要考慮。在這里，顯示電路主要用來給司機(jī)和乘客提供時(shí)間和日期，顯示系統(tǒng)管理消息，高級(jí)的屏幕還可以播放圖片信息?？梢圆捎藐帢O射線管、LED或者LCD屏幕來實(shí)現(xiàn)，鍵盤接口采用4*4矩陣鍵盤；行車記錄儲(chǔ)存器采用可以采用帶有電壓監(jiān)控作用的E 2PROM完成；車速可以從定位信息中提取或者由MCU直接讀取車速。5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) GSM 常用 AT 指令GSM模塊與計(jì)算機(jī)之間的通信協(xié)議是一些AT指令集， AT指令是以AT 作首，字符結(jié)束的字符串，AT指令的響應(yīng)數(shù)據(jù)包在中。每個(gè)指令執(zhí)行成功與否都有相應(yīng)的返回。其他的一些非預(yù)期的信息(如有人撥號(hào)進(jìn)來、線路無信號(hào)等)，模塊將有對(duì)應(yīng)的一些信息提示，接收端可做相應(yīng)的處理。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)借助PortSpyV11串口調(diào)試軟件對(duì)AT指令格式進(jìn)行探究，以發(fā)送AT返回 OK為例。發(fā)送：AT返回值：0D 0A 4F 4B 0D 0A分析上述串口偵聽過程可知，AT指令實(shí)質(zhì)是以字節(jié)發(fā)送，回車符代表指令的結(jié)束，模塊接收到回車符后開始執(zhí)行指令，指令發(fā)送過程中，字節(jié)間允許有任意間隔。模塊接收到指令字節(jié)后，會(huì)立即答復(fù)以相應(yīng)的握手信號(hào)。模塊執(zhí)行指令后的一切返回值（無論指令執(zhí)行后的OK還是報(bào)錯(cuò)信息）都是以不可打印字10符“0D0A”開始和結(jié)束。為了保證通信的可靠性，默認(rèn)情況下模塊回復(fù)收到字符的握手信號(hào)又稱為回顯（Echo），握手機(jī)制能確保指令收發(fā)的可靠性，但在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，通過MCU實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊的控制，需接收?qǐng)?zhí)行AT指令的返回值，并需進(jìn)行必須的字符校驗(yàn)，每發(fā)送一字節(jié)指令后模塊所返回的握手信號(hào)須程控濾除，頻繁的開關(guān)串口中斷，降低了程序的可靠性。為簡(jiǎn)化這一過程，需屏蔽模塊回顯。以下AT 指令可取消回顯：ATEOKATE1//開啟回顯OK在指令后加“ ；amp。W”，可保存設(shè)置，如：ATE0；amp。W//模塊掉電時(shí)能保存屏蔽回顯的設(shè)置。通過前面對(duì)AT指令內(nèi)容及格式的研究發(fā)現(xiàn)，通過以下簡(jiǎn)要AT指令即可實(shí)現(xiàn)終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，如表1所示。 NMEA 0183 語句說明UBLOX 的 GPS 接收器支持基于 NMEA 0183 標(biāo)準(zhǔn)的消息格式，另外還有UBLOX 自己的消息格式標(biāo)準(zhǔn) UBX，以及 RTCM 標(biāo)準(zhǔn)。NMEA 是 National Marine Electronics Association（ 國 際 海 洋 電 子 協(xié) 會(huì) ）縮 寫 ， 同 時(shí) 也 是 數(shù) 據(jù) 傳 輸 標(biāo) 準(zhǔn) 工 業(yè) 協(xié) 會(huì) ， 在 這 里 ， 實(shí) 際 上 應(yīng) 為 NMEA 0 它 是 一 套 定 義 接 收 機(jī) 輸 出 的 標(biāo) 準(zhǔn) 信 息 ， 有 幾 種 不 同 的 格 式 ， 每 種 都 是獨(dú) 立 相 關(guān) 的 ASCII 格 式 ， 逗 點(diǎn) 隔 開 數(shù) 據(jù) 流 ， 數(shù) 據(jù) 流 長(zhǎng) 度 從 30100 字 符 不 等 ，通 常 以 每 秒 間 隔 選 擇 輸 出 ， 最 常 用 的 格 式 為 GGA， 它 包 含 了 定 位 時(shí) 間 ， 緯度 ， 經(jīng) 度 ， 高 度 ， 定 位 所 用 的 衛(wèi) 星 數(shù) ， DOP 值 ,差 分 狀 態(tài) 和 校 正 時(shí) 段 等 ， 其他 的 有 速 度 ， 跟 蹤 ， 日 期 等 。 NMEA 實(shí) 際 上 已 成 為 所 有 的 GPS 接 收 機(jī) 和 最通 用 的 數(shù) 據(jù) 輸 出 格 式 ， 同 時(shí) 它 也 被 用 于 與 GPS 接 收 機(jī) 接 口 的 大 多 數(shù) 的 軟 件包 里 。NMEA 的消息格式如下：$[GP 消息名]，[消息內(nèi)容]*[校驗(yàn)位]CR/LF [11]每一條消息都是由‘$’開頭，每一位都是 ASCII 字符，其中校驗(yàn)位是‘$’與‘*’之間所有 ASCII 字符的異或。常用標(biāo)準(zhǔn)的 NMEA 消息有：GGA GPS fix data Global positioning system fix data——GPS 固定數(shù)據(jù)信息GLL Geographic position latitude/longitude ——時(shí)間和位置信息11GSA GPS DOP and Active satellites. ——衛(wèi)星信息和位置偏差GSV GPS Satellites in View GNSS satellites in view ——所用衛(wèi)星信息RMC Remended Minimum data ——推薦最短數(shù)據(jù)信息VTG Course over ground and Ground speed.——速度信息 ZDA Time and Date – 時(shí)間日期信息 GBS GNSS Satellite Fault Detection GNSS Satellite Fault Detection DTM Datum Reference Datum Reference TXT Text Transmission ASCII Text Transmissions, such as software version, etcGPQPolls a standard NMEA message——引出一條標(biāo)準(zhǔn) NMEA 消息RMC 的消息格式為：$GPRMC,hhmmss,status,latitude,N,longitude,E,spd,cog,ddmmyy,mv,mvE,mode*csCRLFHhmmss—— UTC 時(shí)間（前面的 0 也發(fā)送）Status——A 有效，V 無效Latitude—— 緯度（度分格式，前面的 0 也發(fā)送）N