【文章內(nèi)容簡介】 可靠性不 高 的缺點，在充分研究該系統(tǒng)各要素的基礎(chǔ)上，以微控制器 STC12C5A60S2 為核心，通過該處理器的串口和各個數(shù)字 IO 端口分別實現(xiàn)對 GSM/GPS 模塊的控制和對汽車防盜器的驅(qū)動，并利用 GSM 模塊實現(xiàn)與車主和監(jiān) 控中心的交互，實現(xiàn)對汽車的跟蹤定位功能和防盜防搶功能，也可將傳統(tǒng)的汽車防盜器改造為新興的 11 無線網(wǎng)絡(luò)汽車防盜系統(tǒng) [17]。內(nèi)容具體如下： (1)通過與 單片機 系統(tǒng)的結(jié)合可將傳統(tǒng)的汽車防盜器改造為具有遠程監(jiān)控功能的無線網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng)。 (2)根據(jù) GSM 網(wǎng)絡(luò)相應的通訊協(xié)議，構(gòu)建一個與監(jiān)控中心、車主和汽車之間的交互平臺。 (3)結(jié)合全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) (GPS)，實現(xiàn)對汽車當前的位置、速度等信息進行實時監(jiān)控 [20]。 系統(tǒng)框圖如下 圖 11 系統(tǒng)框圖 主要工作 針對課 題 的要求，我的工作應有如下部分： 1．由于本課題要用到許多芯片和模塊，應先熟悉這些模塊的功能和用法，如 STC12C5A60S2 單片機模塊、 Gstargs89 模塊 以及 SIM300 模塊的性能特點。 2．因要模擬 GPS 的數(shù)據(jù)操作，故要熟悉 GPS 的定位原理、 GPS 數(shù)據(jù)接收格式及其壓縮方法。 3．由于本課題的通信方式采用短消息的方式通信，應 熟悉 短消息的知識、短消息格式及其數(shù)據(jù)接收壓縮原理。 4 熟悉 控制 Gstar GS89 的 AT 指令知識，特別是控制短消息的 AT 指令格式。 5．本課題要做出硬件電路 ，要熟練應用 PROTEL 軟件。 6．要熟練應用單片機的開發(fā)系統(tǒng)，如仿真器、編程器及其軟件的應用。本課題的開發(fā)使用的是 Keil uVision4 編程器。 7．編寫出應用程序。 8．硬件電路的制作。 [16] UART0 UART1 GPS 模塊 CUP 串行口控制模塊 GSM 模塊（ sim300） GSM網(wǎng)絡(luò) 12 第二章 系統(tǒng)用到的主要芯片及模塊介紹 STC12C5A60S2 介紹 芯片介紹 STC12C5A60S2 單片機 是 宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機器周期 (1T)單片機 ,是高速 /低功耗 /超強抗干擾能力的新一代 8051 單片機 ,指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 80511,但速度快 812 倍。內(nèi)部集成了 MAX810 專用復位電路 ,2 路 PWM,8路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換 (250K/S),針對電機控制 ,強干擾場合 [1]。 主要特性 .高速： 1 個單時鐘 /機器周期，增強型 8051 內(nèi)核，速度比普通的 8051 快 812倍， .寬電壓： — . 增加第二復位功能腳（高可靠復位，可調(diào)整復位門檻電壓，頻率小于 12MHZ時無需此功能 增加外部掉電檢測電路， 可在掉電是及時把數(shù)據(jù)存進 EEPROM,正常工作時無需操作 EEPROM 低功耗設(shè)計：空閑模式（可由任意一個中斷喚醒） 低功耗設(shè)計：掉電模式（可由外部中斷喚醒），可支 持下降沿 /上升沿和遠程喚醒 工作頻率： 035MHz，相當于普通的 8051:0420MHz 時鐘：外部晶體和內(nèi)部 RC 振蕩器可選在 ISP 下載編程用戶程序時設(shè)置 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K 字節(jié)片內(nèi) Flash 程序存儲器，擦寫次數(shù) 100000 次以上 芯片內(nèi) EEPROM 功能，擦寫次數(shù) 100000 次以上 ISP/IAP,在系統(tǒng)可編程 /在應用可編程 ，無需編程器 /仿真器 8 通道， 10 位高速 ADC，速度可達 25 萬次每秒， 2 路 PWM 還可當 2 路 D/A 13 使用 2 通道捕獲 /比較單元（ PWM/PCA/CCP） 4 個 16 位定時器兼通普通的 8051 定時器 T0/T1,2 路 PWM 實現(xiàn) 2 路定時器 可編程時鐘輸出功能， T0 在 輸出時鐘， T1 在 輸出時鐘， BRT 在 輸出時鐘 高速 SPI 串行通道端口 全雙工異步串行通信（ UART） ,兼容普通的 8051 串口 先進的指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通的 8051 指令集，有硬件 乘法 /除法指令 通用的 I/O 口（ 36/40/44） [1] 管腳圖如圖 21 所示 圖 21 STC12C5A60S2 VCC:供電 電壓 GND:接地 P3 口： P3 口的 — 、 P3． 7 是內(nèi)部帶有上拉電阻的 7 個雙向 I/O 引腳。P3． 6 用于固定片內(nèi)比較器的輸出信號并且它作為一通用 I/O 引腳而不可訪問。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。當 P3 口引腳寫入 1 時，它們被內(nèi)部上 14 拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時，被外部拉低的 P3 口引腳將用上拉電阻而流出電流 [2]。 P3 口也可作為 STC12C5A60S2 的一些特殊功能口，如下所示： 口管腳備選功能 P3. 0RXD(串行輸入口 ) 39。rxD(串行輸出口 ) (外部中斷 O) (外部中斷 1) TO(記時器 0 外部輸入 ) T1(記時器 1 外部輸入 ) P3 口同時為閃存編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 XTALI：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 [14]。 3．振蕩器特性： XTALI 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi) 15 圖 STC12C5A60S2 封裝 尺寸圖 UNIT A A1 max A2 min b b1 c D E e e1 L mm inches ME MH W Z max 表 封裝尺寸大小 ．振蕩器特性 XTALI 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖 的高低電平要求的寬 16 度。 Gstar GS89 模塊 GPS 模塊的價格越來越平民化，讓越來越多的產(chǎn)品嵌入了 GPS 模塊，電子愛好者學習研究 GPS 模塊也不再是奢侈的事 , GPS 是電子愛好者非常熱衷的一個話題， GPS 在民用 、 軍用 、 航海航天領(lǐng)域都有廣泛的應用 ， 許多登山戶外活動愛好者也都配備有 GPS 設(shè)備，用于野外導航 。 我研究 的 GPS 模塊采用的是 Gstar GS89 GPS MODULE 模塊。 GPS 模塊就是集成了 RF 射頻芯片、基帶芯片和核心 CPU，并加上相關(guān)外圍電路而組成的一個集成電路。目 前 GPS模塊的 GPS 芯片大部分還是采用全球市占率第一的 SIRFIII 系列為主。由于GPS 模塊采用的芯片組不一樣，性能和價格也有區(qū)別，采用 SIRF 三代芯片組的 GPS 模塊性能最優(yōu)，價格也要比采用 MTK 或者 MSTAR 等 GPS 芯片組的貴很多。 GStar89 是一個高效能、低耗電的智能型衛(wèi)星接收模塊或稱 作 衛(wèi)星接收引擎，它采用美國瑟孚 SiRF star III 公司所設(shè)計的第三代衛(wèi)星定位接收芯片，是一個完整的衛(wèi)星定位接收器具備全方位功能 [19]。 Gstar GS89 芯片如圖 23 所示， 圖 Gstar GS89 芯片 Gstar GS89 參數(shù)介紹 17 名稱 主要參數(shù) 名稱 主要參數(shù) 芯片組 SIRF3 定位精度 位置： 10 米圓周誤差（ CEP） 靈敏度 159DB 速度： 小于 515 米 /秒 功耗 搜索時： 45mA 時間： 1 微秒 定位后： 35mA 使用范圍 海拔高度： 小于 18000 米 外觀尺寸 (長 ) (寬 ) x3 (高 ) mm 速度： 小于 515 米 /秒 重量 7克 輸出格式 TTL 操作 溫 度 攝氏 – 40176。 C +80176。 C 數(shù)據(jù)輸出(nmea0183) GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG,GPGLL可選 . 儲存 溫 度 攝氏 – 45176。 C +85176。 C 地球坐標系 WGS84 工作電壓 +/ 5%V（ VDC） 傳輸速率 4800， 9600， 38400可選 衛(wèi)星通道 20 天線連接方式 外接天線 定位資料更新 一秒 備用電池 無 定位時間（平均值） 熱啟動： 1 秒 模塊連接方式 貼片 暖啟動： 38秒 冷啟動： 42秒 表 22 Gstar GS89 參數(shù) Gstar GS89 引腳介紹 Gstar GS89的引腳如圖 24 所示。 18 圖 24 Gstar GS89的引腳圖 管腳名稱 及其功能介紹 1. VCC_3V3（ 直流電壓輸入 管腳 1） 這是 GPS系統(tǒng)直流電壓輸入引腳，它為模塊提供 的直流電壓。 2. GND（接地 管腳 2 1016 30）這是模塊的接地引腳 . 3. Boot（啟動模式 管腳 3）為編程閃光設(shè)置此管腳為高電平 .VIH:— ,VIL:— 4. RXA(串行端口 A 管腳 4) 這是主要的接收 通道，主要用來接收來自SIRF 演示的軟件或者用戶編寫的軟件 命令，VIH:— ,VIL:— 。 5. TXA(串行端口 A 管腳 5) 這是輔助的接收器通道，主要用來將啟用DGPS 導航版輸入差異跟正， VIH:— ,VIL:小于 。 6. RXB(串行端口 B 管腳 6) 這是主要的傳播渠道，主要用來輸出導航以及 SIRF 提供或者 用戶編寫的軟件的數(shù)據(jù)， VIH:— ,VIL:小于 。 7. TXB(串行端口 B 管腳 7) 為用戶的應用程序（當前未使用）VIH:— ,VIL:— 。 19 8. RF_ON(指示射頻部分電壓狀態(tài) 管腳 9) VOH= ,VOL=0V. 9. GPS_RF_IN(GPS 信號輸入端 管腳 17) 此管腳接收 GPS 信號 ，在 PCB天線之間的線（或者天線連接器）必須是可控制的連接線（ 微帶在 50Ω @） 10. V_ANT_IN(接收為 活動天線的 提供的 偏見電壓 管腳 19) 此管腳是為外部直流電源活動保留的天線，如果使用 活動天線， 20針必須連接到 19針，如果使用 或者 5V 的有源天線，此 管腳必須連接到 或者 5V 的電源。 如果必須使用外接電源 ，電流 ≦ 100mA 和電壓 ≦ 12V， 11. VCC_RF_OUT(提供天線的偏見電壓 管腳 20) 這個管腳能夠為活動天線提供 @30mA 的直流電源。 12. Reset（重置 管腳 22） 這個管腳為這個模塊提供重置電壓，它能夠使這模塊重置并開始接收數(shù)據(jù) ，如果不使用，他可能保持打開狀態(tài)。 13. PPS(每秒一個脈沖 管腳 29)在 GPS 同步時間下 從模塊中提供每秒一個脈沖 在小電源模式下不可使用 VIH:— ,VIL:— 。 14. V_RTC_3V3(備用電池 管腳 21) 當主電流移除時提供備用電源的備用電池， 電流小于 10mA， 電壓 。 15. GPIO 在這論文中為用到，不介紹。 [13] . Gstar GS89 的封裝 20 圖 2 5 Gstar GS89 的封裝圖 Gstar GS89 的 PCB 畫板封裝如圖 25 所示。 . Gstar GS89 應用 目前此模塊主要用在 汽車導航 ， 個人定位和導航 ， 船用導航 ， 時間應用 。 21 sim300模塊 簡介 SIM300 是一款三頻段 GSM/GPRS 模塊，可在全球范圍內(nèi)的 EGSM 900MHz、 DCS 1800MHz、 PCS 1900MHz 三種頻率下工作，能夠提供 GPRS 多信道類型多達 10 種 ，并且支持 CS CS CS3 和 CS4 四種 GPRS 編碼方案。 SIM300 結(jié)構(gòu)小巧，外形尺寸僅 40mm*33mm*，幾乎可滿足所有對產(chǎn)品尺寸有要求的工業(yè)應用，比如智能電話，掌上電腦和其他移動設(shè)備。模塊與移動應用設(shè)備通過一個 60 引腳的板板連接器相連，它提供了除了 RF 天線接口的其他所有模塊與開發(fā)板的硬件接口。 SIM300