车载监控系统车载机硬件设计毕业设计论文

1、 本科毕业设计(论文题目：车载监控系统车载机部分硬件设计院 （系）： 专 业： 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师：2014年6月 本科毕业设计(论文题目：车载监控系统车载机部分硬件设计院 （系）： 专 业： 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师：2014年6月车载监控系统车载机部分硬件设计摘要随着科技的飞速发展，车辆成为人们生活中必不可少的一部分。为了方便对车辆的管理，监控中心和车主都希望时刻了解车辆的位置信息、工作状态及安全状态，从而对车载监控系统功能有了进一步的需求。本论文主要是为了实现车辆的监控管理，设计了一个能对车辆进行位置获取、状态采集和信息传输功能的终端。本论文综合了GPS

2、 、GPRS 和单片机控制技术，以GPS 获取车辆的位置信息，以单片机控制采集车辆的状态信息，以GPRS 来传输车辆的位置信息和状态信息，对车辆进行监控。本文所述的内容主要包括四章。第一章主要介绍了课题来源以及车载监控系统技术的现状；第二章主要介绍了车载监控终端的核心技术，其中重点研究了GPS 技术、GPRS 技术以及GSM 短消息技术；第三章主要介绍了系统的硬件设计与实现，其中主要介绍了GPS 模块、GPRS 模块、电源模块和控制器外围电路设计；第四章主要介绍了系统的调试和试验以及发现的问题和改进方案。本文对车载监控终端技术进行了理论研究，同时将理论应用到实践中，为今后进一步研究提供经验和技

3、术储备。关键词：车载终端；GPS ；GPRS ；C8051FVehicle Monitoring System Automotive Machine Part Hardware DesignAbstractWith the rapid development of technology, the vehicle becomes an indispensable part of people's lives . In order to facilitate the management of the vehicle, the monitoring center and the owner

4、s want to always know the location of the car, working conditions and security status, which has been further demand for vehicle monitoring system functions.This thesis is to achieve the monitoring and management of vehicles , the design of a location can get the vehicle status information acquisiti

5、on and transmission terminals. In this paper, a combination of GPS, GPRS and MCU control technology to obtain GPS vehicle location information to the microcontroller to control the vehicle status information collected to GPRS to transmit location information and status information of the vehicle, th

6、e vehicle monitoring. Content herein includes four chapters . The first chapter introduces the subject of the status quo as well as the source of vehicle monitoring system technology ; second chapter introduces the core technology of vehicle monitoring terminal, which focuses on the GPS technology ,

7、 GPRS technology and GSM short messaging technology ; Chapter III introduces the hardware system design and implementation , which introduces the GPS module , GPRS module, power module and the controller peripheral circuit design ; fourth chapter introduces the problem of debugging and testing syste

8、m and the discovery and improvement program. In this paper, vehicle monitoring terminal technology theoretical studies , while the theory into practice , experience and technology to provide reserves for future further research.Key words: car terminal; GPS; GPRS; C8051F目录摘要 . . 错误！未定义书签。 Abstract. 错

9、误！未定义书签。1 绪论 . . 1 1.1题目背景和意义 . . 11.2国内外相关情况 . . 1 2 GPS/GPRS 车载监控终端的关键技术 . 3 2.1 GPS全球卫星定位系统 . 32.1.1 GPS导航系统的基本原理 . 32.1.2 GPS的特点 . 42.2 无线通信网络. 52.2.1 集群通信方式. 52.2.2 GPRS 通信方式. 52.2.3 GSM短信通信方式 . . 72.3 C8051F系列单片机 . . 82.4 本章小结. 8 3 车载终端硬件设计与实现 . 93.1电源模块. 93.2 GPS模块 . 113.3 74HC224复用串口模块 . 123

10、.4 GPRS通信模块. 133.4.1 GPRS模块的选择. 133.4.2 GPRS主芯片SIM300C 功能特性 . . 133.4.3 SIM300C引脚说明 . . 143.4.4 SIM300C串口接口示意图 . . 153.4.5 GPRS各单元接口电路设计. 163.7 CPU模块 . . 213.8外部接口定义. 233.8.1输入输出处理电路. 243.8.2模数和数模采集部分. 243.8.3串口电平转换电路. 253.8.4里程计脉冲滤波电路. 263.8.5控制器输出信号处理驱动. 27 3.9 制作PCB 版 . 283.9.1 准备工作. 303.9.2 PCB结

11、构设计 . 303.9.3 PCB布局 . 303.9.4 布线. 303.9.5 布线优化和丝印. 313.9.6 网络和DRC 检查和结构检查 . 313.9.7制版. 323.10 本章小结 . 32 4 系统调试 . . 334.1硬件调试. 334.2小结. 33结论 . . 34参考文献 . 35致谢 . . 36毕业设计（论文）知识产权声明 . 37毕业设计（论文）独创性声明 . 38附录 PCB. 391 绪论1.1题目背景和意义我国入世以后汽车行业的到了很迅猛的发展，汽车已逐渐成为人们生产和生活中不可或缺的工具。目前，国内机动车有量已达到很庞大的数字，是全世界机动车有量增长最

12、快的国家，而这一数字任然呈上升趋势，随之而来的日渐紧张的交通状况成为最直接的安全隐患。同时，由于行业管理相对落后，近几年来有目共睹事实是与日俱增的公路交通系统的复杂性和拥挤度，特别是车辆增长的速度已远远大于道路和其他交通设施的增长速度。同时，新车型、新技术、新材料的大量应用，车辆本身变得越来越复杂，给车辆运行的可靠性、安全性提出更高的要求，这些都需要对车辆的运营管理更加经济、高效、对技术状态的维护和决策更加科学。为了满足提高运输效率和安全保障的需要，实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理、研究一套合适我国国情的车辆监控系统成为解决问题的关键，车辆监控系统能满足国内运输和车辆管理的需要，不仅可以

13、使交通基础设施发挥最大的效能，同时对我国的国民经济建设也有重要的现实意义和经济价值。1.2国内外相关情况自六十年代以来，许多国家开始对车辆导航及监控系统进行研究，这时的研究和应用开始主要是运用于军事目的，随着汽车的普及，以及计算机、通行、电子信息技术的迅猛发展，车辆导航及监控系统在过去的几十年内有了很大的改进，使得安装了GPS 的汽车可以及时的得到车辆的位置、运行速度、运行方向等。在国外，车辆导航及监控系统正在长途卡车公司业已确定地位向运输行业的新部门过度。由于资金、技术、成本等原因我国车辆导航及监控系统的研究时间相对欧美等国较晚，GPS 车辆监控系统在我国的发展主要是从九十年代初期开始的，至

14、今只有二十年时间，在这期间GPS 车辆监控系统的发展经历几次起落。第一次在1994-1995年，由于市场尚未形成，技术尚未成熟，在这一阶段GPS 车辆监控系统的应用没有形成规模。从1999年开始为第二次浪潮，随着采用GMS 短信息业务座位无线通信手段，系统的瓶颈通信问题得到解决，GPS 车辆监控系统找到了新的出路弄得到长足发展。从2004年开始，随着GSM 网络的GPRS 功能的逐步成熟与完善，覆盖面积的扩大，基于GPS/GPRS的车辆定位监控系统得到了应用，GPS 车辆定位监控系统有理新的发展，并在各行业中得到广泛的应用。现阶段GPS 应用的发展方向主要有两个：意识相对独立地自主导航系统，它

15、自备电子地图，主要是目的杜寻找、路径引导、信息查询等一系列功能，这类系统在发达国家得到很好的应用：另一方面则是车辆定位监控系统，该系统在我国的市场需求日益明显，而也初具规模，这种系统的应用主要在一些有位置的信息需求行业，入银行、公安、消防、交通、货运和出租车等行业，并已经逐步形成一个需要的巨大市场。国际观察机构普遍认为，21世纪的中国将成为全球最大的信息技术市场，因此，将结合了GPS 、CPU 以及通信技术于一体的车辆监控系统应用于我国的交通行业具有重要的意义，可以提高交通运输的安全性、可靠性、改善服务质量，提高运输管理水平，创造良好的社会效益和经济效益。2 GPS/GPRS车载监控终端的关键

16、技术2.1 GPS全球卫星定位系统 GPS 是英文Global Positioning System（全球卫星定位系统）的简称。GPS 起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS 卫星星座己布设完成。2.1.1 GPS导航系统的基本原理GPS 导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综

17、合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。图2.1 GPS导航系统卫星可见GPS 导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x 、y 、z 外，还要引进一个t 即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。按定位方式， GPS 定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测

18、数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。GPS 定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t 时刻在地面待测点上安置GPS 接收机，可以测定GPS 信号到达接收机的时间t ，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式。 (X(X(X(X2.1.2 GPS的特点 1-X +(Y 1-Y +(Z 1-Z 222222234+C (V -V =d -X +(Y -Y +(Z -Z +C (V -V =d -X +(

19、Y -Y +(Z -Z +C (V -V =d -X +(Y -Y +(Z -Z +C (V -V =d t 1t 01122t 2t 022323122t 3t 032424122t 4t 04122图2.2 GPS定位的基本原理电子导航技术伴随着GPS 的问世进入到了一个全新的时代，而全新问世的 GPS 也具有更为强大的特点1，主要包括：a. 全球全天候定位GPS 卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗GPS 卫星，确保实现全球全天候连续的导航定位服务（除打雷闪电不宜观测外）。b. 定位精度高应用实践已经证明，GPS 相对定位精度在50km 以内可达

20、10-6m ，100-500km 可达10-7m ，1000km 可达10-9m 。在300-1500m 工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm ，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm ，校差中误差为0.3mm 。实时单点定位(用于导航 ：P 码12m ；C/A码510m 。静态相对定位：50km 之内误差为几mm+(12ppm*D；50km 以上可达0.10.01ppm 。实时伪距差分(RTD：精度达分米级。实时相位差分(RTK：精度达12cm 。c. 观测时间短随着GPS 系统的不断完善，软件的不断更新，20km 以内相对静态定位，仅需

21、15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM 以内时，流动站观测时间只需1-2分钟；采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。因而使用GPS 技术建立控制网，可以大大提高作业效率。d. 测站间无需通视GPS 测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标费用约占总经费的30%50%），同时也使选点工作变得非常灵活，也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。e. 仪器操作简便随着GPS 接收机的不断改进，GPS 测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”。在观测中测量员只需安置仪器，

22、连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。如果在一个测站上需作长时间的连续观测，还可以通过数据通讯方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。另外，接收机体积也越来越小，相应的重量也越来越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度。f. 可提供全球统一的三维地心坐标GPS 测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。GPS 水准可满足四等水准测量的精度，另外，GPS 定位是在全球统一的WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关

23、联的。g. 应用广泛2.2 无线通信网络本课题选择的是车载移动台GPS 定位方式。作为一种被动的GPS 的定位方式，它与其他系统通讯的能力并不具备，只有使监控中心发出的指令信息与车辆位置等信息通过无线通信方式相互传送，才能够实现车辆的监控。对于目前我国的通信现状，若想降低车辆监控系统的成本，便可选择具有数据传送功能的通信系统。目前集群方式、GSM 方式和 GPRS 方式等无线通信方式被较多的运用在车辆监控系统中，但GPRS 方式具有较高的实时性、较快的速度、较广的网络覆盖等优势，已逐渐被市场广泛采用。2.2.1 集群通信方式集群通信方式是专业的指挥调度系统，需要单独的通信硬件和软件系统进行支持

24、。其优点是用户入网使用和系统维护时具有操作方便、组网灵活等特点；缺点是覆盖范围小、系统容量小、通信质量差等，无法满、多车辆、大范围监控。2.2.2 GPRS 通信方式a.GPRS 的原理和结构随着移动通信的大发展，移动数据通信逐渐受到重视并被广泛应用。GSM 通信市场和因特网的高速发展及日益融合产生了通用分组无线业务GPRS 。GPRS 的理论最高传输速率为 171kb/s，高于目前固定电信网络数据传输速率的3倍及GSM 网络数据服务速率的10倍。实现了人类第一次通过移动设备享Internet 的完全访问及语音业务、数据业务等各类通信业务的支持。由于传统的 GSM 网是针对电路交换的语音通信设

25、计开发的，业务针对移动电话，在数据应用方面显得不足。GPRS ( General Packet Radio Service是“通用分组无线业务”的简称，是在现有的GSM 移动通信基础上新发展起来的一种移动数据分组业务。它能够引入数据分组，完成数据的分组传输，满足移动用户接入Internet 或其他网络的需求，能够实现移动通信和分组数据通信的融合，GSM 原网络与GPRS 网络通过接口协议一起完成对移动台的移动管理功能。而单纯的GSM 网络显然不能单独满足在这方面的需求，GPRS 正是在现有的GSM 网络上发展起来的，但GPRS 系统实际上就是对GSM 电路交换系统的基础上的业务扩充。如网关GP

26、RS 保证节点GGSN ，点对多点数据服务中心等保证分组数据功能的完成，新增加功能第二章GPS/GPRS车载监控终端的关键技术9实体组成GSM-GPRS 网络，作为独立的网络对 GSM 数据进行旁路从而完成GPRS 业务，相应语音功能则由原有的GSM 网络完成，从而减少了对GSM 网络的更改。b.GPRS 的技术优势(1相对低廉的连接费用资源利用率高在GSM 网络中，GPRS 首先引入了分组交换的传输模式，使得原来采用电路交换模式的GSM 传输数据方式发生了根本性的变化，这在无线资源稀缺的情况下显得尤为重要。按电路交换模式来说，在整个连接期内，用户无论是否传送数据都将独自占有无线信道。在会话期

27、间，许多应用往往有不少的空闲时段，如上Internet 浏览、收发E-mail 等等。对于分组交换模式，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。GPRS 用户的计费以通信的数据量为主要依据，体现了“得到多少、支付多少”的原则。实际上，GPRS 用户的连接时间可能长达数小时，却只需支付相对低廉的连接费用。(2传输速率高GPRS 可提供高达115kbps 的传输速率（最高值为171.2kbps ，不包括FEC ）。这意味着在数年内，通过便携式电脑，GPRS 用户能和ISDN 用户一样快速地上网浏览，同时也使一些对传输速率敏感的移动

28、多媒体应用成为可能。(3接入时间短分组交换接入时间缩短为少于1GPRS 是一种新的GSM 数据业务，它可以给移动用户提供无线分组数据接入股务。数据速率最高可达164kb/8.GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用，也可以被GPRS 数据业务占用。当然在信道充足的条件下，可以把一些信道定义为GPRS 专用信道。要实现GPRS 网络，需要在传统的GSM 网络中引入新的网络接口和通信协议。GPRS 网络引入GSN （GPRS Surporting Node）节点。移动台则必须是GPRS 移动台或GPRS/GSM双模移动台。c.GPRS 的业务优势广域覆盖：GPRS 在全国31个省240多个城市均有

29、良好覆盖，基本上在手机可以打电话的地方都可以通过GPRS 无线上网；永远在线：只要激活GPRS 应用后，将一直保持在线，类似于无线专线网络服务。按量计费：GPRS 服务虽然保持一直在线，但您不必担心费用问题；因为只有产生通信流量时才计费。高速传输：目前GPRS 可支持53.6Kbps 的峰值传输速率，理论峰值传输可达100余Kbps 。业务丰富：彩信、WAP 掌上资讯、金融交易、游戏百宝箱，丰富多彩的业务应用涉及人们生活的各个领域。（注：与手机支持情况和网络情况有关）2.2.3 GSM短信通信方式a. 全球移动通信简介全球移动通信系统Global System for Mobile commu

30、nication就是众所周知的GSM ，是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM 电话。GSM 标准的无处不在使得在移动电话运营商之间签署" 漫游协定" 后用户的国际漫游变得很平常。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM 被看作是第二代 (2G移动电话系统。 这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中。GSM 是一个当前由3GPP 开发的开放标准。b.GSM 优点GSM 蜂窝移动通信网（Global System for Mobile communication）在用于车辆监控系统上可以满足车

31、辆监控范围大，区域多的需要，并且有以下优点2：(1GSM 范围覆盖广GSM 系统由移动公司经营，在全国各地都有网络覆盖，并能够提供国内外的自动漫游，成本较低，利用GSM 的特点从而使的车辆监控的范围扩大很多。(2GSM 提供了多任务、多视角，能满足不同用户对车辆监控的要求。(3GSM 系统抗干扰能力强，信号覆盖区域中通信质量较高c.GSM 移动短消息系统基本结构3图2.3 GSM 移动短消息系统基本结构MS ，MSC ，SMSC ，SMS G/IW MSC所包含的意思如下：MS ( Mobile Station：指的是移动台，作为接收和发送短消息的实体，分为移动终端和用户识别模块两部分。MSC

32、 (Mobile Switch Center：指的是移动交换中心，其主要功能是完成交换、做好移动通信系统中用户之间通信接续的处理和协调。SMSC ( Short Message Service Center：指的是移动短消息服务中心，每个移动台都归属于某一个SMSC ，就是该MS 所归属的移动本地网的SMSC ，它主要负责存储并转发归属于其的MS 的短消息，并进行相对应用户数据的计费和管理。SMSC 作为PLMN 的外部设备，主要通过专用的接口(SMS G/IW MSC与 MSC 相连。SMS G/IW MSC：指的是具有短消息功能的移动交换中心4。2.3 C8051F系列单片机本车载监控终端

33、控制器采用C8051F 系列单片机。本单片机是集成在一块芯片上的混合信号系统级单片机，具有速度快、控制功能强、串行接口多、中断源多、安全机制可靠、存储器功能强重要的特点，并且有强大的模拟信号处理功能先进的JTAG 调试功能。高达25MIPS 的处理速度、多达32路12位ADC 、以及不占用片内资源的JTAG 调试功能、22个中断源、7种复位源都在很大程度上保证了该车载监控终端控制系统的先进性、实用性和安全性5。2.4 本章小结本章主要研究了GPS 以及GPRS 基本技术，包括其原理，特点，优缺点等。基于移动台的GPS 定位由于具有定位精度高，效率高，速度快等特点，用作车载监控终端的核心技术。本

34、系统选用了GPRS 来进行通信，主要分析了GSM 短消息的系统的基本机构 3 车载终端硬件设计与实现从硬件组成上讲，车载监控系统由三部分组成，即监控中心、通讯网络和车载终端。本车载监控终端系统即车载监控系统中的车载终端，是其重要组成部分。为了满足对车辆进行位置获取、状态采集和信息传输功能的需求，设计了一个车载终端的硬件组成，如下图所示：图3.1 系统结构框图3.1电源模块直流稳压电源是电子系统中的一个必备部分，除了应用蓄电池以外，绝大多数的电子系统都使用直流稳压电源。小功率稳压电源一般都由电网供电，再经整流、滤波、稳压三个主要环节，将电网交流电压变换成电子系统所需的稳定的低压直流6。集成稳压电

35、路分为线性和开关型两类，线性稳压器外围电路简单、输出电阻小、输出纹波电压小、瞬态响应好，但是其功耗大、效率低，一般多用在输出电流5A 以下的稳压电路中。78xx 系列串联型线性固定电压输出集成稳压器正电压输出，负电压输出时为79xx 系列，xx 表明输出电压的值，如7805为5V 输出、7812为12V 输出。芯片内集成了基准电压源、恒流源、调整管、过热过流保护电路、温度补偿电路等等，所有电路集成在单片硅上，只有输入、输出、公共三个引出端，故名三端式7。本电源模块可分为三部分，第一部分为12V/24V输入选择电路，第二部分为12V/24V转4V ，第三部分为12V/24V转3.3V 。结构如图

36、： 图3.2 电源模块总结构图现在市场上的车载电源一般分为两种，货车的车载电源一般为24V ，小轿车一般为12V 。为了让本系统的使用范围更加广泛，所以我们设计了12V/24V 输入选择电路，如下图所示：图3.3 12V/24V输入选择电路其中7812属于把24V 直流电压变换为12V 直流电压的直流稳压电源。电源模块的第二部分是12V 转4V , 其原理图如下图所示：图3.4 12V转4V 电路其中MIC29032是把12V 直流电压转化为4V 直流的大电流低压稳压器。其计算公式为：R 3V =R -11. 240OUT 2电源模块的第三部分为12V 转3.3V ，其原理图如下： 图3.5

37、12V转3.3V 电路因为低压线性稳压器的最大输入电压为16V , 所以，我们需要先将电压降低到5V , 在通过LD1117低压线性稳压器将电压进一步降低到3.3V 。（LD1117提供固定电压输出1.2V 、1.5V 、1.8V 、2.5V 、3.3V 、5V3.2 GPS模块SiRF 是GPS 芯片的龙头供应商，产品线完整，能够提供完整的解决方案。代表产品：基于SiRF star III架构的芯片GSC3e/LP与GSC3f/LP、GSC3LT 与GSC3LTf 、GSC3LTi and GSC3Ltif，基于SiRF Instant 架构的GSCi-50008。基于SiRF star I

38、II架构的新芯片组配备20万个相关器等，具有-159dBm 顶尖的接收灵敏度和低功耗，为便携式和无线产品制造商提供了低功耗的GPS 解决方案。针对不同的应用，SiRF star III产品在尺寸、功耗、性能上做了不同的优化，带有"f" 标号的产品集成了闪存9。主要性能指标10：灵敏度：自动获取 -142 dBm、粗略时间辅助 -155 dBm、CDMA 精确时间辅助-155 dBm、追踪 -159 dBm水平位置精度：自动 <2.5 m、SBAS <2.0 m垂直精度：速度 <0.01 m/s、方向 <0.01°时间：1us 与GPS 时间

39、同步基准线：WGS-84 Acquisition首次定位时间：热启动-自动 <1 s、暖启动-自动 <35 s、冷启动-自动 <35 s。 手机模式-GSM 粗略时间 <1.5 s、手机辅助模式- GSM粗略时间 <1.5 s、重新捕获 0.1 sec。动态性能：高度：18,000 meters (60,000 feet max、速度：515 meters/second (1000 knots max、加速度：Less than 4g。在本系统中选择了基于SiRF star III架构的FALCOM 公司的JP13系列芯片。 JP13接收机架构如图3.611：图3

40、.6 JP13接收构架图GPS 模块的原理功能图如下图所示：图3.7 GPS模块原理图其中所有的RF_GND 都接到GPS 天线接口的地端，RF_IN接到天线的一端口，TXA 和RXA 接到控制器的串口端，GPIO1接控制器的引脚8，所有的GND 都直接接地，GPIO1和T_MARK接到复用串口模块74HC224的1A4 IN 和1A3 IN 。 3.3 74HC224复用串口模块在本设计中，GPS 和GPRS 的串口信息都只能通过控制器的硬串口即 P0.0、P0.1进行传输。为了能够在处理其中某一个模块的串口信息时不受另一个模块串口信息的影响，采用了74HC244芯片（8 缓冲/线驱动/线接

41、收器件）对这两路串口信息分别进行控制，在需要处理某一路串口信息的时候只允许这一路信息通过，而将另一路信息给屏蔽掉12。74HC244的引脚1接到控制器的P1.6，引脚19 接到控制器的P1.7，GPS 的串口信息走第一路通道，GPRS 的串口信息走第二路通道。引脚8接GPS 的 GPIO1，这样当有GPS 信息通过时，DS2会闪烁。引脚9和引脚18共同接到控制器的RX 端，引脚4和引脚13共同接到控制器的TX 端。在实际的程序设计中，当需要处理GP 的信息时，将引脚1置低电平，引脚19置高电平；当需要处理GPRS 的信息时，将引脚19置低电平，引脚1置高电平13。电路如图 3.8所示：图3.8

42、 74HC224复用串口模块原理图3.4 GPRS通信模块3.4.1 GPRS模块的选择本系统选用SimCom 公司提供的具有内置TCP/IP 协议栈的SIM300C 模块，它具有良好的技术服务支持、性能稳定、功能强大、使用方便、性价比高，并有丰富的AT 命令接口和丰富的AT 指令集，集成存储方便快捷，数据传输快速、稳定、始终在线掉线几率小14。3.4.2 GPRS主芯片SIM300C 功能特性SIM300C 模块的主要技术指标如下表15：3.4.3 SIM300C 主要引脚说明14 VBAT ：板板连接器有八个电池引脚以连接供电电压。SIM300的工作电压VBAT=3.4V4.5V ，单电压

43、供电。供电电压必须能在典型值上升到2A 的传输脉冲中提供足够的电流。此八个引脚一般为电压引脚。VRTC ：当电源不给系统供电时给实时时钟的电流输入。当主电源供电且备用电源为低电平状态时给备用电源的电流输出。VDD_EXT：给外部电路供电3.0V 。用户通过测试此引脚，可以判断系统的运行和关闭，为低电平时，系统关闭，相反，系统运行。PWRKEY ：系统启动按键的电压输入。用户启动和关闭系统时PWRKEY 为低电平。由于系统响应软件需要一定的反应时间，用户启动或关闭系统时需要按住按键几秒。MIC1P 、MIC1N ：正负音频输入。MIC2P 、MIC2N ：附加正负音频输入。 SPK1P 、SPK

44、1N ：正负音频输出 SPK2P 、SPK2N ：附加正负音频输出Buzzer ：蜂鸣器输出 KBC0KBC4 O ：一般用途输出引脚（GPO ）可由AT 指令配置其输出电压的高低。所有GPO 未由AT 指令配置时初始化默认低电平。Network LED GPIO8：一般输入输出端口 DTR I Data Terminal Ready数据终端就绪RXD I Receive Data 接收数据 TXD O Transmit Data 发送数据 RTS I Request to Send 请求发送 CTS O Clear to Send 清除发送 RI O Ring Indicator 响铃侦测

45、DCD O Data Carrier detection 数据载体检测 SIM_VDD O SIM 卡的电源引脚 SIM_I/O I/O SIM 卡数据输出 SIM_CLK O SIM 卡时钟 SIM_PRESENCE I SIM 卡检测 SIM_RST3.4.4 SIM300C串口接口示意图 O SIM 卡复位15 图3.9 SIM300C串口接口示意图3.4.5 GPRS各单元接口电路设计 a.SIM300C 与单片机接口电路 (1SIM300C 模块开关25SIM300C 模块开关的控制是通过引脚 17(PWRKEY来实现的，其时序如图 3.10所示。因系统启动内部软件需相应的时间，所以务必在设置为低电平一段时间后释放管脚，使其处于高电平状态。在程序设计中需要注意的参数是