【正文】 利用測(cè)定第四顆衛(wèi)星，校正接收機(jī)的時(shí)鐘。 GSM 全球移動(dòng)通訊系統(tǒng) GSM 是英文 Global System of Mobile munication（ 全球移動(dòng)通訊系統(tǒng) ）的簡(jiǎn)稱，是當(dāng)今應(yīng)用最普及的數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)，它已經(jīng)被大多數(shù)國(guó)家接受和使用。 GSM 系 5 統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間的使用標(biāo)準(zhǔn)接口，這就允許運(yùn)營(yíng)商可以自行選擇配件，制造商也可以自行生產(chǎn)專用部件而不必生產(chǎn)整個(gè)系統(tǒng)。 GSM 發(fā)展歷史 1982 年，“移動(dòng)通信特別小組”在歐洲郵政與電信大會(huì)（ CEPT）上成立。 1986 年，歐盟（ EU）各國(guó)首腦同意為 GSM安排 900MHz 頻段。泛歐數(shù)字會(huì)議（ PEDC）在英國(guó)倫敦召開。 1990 年，第一階段 GSM 規(guī)范（ 19871990 年制定）被凍結(jié)，開始 DCS1800 規(guī)范。 2021 年，第一個(gè) GPRS 商用業(yè)務(wù)開通。 2021 年，引入 HSUPA 技術(shù)。短消息服務(wù)是通過手機(jī)發(fā)送和接收有限長(zhǎng)度的文本信息的功能。隨著無線通信技術(shù)的成熟和用戶的增多，短信業(yè)務(wù)將會(huì)變得越來越便宜，使用短信息的應(yīng)用變得越來越普遍。 單片機(jī)技術(shù) 單片機(jī)概念 單片機(jī)就是在一片半導(dǎo)體硅片上集成中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM）、并行 I/O 口、串行 I/O 口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘電路及系統(tǒng)總線的微型計(jì)算機(jī)。 6 單片機(jī)的問世是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)樗恼Q生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。智能儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、家用電器、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、玩具、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品中。單片機(jī)體積小、價(jià)格低、應(yīng)用方便，穩(wěn)定可靠，因此，單片機(jī)的發(fā)展和普及給工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域帶來了一場(chǎng)重大革命和技術(shù)進(jìn)步。由于單片機(jī)本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，因此只要在單片機(jī)的外部適當(dāng)增加一些必要的外圍擴(kuò)展電路，就可以靈活地構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能儀器儀表等。這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)就是在片內(nèi)含有 Flash 存儲(chǔ)器。 89 系列單片機(jī)對(duì)于一般用戶來說，存在下列很明顯的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）內(nèi)部含 Flash 存儲(chǔ)器 這就使得系統(tǒng)在開發(fā)的過程當(dāng)中能夠非常簡(jiǎn)便地進(jìn)行程序的修改和調(diào)試，這不僅大大縮短了系 統(tǒng)的開發(fā)周期，而且在系統(tǒng)工作過程中，能夠有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響數(shù)據(jù)的保存。 （ 3）靜態(tài)時(shí)鐘方式 與其他單片機(jī)相比， 89 系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，所以可以節(jié)省電能，有利于降低移動(dòng)設(shè)備的功耗，使電源更加耐用。 7 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 目前，隨著 GPS 全球定位技術(shù)的開放和普及，基于 GPS 的應(yīng)用越來越普遍。然而在縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，由于監(jiān)控中心的入網(wǎng)費(fèi)用開銷大，還不能被車主接受。本系統(tǒng)在分析了市場(chǎng)上各類汽車防盜器優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，取其精華，去其糟粕，設(shè)計(jì)出了基于 GPS 和 GSM網(wǎng)絡(luò)的新型防盜系統(tǒng)。電子式防盜器的聲光報(bào)警具有阻嚇盜賊的效果，但同時(shí)造成了很大的噪聲污染。 （ 2）油門監(jiān)控功能。 8 （ 3）車門監(jiān)控功能。 （ 4） GSM 短信監(jiān)控。 （ 4） GPS 定位追蹤。 （ 5）內(nèi)置位置信息數(shù)據(jù)庫，無需入網(wǎng)就可以獲得車輛的具體位置。 SD 卡中的數(shù)據(jù)可根據(jù)需求進(jìn)行更新。系統(tǒng)由車載模塊和用戶手機(jī)組成，依靠 GPS 全球定位系統(tǒng)獲取車輛位置信息，依托 GSM 全球移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)手機(jī)對(duì)車載模塊的遠(yuǎn)程 控制和獲取信息。 （ 1）單片機(jī)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)采用 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機(jī)作為主控芯片。 9 穩(wěn) 壓 電 路 S I M 9 0 8從 A T 8 9 C 5 5AT89C52主G P S 模 塊GSM模塊S D 卡位 置 信 息 數(shù) 庫車 門 監(jiān) 控 電 路油 門 監(jiān) 控 電 路聲 光 報(bào) 警 電 路G S M 網(wǎng) 絡(luò)G P S 全 球定 位 系 統(tǒng)用戶手機(jī)車 載 模 塊 圖 31 汽車防盜系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖 ②主機(jī)通過串口控制 SIM908 模塊，完成 GSM 和 GPS 功能的初始化，接收和發(fā)送短信息。 ④ 主機(jī)完成對(duì)車門，油門的檢測(cè)和控制。 ⑥ 主機(jī)通過從機(jī)獲取位置信息。 （ 2） SIM908 模塊 系統(tǒng)采用 SIM908 模塊作為 GPS 和 GSM 模塊。 SIM908 通過串口與單片機(jī)通信。 ②利用 GPS模塊實(shí)現(xiàn)定位功能。 （ 3）穩(wěn)壓電路 系統(tǒng)采用汽車蓄電池為供電電源，利用降壓穩(wěn)壓器件構(gòu)成穩(wěn)壓電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的 +5V 和 + 輸出。 （ 5）其他外圍監(jiān)控報(bào) 警電路。 11 4 系統(tǒng)硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 本系統(tǒng)以汽車蓄電池為主電源，并有備用電池以確?？煽?。汽車蓄電池電壓為 +12V，需要使用降壓和穩(wěn)壓電路進(jìn)行降壓和穩(wěn)壓。 LM2576 相對(duì)普通的三端穩(wěn)壓器是高效的，能夠減少散熱片的面積或者甚至不用散熱器，所以在很多應(yīng)用特別是對(duì)節(jié)能要求很高的移動(dòng)設(shè)備上取代了三端穩(wěn)壓器。 系統(tǒng) +5V 穩(wěn)壓電源電路如圖 41 所示，輸入端接汽車蓄電池 +12V。輸出端接電感可以很好地控制電壓波紋，避免干擾產(chǎn)生。圖 41 系統(tǒng) +5V穩(wěn)壓電路 系統(tǒng)的 + 穩(wěn)壓電路如圖 42 所示。輸入端和輸出端接 電容以濾除高頻波紋，避免干擾產(chǎn)生。 12 圖 42 系統(tǒng) + SIM908 模塊及其外圍電路 SIM908 模塊簡(jiǎn)介 SIM908是希姆通信息技術(shù)有限公司的一款為 全球 市場(chǎng)設(shè)計(jì)，高性能的 GSM/GPRS/GPS三合一模塊。因?yàn)槌叽缰挥?30mm x 30mm x mm，重量只有 ，所以 SIM908 幾乎可以滿足所有用戶的應(yīng)用中對(duì)空間的要求，例如 M2M，智能手機(jī)，掌上電腦，導(dǎo)航儀和其他移動(dòng)設(shè)備。其中 GSM/GPRS 模塊為 4頻模塊，工作頻段為： GSM 850MHz、 EGSM 900MH、 DCS 1800MHz 和 PCS 1900MHz， SIM908 可以自動(dòng)搜尋四個(gè)頻段，也可以通過 AT 指令預(yù)設(shè)頻段。 SIM908 采用 AT指令控制，可以通過串口發(fā)送 AT指令和數(shù)據(jù)。短信息支持 MT、 MO、 CB、 TEXT 和 PDU 模式。 SIM908 模塊引腳圖（俯視圖）如圖 43所示。 ? 串口和調(diào)試口可以幫助用戶輕松地開發(fā)應(yīng)用。可以通過 AT 指令輕松地進(jìn)行配置。 ? 鍵盤和 SPI 顯示接口可以讓用戶靈活地開發(fā)定制應(yīng)用。 SIM908 模塊功能框圖如圖 43所示。 （ 1）電源接口電路 SIM908 模塊供電電壓范圍為 ～ ，采用單電源供電，通過 VBAT 引腳（ 62,62腳）對(duì)模塊進(jìn)行供電。在 VBAT 輸入端接一個(gè) 100uF 旁路電容，用以濾除干擾波紋，電容盡可能靠近 VBAT 引腳。 14 STATUS 引腳（ 52 腳）的信號(hào)用來驅(qū)動(dòng)開機(jī)指示燈。關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，開機(jī)指示燈滅。 圖 44 工作狀態(tài)指示電路 圖 45 開關(guān)機(jī)電路 （ 3）開關(guān)機(jī)電路 SIM908 模塊的啟動(dòng)和關(guān)閉都可以通過拉低 PWRKEY 引腳（ 3 腳）電平持續(xù) 1秒鐘以上，然后恢復(fù)并保持高電平。 當(dāng)短路帽接 1,2腳時(shí)，為手動(dòng)開機(jī)狀態(tài)， SIM908 模塊 通過 S2控制開關(guān)機(jī)。 （ 4） SIM 卡接口電路 STATUS NETLIGHT System SYNC 330R 330R 15 SIM 卡是英文 Subscriber Identity Module（用戶識(shí)別模塊）的縮寫，通常稱為手機(jī)卡或智能卡。 SIM908 通過 SIMDATA（ 17 腳）、 SIMRST（ 18 腳）、 SIMCLK（ 19腳）和 SIMVDD（ 20 腳）和 SIM 卡實(shí)現(xiàn)連接。 SIMRST（ 18 腳）： SIM 卡復(fù)位。 SIMVDD（ 20 腳）： SIM 供電。 SIM 卡接口電路如圖 46所示。 22歐姆電阻串聯(lián)在 I/O口線中用來匹配 SIM908 模塊和 SIM 卡之間的阻抗。 AT89S52 單片機(jī)是一種低功耗高性能的 CMOS 八 位微控制器，使用的指令 和引腳定義 與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 的 80C51 完全 兼容。 AT89S52 單片 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng) 16 提供 了 高靈活、超 高效 的解決方案。 單片機(jī)外圍接口電路包括最小系統(tǒng)電路、油門監(jiān)控電路、車門監(jiān)控電路、聲光報(bào)警電路和 SD卡接口電路。 SD 卡的引腳定義如下： 表 41 SD卡的引腳定義 引腳 名稱 功能 1 CS 片選 2 DI 數(shù)據(jù)輸入 3 VSS1 電源地 4 VDD 電源 5 SCLK 時(shí)鐘 6 VSS2 電源地 7 DO 數(shù)據(jù)輸出 8 NC 9 NC SD 卡支持 SD 和 SPI 兩種總線方式，由于 AT89S52 單片機(jī)自帶 SPI 控制器，支持 SPI總線方式，且 SPI 方式開發(fā)成本較低，所以本系統(tǒng)采用 SPI 總線方式實(shí)現(xiàn)對(duì) SD 卡的數(shù)據(jù)讀取。 17 N CC SD IV S S 1V D DS C L KV S S 2D ON C123456789C SM O S IS C L KM I S O+ 3 . 3 V單 片 機(jī)5 0 K 圖 47 SD卡接口電路 5 系統(tǒng)軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)以 AT89S52 單片機(jī)為主控芯片，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)就是對(duì) AT89S52 進(jìn)行編程，控制其外圍電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。 系統(tǒng)程序流程圖如圖 51所示。支持的服務(wù)有 GSMMO、 SMSMT 、 SMSCB 。 19 AT+CPMS 優(yōu)先信息存儲(chǔ)。 AT+CMGF 優(yōu)先信息格式。 AT+CSAS 保存設(shè)置。 AT+CNMI 新信息指示。 AT+CMGR 讀短信。 AT+CMGS 發(fā)送信息。 AT+CMSS 從存儲(chǔ)器中發(fā)送信息。 AT+CMGD 刪除短信息。 AT+CSCA 短信服務(wù)中心地址。 短信的發(fā)送首先要設(shè)置短信的發(fā)送格式，可以通過指令 AT+CMGF=n設(shè)置，當(dāng) n=1時(shí)為 TEXT 格式，當(dāng) n=2 時(shí)為 PDU 格式。接下來設(shè)置發(fā)送的號(hào)碼，可以通過 AT+CMGS 設(shè)置。 短信的接收也要設(shè)置接收的格式，不同的格式接收同一條信息會(huì)有不同的格式，也是通過 AT+CMGF 設(shè)置。最后通過 AT+CMGR 指令在指定位置讀取短信。 GPS 數(shù)據(jù)接收程序與分解 單片機(jī)通過串口與 SIM908 的 GPS 串口連接讀取 GPS 的數(shù)據(jù)。與GPS 有關(guān)的 AT 指令如下： AT+CGPSPWR GPS 電源控制 AT+CGPSRST GPS 復(fù)位模式 AT+CGPSINF 獲得當(dāng)前 GPS 本地信息 AT+CGPSOUT GPS 的 NMEA 數(shù)據(jù)輸出控制 AT+CGPSSTATUS GPS 狀態(tài) AT+CGPSIPR 設(shè)置 TETA 固定的本地波特率 當(dāng) GPS 模塊啟動(dòng)后，會(huì)不斷向串口發(fā)送 GPS 數(shù)據(jù)，對(duì)于本系統(tǒng)來說，以 $GPRMC 開頭的數(shù)據(jù)已足夠使用。收到這一組數(shù)據(jù)后，將其分解為有用的信息。 進(jìn) 入是 否 收 到 發(fā) 送 短 信 命 令寫 發(fā) 送 內(nèi) 容是 否 發(fā) 送 成 功返 回通 過 串 口 寫 發(fā) 送 命令 到 S I M 9 0 8啟 動(dòng) 發(fā) 送NYNY進(jìn) 入是 否 收 到 接 收 短 信 命 令返 回通 過 串 口 寫 接 收 命令 到 S I M 9 0 8判 斷 短 信 位 置NY是 否 接 收 到 短 信N將 短 信 內(nèi) 容 讀入 緩 存發(fā) 送接 收 圖 52 短信的收發(fā)流程圖 21 進(jìn) 入串 口 是 否 為 G P S 數(shù) 據(jù) （ 起始 符 是 否 為 $ G P G G A ） ？將 一 個(gè) 字 節(jié) 寫 入 緩 沖 器結(jié) 束 符 是 否 為 C R L F ？檢 驗(yàn) 和 正 確 否返 回設(shè) 置 存 儲(chǔ) 接 收 數(shù) 據(jù)的 起 始 地 址字 節(jié) 計(jì) 數(shù) 器 加 1NYNYNY 圖 53 GPS 數(shù)據(jù)接收與分解程序 流程圖 22 6 系統(tǒng)調(diào)試與分析 基于 GPS 和 GSM 的汽車防盜系統(tǒng)實(shí)物圖如圖 61 所示。 圖 61 系統(tǒng)實(shí)物圖 調(diào)試步驟 : （ 1）將各個(gè)模塊連接好，連接上電源，打開電源開關(guān)。說明系統(tǒng)沒有 處于防盜狀態(tài)。 （ 3）用手機(jī)發(fā)送 防盜指令，液晶上顯示 alarming