【正文】 用。電源的輸出功率應大于實際功率的50%100%。在汽車里，常會產生電壓波動，引起不可忽視的電壓干擾信號，甚至燒壞其它芯片。系統(tǒng)采用電源模塊MIC29300_5V和MIC29150_5V具有效率高、體積小、輸入電壓范圍寬等優(yōu)點。2．正確、良好的接地系統(tǒng)和屏蔽系統(tǒng)我們在PCB板制作的過程中對數字地、模擬地的布局進行考慮。為了避免車輛其它電器設備對我們的系統(tǒng)產生影響（它可能導致程序跑飛等異常狀況），我們考慮將系統(tǒng)用金屬盒屏蔽起來，外殼和大地相連接，以減少外界的輻射干擾。3．其他措施PCB板布局、布線的好壞直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，PCB板可能需要多次設計、制版、調試之后才能達到要求。良好的軟件設計也可以大大提高系統(tǒng)的可靠性。第4章 外圍設備設計為了方便用戶，創(chuàng)造友好的人機界面，提高產品競爭力，系統(tǒng)設計了紅外電話手柄和LCD顯示屏。紅外電話手柄提供語音接口及撥打電話號碼功能。紅外電話手柄包括紅外撥號器（紅外發(fā)射器、鍵盤、LED顯示屏）、紅外接收器、音頻放大電路、麥克風、耳機接口。 紅外手柄結構圖 紅外發(fā)射器 紅外發(fā)射器的編碼主要有以下兩種編碼格式。第一種格式為1919011621格式；第二種為3010格式。下面分別具體介紹這兩種編碼格式。 第一種格式以1621為例，當按下?lián)芴柶魃系哪硞€按鍵時，撥號器將發(fā)射出一幀數據，幀數據的編碼格式由三部分組成：引導碼、客戶碼、和數據碼。 1621幀數據格式對于一個發(fā)射器來說，每個按鍵所發(fā)射的幀數據的客戶碼總是一樣的，有區(qū)別的只是數據碼。其中9012和1911621格式的唯一區(qū)別就是引導碼的高電平寬度不一樣，1913和1621格式為9ms。幀結構中的客戶碼和數據碼各有兩個字節(jié)，第一個字節(jié)和第二個字節(jié)互為按位取反，其中客戶碼的高4位與低4位又互為按位取反，如幀結構OFF0AA55。‘0’碼和‘1’碼的結構見圖2，‘0’ 、‘1’碼由 。碼元的高電平信號采用38KHz矩形波（載波）調制發(fā)射，載波占空比（Duty）為1/3，低電平無信號發(fā)射。 1621格式碼元第二種格式3010與第一種格式截然不同，它是以信號脈沖的上升沿和下降沿來分別表示‘1’碼和‘0’碼的。，每一幀由起始位、擴展位、翻轉位、系統(tǒng)位和數據位組成。碼元高電平也是采用38kHz載波調制發(fā)射。 3010數據幀格式 3010格式碼元 1621數據幀 前面介紹了紅外撥號器的編碼格式，下面用單片機來設計紅外發(fā)射器。單片機使用AT89C2051，晶振為12MHz。我們僅使用了單片機的一個I/O口，且不必加任何驅動電路。當要發(fā)射信號比如‘0’碼，碼元的高電平時就是載波信號，不發(fā)射信號。，由于單片機最多只能精確到1微秒，經實踐，載波周期取27微秒時發(fā)射信號最穩(wěn)定，發(fā)射距離大于8米。紅外線的載波周期一定要精確到微秒，否則發(fā)射距離極近且容易誤碼，而碼元電平的寬度可允許大到80微秒的誤差。對于用C51編的程序．可以計算其匯編代碼，從而得到其載波周期。也可采用循環(huán)延時的方法來產生載波，用斷點法來調式。通常使用的Keilc編譯器都有程序調式功能，調式程序時啟動定時器0，并設為方式1，不必開放中斷，在產生載波的循環(huán)子程序里設置一個斷點，當程序第一次運行到斷點時，記下計數器的值，接著繼續(xù)運行程序，再只次運行到斷點時又記下計數器的值，兩值相減就是載波周期了，反復改變延時時間直至載波周期為27微秒。算出周期后，用示波器測量看周期是否準確。 紅外發(fā)射器電路原理圖 鍵盤 撥號器鍵盤采用貼膜按鍵，用C51編寫4*4鍵盤掃描程序及紅外發(fā)射程序。當對鍵盤進行掃描時首先進行全掃描，即先將全部行線置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)，只要有一行電平為低，則表示有鍵按下。然后進行逐行掃描，即依次將行線置為低電平（在置某根行線為低電平時，其它線為高電平），若某列為低，則表明該列線與置為低電平的行線交叉處的鍵按下。 紅外撥號器4*4鍵盤圖 LED顯示屏 為了顯示撥號器所按的按鍵，用以HT1621為控制器件的LED顯示數字，HT1621是一款128個位元的LCD控制器件，內部RAM直接對應LCD的顯示單元。主控制器與HT1621接口只需4到5根線。內置的省電模式極大的降低了功耗。本文主要介紹用AT89C2051單片機來控制HT1621。對于HT1621，操作之前應該給它發(fā)送標志碼，表明要求工作在哪個狀態(tài)。 HT1621標志位操作狀態(tài)標志碼讀數據110寫數據101讀修改寫數據101控制命令100 讀模式（標志碼：110） 讀模式（讀地址） 寫模式（標志碼：101） 寫模式（寫地址）紅外接收器采用單片機89C2051對紅外線信號進行解碼，一體化紅外線接收頭HL38817內部集成有解調、信號放大和整形等電路，專門接收38KHz紅外信號。在沒有紅外線信號時，其輸出端為高電平，有信號時為低電平，故其輸出信號電平正好與發(fā)射端相反。接收頭輸出的碼元信號電平寬度不一樣，‘0’碼高電平寬度為 ，‘1’碼為 。紅外接收、音頻放大、耳機、音箱等接口都放在～個電路板上，下面將會介紹。 車廂里發(fā)動機聲音、外面雜音也較大，沒有音箱，與監(jiān)控中心語音通訊就會比較吃力，這里用TDA2822M集成功率放大器放大音頻至音箱，物美價廉，聲音宏亮，低音豐富，震撼強烈，毫無交流聲，在嘈雜的車廂里也能清晰聽到語音。監(jiān)控中心有消息時還可以語音提示。如果不想干擾其他人，插上耳機，音頻放大電路的音頻輸入即斷開，音箱聲音自動關閉。 音頻放大電路原理圖系統(tǒng)將耳機、麥克風、紅外接收器、音箱、蜂鳴器等接口都放在一個外圍電路板中，既防止頻繁插拔損壞主電路板，又方便用戶。 LCD顯示屏設計 系統(tǒng)需要LCD顯示屏來顯示監(jiān)控中心發(fā)來的命令、消息。 默認情況下，液晶顯示屏將向用戶顯示一組事先定義好的菜單，用戶可以在沒有監(jiān)控中心要求的情況下選擇菜單將相應的信息發(fā)送至監(jiān)控中心，這組菜單主要用于一般的車況回報和實現(xiàn)部分安全防范功能。監(jiān)控中心可以利用定義好的應用層防議來遠程動態(tài)更新這組菜單。當車載終端接收到監(jiān)控中心發(fā)送的顯示信息時就將該信息顯示在液晶顯示屏上，同時打開液晶屏的背景燈以及令液晶模塊內置的揚聲器發(fā)聲來提醒用戶及時的做出反應。用戶可以隨時利用液晶顯示屏旁邊的信息按鍵來查看己經接收到的信息。最近一次的信息存儲于液晶顯示模塊的AT24C08芯片中，其它歷史信息存儲于車載終端的外部存儲器AT45DB161芯片中。除了利用液晶顯示模塊進行交互外，用戶可以隨時使用紅外線撥號器撥打和接聽系統(tǒng)允許的電話。此時紅外撥號器、麥克風、音箱以及GPRS模塊構成了一般的手提電話。 LCD硬件設計這里用AT89C51RC作處理器，AT89C51RC為ATMEL公司出品的8051體系結構系列8位40引腳單片機芯片，它內部帶有32kbtes的可編程Flash，bytes的RAM，最高時鐘頻率為33MHz，32個I/O引腳，一個UART口。系統(tǒng)用AT24C08存儲菜單和消息，AT24C08為ATMEL公司出品的容量為8Kbits的串行EEPROM，AT24C08有8個引腳，片內地址分為64頁(編號為063)，在本系統(tǒng)中我們使用AT24C08來存放系統(tǒng)要顯示的菜單以實現(xiàn)對菜單的動態(tài)修改。LCD顯示屏我們以LM3033為例，LM3033是深圳Top Way公司生產的基于ST7920控制器的128*68點陣STN型液晶屏，它內置繁/簡體字庫。LM3033帶背光驅動控制部分，可以顯示8ｘ4行1616點陣的漢字。LM3033共有20個引腳。，用來調整液晶屏顯示的對比度。LM3033各個引腳與AT89C51RC相連接的方案請參見AT89C51RC各引腳與外部硬件連接方案。 Light與LM3033的A（第19腳）之間要接一個NPN型三極管以實現(xiàn)對LM3033背光電源的控制。Max232ACPE芯片用來對RS232芯片進行電平轉換以實現(xiàn)AT89C51RC同上位機利用串口進行通訊。CD4013是14引腳雙D觸發(fā)器，在本系統(tǒng)中用于實現(xiàn)按鍵開關控制電源。通過對按鍵的脈沖進行采樣，進而使繼電器斷開或者復合實現(xiàn)對電源的通過開關進行控制。2N7000是Ｎ溝道增強型場效應管，用來連接CD4013與VA78M05，當其引腳2(與CD4013的第13引腳相連)為高電平時2N7000將導通。若為低電平則截止。實現(xiàn)按鍵開關對電源的控制。其引腳的接線情況為：第1引腳與VA78M05的In腳相連，第2引腳與第3引腳同CD4013相連。 LCD電路原理圖1．I178。C總線 在對AT24C08進行編程時要采用I/O端口模擬I178。C總線：I178。C總線是一種串行數據總線，只有二根信號線，一根是雙向的數據線SDA另一根是時鐘線SCL。在I178。C總線上傳送的一個數據字節(jié)由八位組成?？偩€對每次傳送的字節(jié)數沒有限制，但每個字節(jié)后必須跟一位應答位。數據傳送首先傳送最高位（MSB），數據傳送按圖所示格式進行。首先由主機發(fā)出啟動信號“S”（SDA在SCL高電平期間由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑?，然后由主機發(fā)送一個字節(jié)的數據。啟動信號后的第一個字節(jié)數據具有特殊含義：高七位是從機的地址，第八位是傳送方向位，0表示主機發(fā)送數據（寫），1表示主機接收數據（讀）。被尋址到的從機設備按傳送方向位設置為對應工作方式。標準I178。C總線的設備都有一個七位地址，所有連接在I178。C總線上的設備都接收啟動信號后的第一個字節(jié)，并將接收到的地址與自己的地址進行比較，如果地址相符則為主機要尋訪的從機，應在第九位答時鐘脈沖時向SDA線送出低電平作為應答。除了第一字節(jié)是通用呼叫地址或十位從機地址之外，第二字節(jié)開始即數據字節(jié)。數據傳送完畢，由主機發(fā)出停止信號P（SDA在SCL高電平期間由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑?。I178。C總線的協(xié)議如下：（1）總線空閑：SCL和SDA都保持高電平。（2）開始信號：SCL保持高電平的狀態(tài)下，SDA出現(xiàn)下降沿。出現(xiàn)開始信號以后，總線被認為“忙”。（3）停止信號：SCL保持高電平的狀態(tài)下，SDA出現(xiàn)上升沿。停止信號過后，總線被認為“空閑”。（4）總線忙：在數據傳送開始以后，SCL為高電平的時候，SDA的數據必須保持穩(wěn)定，只有當SCL為低電平時才允許SDA上數據信號的改變。2．RS232 系統(tǒng)設計多次使用RS232，下面介紹RS232。本系統(tǒng)采用9針RS232接口。RS232是早期為公用電話網絡數據通信而制定的標準，其邏輯電平與TTL/CMOS電乎完全不同。邏輯”0”規(guī)定為5V～15V之間，邏輯”1”，規(guī)定為5V～15V之間因而在RS232接口與AT89C51RC之間我們采用Max232芯片進行電平轉換。在硬件連接方面，只使用RS232接口的RXD，TXD，GND等三個引腳。RXD與Max232芯片的第13腳相連，TXD與Max232芯片的第14腳相連，AT89C51RC將通過RS232接口與控制中心交換信息。 RS232電路原理圖參考文獻【1】陳慧琴．基于ESCALE AW系列單片機的GPS車載終端的設計與研究[M]．天津：天津工業(yè)大學，2008．【2】肖杰．車載監(jiān)控系統(tǒng)關鍵技術的研究與實現(xiàn)[M]．武漢：武漢理工大學，2008．【3】劉基余．GPS衛(wèi)星導航定位原理與方法[M]．北京：科學出版社，2003．【4】牛魚龍．GPS知識與應用[C]．深圳：海天出版社，2005．【5】鄧芯蕊．一種基于GPS／GPRS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[M]．哈爾濱：哈爾濱工程大學，2006．【6】史久根，張培仁，陳真勇．CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)設計[P]．北京：國防工業(yè)出版社，2004．【7】孫作雷．基于GPS／GPRS的嵌入式車載終端的設計和實現(xiàn)[M]．內蒙古：內蒙古工業(yè)大學，2006．【8】趙紅亮．PPP協(xié)議在GPRS遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[M]．儀器儀表用戶，2008．【9】朱炫鵬．基于GPRS的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應用研究[M]．南京：東南大學，2005．【10】張慧欣．嵌入式汽車自主導航儀[M]．上海：上海大學，2005．【11】徐紹銓，張華海，楊志強等著．GPS測量原理及應用[M]．武漢：武漢大學出版社，2001．【12】周立功，王祖麟，陳明計等著．ARM嵌入式系統(tǒng)基礎教程[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2008．結束語 論文通過對車載GPS的現(xiàn)狀進行分析，設計出了一種車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)，該車載GPS具有結構簡單、價格低廉、使用方便、功能多等優(yōu)點。我開展的工作如下： 1．分析研究車載GPS的目的和意義，介紹GPS和GPRS的相關理論，選擇適當的通訊網絡。 2．對車載GPS的功能進行分析，提出總體的設計方案。 3．選擇適當的CPU、GPS模塊、GPRS模塊、CAN控制模塊、外部FLASH模塊、看門狗模塊等等，并根據相關的功能和芯片手冊設計出相應的電路原理圖等。 4．相對于Linux和WINCE，系統(tǒng)采用的UC/OSⅡ的功能較簡單，特別對圖形、圖像、網絡支持不夠，本系統(tǒng)還不能實現(xiàn)基于電子地圖的實時導航，需要在下一代設計中選用更強大的CPU，例如S3C2410，選用Linux或WINCE，在系統(tǒng)上擴展更大的存儲介質，將電子地圖存儲在車載系統(tǒng)中，配置高級彩色液晶顯示器，可以在車載系統(tǒng)的電子地圖中直接顯示位置信息，進行實時導航。致謝在大學學習的四年里面，不僅是我增長知識的重要時期，而且是我鍛煉動手能力、提高個人素質的重要階段。在這四年中，眾多的良師益友在學習上給我的指導和幫助、在生活上給我的關懷和照顧以及在思想上給我的鞭策和促進，將使我終生受益。衷心感謝我的導師張翠玲老師和霍利敏老師，正是因為張老師和霍老師的悉心指導、嚴格督促和諄諄教誨，我的畢業(yè)論文才得以順利進行。張老師和霍老師淵博的知識，豐富的教學經驗、嚴謹的治學態(tài)度、