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正文內(nèi)容

基于gps和gprs的車輛定位系統(tǒng)畢業(yè)論文(參考版)

2025-03-02 09:48本頁面
  

【正文】 104C32D8104C2939nHL2105C31LED41KR22GPS模塊TXD3RXD3布線需盡量靠近天線RTIN1GND2GND3GND4VRTC5GND6BOOT7GND8GND9GND10VDD11GND12RESET13GND14GND15V2816GND17PEN18。 L N AS W AF i l t e rM T 3 3 1 8 F B a c k u pR e g u l a t o rR T C X T a l R e s e t C i r c u i tT C X O M a i n R e g u l a t o r 圖 39 GS92MJ 模塊結(jié)構(gòu)框圖 產(chǎn)品規(guī)格 : 接收碼 : L1, C/A 碼 更新速率 : 1HZ 芯片內(nèi)建 200,000 個衛(wèi)星追蹤運算器 運算程 序: ARM7/TDMI 處理速度: 49 MHZ 內(nèi)建閃存 : 4Mb 最低追蹤信號感度: 164dBm 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 28 定位精度 位置: 10 米圓周誤差( CEP) 支持通訊協(xié)議: NMEA0183 版本規(guī)格輸出 工作電壓: 操作電流:低于 30mA (無天線 ) GPS 模塊設(shè)計 針對所選用的 GPS 模塊設(shè)計相應(yīng)的電路, GPS 模塊通過串口與 STM32的 USART 3 相連,完成定位信息的傳輸;通過在 GPIO1 引腳外接一個 LED發(fā)光二極管,來指示 GPS 模塊的工作狀態(tài)。 是一個完整的衛(wèi)星定位接收器具備全方位功能,能滿足專業(yè)定位的嚴(yán)格要求與個人消費需求 [12]。 USB 接口定義如表 34 所示: 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 26 表 34 USB 接口定義 管腳號 信號名 I/O 描述 8 GND P 地 9 USB_D I/O USB 數(shù)據(jù)線 10 USB_D+ I/O USB 數(shù)據(jù)線 11 VBUS P USB 電源 GPRS 模塊整體電路 GPRS 模塊:針對所選用的 GPRS 模塊設(shè)計相應(yīng)的電路, GPRS 模塊通過串口與 STM32 處理器的 USART 2 相連,通過 SPI 接口與 SIM 卡相連,并把 GPRS 模塊的語音接口連出來,組成一個功能齊全的電路; 主框圖電路如圖 38 所示: EM310 無線 GPRS 單元SIMCLKSIMIOSIMRSTLPGEM310IGT104C13104C16330RR15104C14MIC2SIMGNDMICBIASMIC1_PMIC1_NSPK_NSPK_PEAR_PEAR_NSIMVCCEM310Batt+26Batt+27Batt+28Batt+29Batt+30GND21GND22GND8GND23GND24NC5SIM_RST4SIM_DATA3SIM_CLK1SIM_VCC2SIM_GND6NC7USB_D9USB_D+10VBUS11NC12LPG13NC14/RXD15NC16/TXD17VDD_RTC18NC19NC20GND25VDD_IO31/RING32/DSR33/RTS34/DTR35NC36/CTS37NC38/DCD39DTU_RST40/IGT41GND42MICN1(MIC2)43MICP1(MICBIAS)44MICP2(MIC1_P)45MICN2(MIC1_N)46EPN1(SPK_N)47EPP1(SPK_P)48EPP2(EAR_P)49EPN2(EAR_N)50EM310ANTU3U2TXU2RXE1AntennaBT1BatteryGNDVCC_4VRINGGNDGNDGNDGND 圖 38 主框圖電路 GPS 模塊硬件設(shè)計 GPS 模塊采用韓國 GSTAR GS92MJ 模塊 , 韓國 GSTAR GS92MJ 是第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 與開發(fā) 27 一個高效能、低耗電的智能型衛(wèi)星接收模塊或稱做衛(wèi)星接收引擎 。如果不使用電池,也可以外接電容,電容的容值大小決定了在 VBAT 不在位時實時時鐘的持續(xù)時間。當(dāng) VBAT 在位時,實時時鐘可以通過 VBAT 供電;當(dāng) VBAT 不在位時,VDDRTC 為實時時鐘提供備用電源。并且在模塊的電源端口處并聯(lián)一個 1mF 以上的蓄能電容,推薦添加 以上的電解電容。要求外部電源能夠提供 GSM 以最大發(fā)射功率發(fā)射時所需的電流。 50PIN B2B 連接器為外部供電電源輸入提供 5 個 VBAT 管腳和 5 個 GND 管腳,模塊在使用時,務(wù)必保證全部管腳都得到有效使用。 EM310 GSM 模塊電源接口管腳定義如表 33 所示: 表 33 電源接口示意圖 管腳號 信號名 I/O 描述 參數(shù) 26~ 30 VBAT P 電源 ~ ,當(dāng)模塊以 最大功率發(fā)射時,電源供電電流將達(dá)到瞬時 左右, VBAT 電壓將會有跌落,但必須保證供電電壓最小值不能低于 。電路如圖 37 所示。電容要盡可能的靠近音頻連接器燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 24 放置,避免靜電放電對音頻通路造成損壞。電容要盡可能的靠近音頻連接器放置,避免靜電放電對音頻通路造成損壞。管腳定義如表 32 所示: 表 32 音頻接口定義表 管腳號 信號名 I/O 描述 49 EARP O 第一路音頻輸出信號正端 50 EARN O 第一路音頻輸出信號負(fù)端 45 MIC1P I 第一路音頻輸入信號正端 46 MIC1N I 第一路音頻輸入信號負(fù)端 48 SPKP O 第二路音頻輸出信號正端 47 SPKN O 第二路音頻輸出信號負(fù)端 43 MIC2 I 第二路音頻輸入信號,單端 44 MICBIAS P 第二路 MIC 的偏置電壓 (1) 第一路音頻接口 第一路音頻輸入輸出通道 (MICP、 MICN; EARP、 EARN),全部為差分信號, PCB 布線時必須滿足差分信號走線要求,并且走線要 盡可能短,避免射頻信號對音頻產(chǎn)生干擾。 EM310 GSM 模塊 SIM 卡接口 ESD 防護(hù)電路如下圖 35 所示 , 其中圖中的 TVS(瞬態(tài)電壓抑制二極管 )要盡量靠近 SIM 卡座放置, 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 與開發(fā) 23 15234SIMCLKSIMVCCSIMIOSIMRSTTVS 保護(hù) 圖 35 SIM 卡接口 ESD 防護(hù)電路 音頻接口 EM310 模塊提供兩路模擬音頻輸入輸出接口。 表 31 SIM 卡接口定義表 管腳號 信號名 描述 1 SIMCLK SIM 卡時鐘 2 SIMVCC SIM 卡電源 3 SIMIO SIM 卡數(shù)據(jù) 4 SIMRST SIM 卡復(fù)位 6 SIMGND SIM 卡地 為了滿足 3GPPTS 協(xié)議及 EMC 認(rèn)證的要求,建議 SIM 卡座應(yīng)該距離模塊接口較近的位置避免因走線過長,使波形嚴(yán)重變形,從而影響信號的通信。 Q1470RR21LED3GNDVCC_4V1KR23RING 圖 34 RING 管腳驅(qū)動 lED 電路 SIM 卡接口 EM310 GSM 模塊基帶處理器集成了符合 ISO 78163 標(biāo)準(zhǔn)的 SIM 卡接口,通過 PCB 走線連接到模塊 B2B 連接器上,為外部 SIM 卡座提供SIM 卡接口信號。 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示 EM310 GSM 模塊在接到短信息時, RING 管腳會輸出 150ms 低電平,波形如圖 32 所示; 1 5 0 m s 圖 32 收到短消息指示 EM310 GSM 模塊在接到語音呼叫時, RING 管腳會輸出 1s 低電平 4s 高電平,周期變化。使用 2 線制串口時推薦使用 MAX3232 芯片,模塊的 /RXD 通過 MAX3232 芯片轉(zhuǎn)換后接 DTE 設(shè)備的 RXD 管腳; DTE 設(shè)備的 TXD 通過 MAX3232 芯片轉(zhuǎn)換后接模塊的 /TXD 管腳。 DCE 與 DTE 的連接關(guān)系如圖 31 所示 。 EM310 GSM 模塊通過 UART 接口與外界進(jìn)行串行通信,和 AT 指令的輸入。 EM310 是一款 小體積即插即用 兼容型 GSM/GPRS 通信模塊, 模 塊內(nèi)嵌TCP/IP 協(xié)議棧, 硬件兼容 MC55, 可工作在 EGSM900 和 GSM1800 兩個頻率, 該模塊特性如下 [17]: 工作頻段: EGSM900/GSM1800 雙頻 最大發(fā)射功率 : EGSM900/GT800 Class4(2W) GSM1800 Class1(1W) 接收靈敏度 : =106dBm 協(xié)議:兼容 GSM/GPRS Phase2/2+ 標(biāo)準(zhǔn) SIM 卡接口( 或 3V):兩路模擬音頻接口 GPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù): GPRS CLASS 10 編碼方式 : CS1, CS2, CS3, CS4 最大下行速率: 最大上行速率: EM310 GSM 模塊使用 50PIN B2B 連接器接口方式,為外圍設(shè)備提供以下應(yīng)用接口信號: UART 接口、 SIM 卡接口、音頻接口、電源接口、 USB總線接口、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示接口。 (7) 輔助電路:包括一個 LED 指示燈、兩個鍵盤和一個擴展的 AT24C128燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 20 存儲器,用于終端開發(fā)和調(diào)試用的 JTAG 接口,配合系統(tǒng)的正常工作。 (4) LCD 顯示模塊: 主要涉及 LCD 液晶顯示器和觸摸屏接口的設(shè)計,采用分辨率為 320x240 的 寸的彩色液晶屏,并具有電阻式觸摸屏,為系統(tǒng)的軟件升級提供支持,提供了一個友好的人際接口,更加人性化, (5) 串口模塊:本系統(tǒng)把 USART 1 通過 max3232 引到 DB9 接口上,提供了一個調(diào)試程序、檢測系統(tǒng)運行情況 的手段,還可以與其他系統(tǒng)進(jìn)行通信,進(jìn)而完成更加復(fù)雜的功能,也為以后的軟件升級提供接口。 根據(jù)此設(shè)計功能要求 嵌入式硬件平臺 需要下面幾個模塊電路: GPRS 模塊 、 GPS 模塊、STM32 處理器模塊、 LCD 顯示模塊、串口模塊、電源模塊、輔助電路等模塊; (1)GPRS 模塊 : 針對所選用的 GPRS 模塊設(shè)計相應(yīng)的電路, GPRS 模塊通過串口與 STM32 處理器的 USART 2 相連,通過 SPI 接口與 SIM 卡相連,并把 GPRS 模塊的語音接口連出來, 組成一個功能齊全的電路; (2)GPS 模塊 : 針對所選用的 GPS 模塊設(shè)計相應(yīng)的電路, GPS 模塊通過串口與 STM32 的 USART 3 相連,完成定位信息的傳輸; (3) STM32 模塊:完成 STM32 處理器必備的復(fù)位電路、電源濾波電路、晶振電路 、電池供電電路 等。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 18 圖 25 電源框圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計思想和框架結(jié)構(gòu),然后在介紹總體的基礎(chǔ)上分別介紹了系統(tǒng)設(shè)計所需要的關(guān)鍵技術(shù),如 GPRS 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通信原理, GPS 的定位原理和所工作做得環(huán)境與要求,最后介紹了所用到的 STM32處理器的 的主要功能外設(shè)和工 作模式等知識,為下面的軟件和硬件設(shè)計做準(zhǔn)備。當(dāng) VDD 下降到 PVD 閥值以下和 (或 )當(dāng) VDD 上升到 PVD 閥值之上時,根據(jù)外部中斷第 16 線的上升 /下降邊沿觸發(fā)設(shè)置,就會產(chǎn)生 PVD 中斷。電源控制 /狀態(tài)寄存器 (PWR_CSR)中的 PVDO 標(biāo)志用來表明 VDD 是高于還是低于 PVD 的電壓閥值。 用戶可以利用 PVD 對 VDD 電壓與電源控制寄存器 (PWR_CR)中的PLS[2:0]位進(jìn)行比較來監(jiān)控電源,這幾位選擇監(jiān)控電壓的閥值。 (3) 待機模式:調(diào)節(jié)器停止供電。根據(jù)應(yīng)用方式它以 3種不同的模式工作 : (1) 運轉(zhuǎn)模式:調(diào)節(jié)器以正常功 耗模式提供 電源(內(nèi)核,內(nèi)存和外設(shè)) 。當(dāng)主電源 VDD 掉電后,通過 VBAT 腳為實時時鐘 (RTC)和備份寄存器提供電源。 電源 STM32 的工作電壓 (VDD)為 ~ 。 內(nèi)嵌的自舉程序用于通過 USART1 串行 接口對閃存存儲器進(jìn)行 重新
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