1、1 广 西 大 学 毕业设计（论文） 课题名称 基于 GPS 的汽车防盗定位器 学 院 计算机与电子信息学院 专 业 电子信息工程 班 级 学 号 0707200218 姓 名 指导教师 完成日期 2011 年 5 月 29 日 2 摘要 随着全球经济的快速发展，汽车已经进入人们的家庭 ， 但同时 越来越多的汽车被盗，汽车 被盗是车主一大损失 ，因此汽车定位防盗系统占 据了很大的市场需求 。目前一些商用车的防盗系统具有 小功能、 大容量和高功率消耗 的缺点，在本文中设计出了一个用基于 STC 单片机 的低功耗防盗系统，该系统结合 GSM 通信网络 和 GPS 接收模块 ，通过 GPS 模块接收
2、经度、纬度、速度等位置信息，同时，通过 GSM 网络或者电话将信息传送给车主，该 汽车防盗系统可用于 GPS 定位和汽车防盗，它具有 很高的 性价 比 。 该系统集成传统的防盗技术和 GSM/GPS 技术，通过 STC 单片机设计原理，利用基于 GSM 短消息的无线通信协议，构建了一个车主、监控中心和汽车之间通信的交互平台，车主和监控 中心可利用短消息对汽车状态进行监控并可以发送控制指令，从而实现了全方位的汽车防盗监控。 本文论述了汽车防盗系统所涉及基本原理，包括系统数据信息处理中用的 GSM 短信息协议、 AT 指令和国际航海电子协会标准导航 NEM 协议。同时，也详细介绍了系统的硬件构成，
3、包括系统电源电路、微控制器 STC12C5A60S2、GSM 无线模块、 GPS 接收模块以及外围的检测控制电路，在软件设计上采用模块化方法，即将整个系统软件分为几大模块：系统模块、 GSM 处理模块和GPS 处理模块等，供主控模块调用。 关键词 : GPS GPRS GSM 汽车防盗系统 单片机 3 Abstract With the fast development of global economy, car has come into peoples family. But theft of car increases at the same time. Theft of car is
4、 a big loss for the owner of car. Currently， some commercial car guard systems have little function, large volume and high power consumption. In this paper, a low power consumption guard system is designed with STC microcontroller. The system combines GPS receiver module with GSM communication netwo
5、rk. It can receive location information such as longitude, latitude and speed through the GPS module. At the same time, some messages about position information are transmitted by GSM network or telephone. The car guard system can be used to guard and localize position of car. It is of high performa
6、nce-price ratio. Integrating the traditional vehicle alarm technology and GSM/GPS technology and according to the designing principles of STC monolithic integrated circuit， the system builds up a mutual platform among the vehicle owner， the monitor center and the vehicle by using the vehicle monitor
7、 and monitor protocol based on GSM short message Vehicle owners and the monitor center call monitor the state of the vehicle and send controlling instructions by means of SMS， So as to realize all-directional vehicle alarm and monitor This article elaborates basic principle of vehicle localization a
8、nd the theft-against system， including protocol of SMS(GSM07 05),AT Instruction and the protocol of navigation(NEMA-0183)used in the system Simultaneously， the construct of hardware is introduce in detail， including power circuit of system，Microcontroller STC12C5A60S2,wireless GSM telecommunication
9、module TC35 GPS module and outer control circuit Uses the modular method in the software design， soon the overall system software divides into several big modules： System module， security interface module， GSM processing module and GPS processing module and so on ， for master control module 4 transf
10、er； ,Using the VC6 0 designs in the position machine monitoring software，completes to the GSM module correlation instruction test and the SMS receiving and sending function Key words： GPS , GPRS ,GSM， Car alarm system , Single-chip computer 5 目录 摘要 . 2 ABSTRACT . 3 目录 . 5 第一章 绪论 . 7 1.1 课题研究的背景及意义 .
11、 7 1.2 设计方案的提出及认证 . 7 1.3 课题主要研究内容 . 8 1.4 主要工作 . 9 第二章 系统用到的主要芯片及模块介绍 . 10 2.1 STC12C5A60S2 介绍 . 10 2.2 G-STAR GS-89 模块 . 14 2.3 SIM300模块 . 19 第三章 相关知识原理 . 23 3.1GPS 知识介绍 . 23 3.2 GSM 知识介绍 . 27 3.3 AT 命令知识介绍 . 28 第四章 硬件电路设计 . 30 4.1.系统总体介绍 . 30 4.2 G-STAR GS-89 芯片的输出电路介绍 . 32 4.3 SIM300 模块输出电路设计介绍
12、. 32 4.4 单片机主控板电路设计 . 34 4.5 电源及其外围电路设计 . 38 第五章 软件设计及实现 . 42 5.1 软件总体模块介绍 . 42 5.2 主控程序分析 . 42 5.3 GPS 定位数据处理子程序 . 43 5.4 各模块初始化介绍 . 47 5.5 外部中断处理子程序 . 50 5.6 键盘扫描子程序 . 50 5.7 本章小结 . 51 6 第六章 毕业设计总结及心得收获 . 52 参考文献 . 53 附录 . 55 致 谢 . 56 7 第一章 绪论 1.1 课题研究的背景及意义 国内外汽车防盗装置的种类繁多，发展迅速，目前国际上流行的基本上是电子式汽车防盗
13、产品，如汽车识别钥匙、电子编码点火钥匙、生物特征电子锁，它具有很好的性价比，在市场上占有绝对优势。欧盟所有新车型从 1997年开始都必须配备电子防盗装置，并经过过渡期后，将此规定变成法律限期强制施行，据统计，装有电子防盗器汽车的被盗率为万分之四五，而未装电子防盗装置的汽车被盗率则高达万分之四十。机械锁是最早的 汽车防盗锁，现已很少单独使用，主要与电子式芯片联合使用。从 20 世纪 70 年代至今，以轿车为突破口，汽车锁已由初期的机械控制发展成现在的电子密码 遥控呼救 信息报警系统，且防盗功能有很大提高。总体来看，国内的汽车防盗技术水平仅为国际 20 世纪 90 年代后期的水平，国内掌握制动器防
14、盗装置的开发实验技术并形成批量生产的厂商只有几家，且防盗装置一般都存在报警范围小、只能实现本地报警、不能实现远程控制，只能实现单纯报警、对被盗车辆不能实现跟踪控制等缺点 8。除此之外，国内制定的汽车防盗法规不够健全，执行不够严格；生产企业 对汽车防盗的认识不够重视，资金投入不足，这些都造成国内汽车防盗水平相对落后，不能适应我国汽车发展对汽车防盗技术的需求。因此，我国汽车防盗产品的升级换代势在必行，汽车防盗必将进入一个调整发展的新时期 5。 1.2 设计方案的提出及认证 一 .方案一 以两块 AT89C2051 单片机和一块铁电存储器 FM25040 组成一个具有双CPU 双串行口的控制模块，用
15、控制模块控制 GPS 模块进行定位信息的提取，还有控制 GSM 模块进行定位数据的发送以及接收控制中心发送过来的命令以传给控制中心来控制整个系统。双 CPU 模块的 CPU1 接收定位导航信息后，8 进行压缩处理，并与中心发送的控制信息比较检测后送入 FM25040 存储，双 CPU 模块的 CPU2 则首先检测控制中心有无控制命令发布并执行与处理，然后把 FM25040 中的定位导航信息读出并通过 GSM 模块发送至控制中心，控制中心通过 GSM 网络，用电脑或者手机进行定位数据的收集和显示 15。 二 .方案二 用 STC12C5A60S2 单片机微处理器作为控制中心，用 G-star G
16、S-89 作为GPS 数据采集模块， sim300 作为系统与 GSM 网络交换数据信息模块，通过STC 单片机的串口 2 来控制 GPS 模块接收汽车的经度、纬度等位置信息，并将数据信息存储在存储器中，用 STC 单片机用串口 1 与 sim300 进行数据交换，单片机会检测是否通过 sim300 芯片接收到用户发送来的监控命令，然后再将存储在存储器中的定位数据用 sim300 芯片通过 GSM 网络发送给用户，而用户可以通过手机发送短信或者通过计算机发送控制命令来查询汽车的位置信息。 三 .方案确定 由于本系统可以只用一块 STC单片机的两个串口就可以控制 GPS和 GSM模块，而不需要两
17、块单片机组成的双 CPU 来控制这两个模块，这样会增加设计的复杂性 ，双 CPU 还要通过串口进行数据交换，而且用的两块单片机成本和能源消耗都比较大。所以本文采用的是方案二，只用一块 STC 单片机作为控制模块。 1.3 课题主要研究内容 本课题主要对汽车防盗器进行研究，在分析 GSM/GPS 原理及其应用的基础上，针对传统汽车防盗器功能单一、结构简单、可靠性不高的缺点，在充分研究该系统各要素的基础上，以微控制器 STC12C5A60S2 为核心，通过该处理器的串口和各个数字 IO 端口分别实现对 GSM/GPS 模块的控制和对汽车防盗器的驱动，并利用 GSM 模块实现与车主和监控中心的交互，
18、实现对汽车 的跟踪定位功能和防盗防抢功能，也可将传统的汽车防盗器改造为新兴的无线网络汽车防盗系统 17。内容具体如下： (1)通过与单片机系统的结合可将传统的汽车防盗器改造为具有远程监控功9 能的无线网络防盗系统。 (2)根据 GSM 网络相应的通讯协议，构建一个与监控中心、车主和汽车之间的交互平台。 (3)结合全球卫星定位系统 (GPS)，实现对汽车当前的位置、速度等信息进行实时监控 20。 系统框图如下 图 1-1 系统框图 1.4 主要工作 针对课题的要 求，我的工作应有如下部分： 1由于本课题要用到许多芯片和模块，应先熟悉这些模块的功能和用法，如 STC12C5A60S2 单片机模块、
19、 Gstar-gs89 模块以及 SIM300 模块的性能特点。 2因要模拟 GPS 的数据操作，故要熟悉 GPS 的定位原理、 GPS 数据接收格式及其压缩方法。 3由于本课题的通信方式采用短消息的方式通信，应熟悉短消息的知识、短消息格式及其数据接收压缩原理。 4 熟悉控制 G-star GS-89 的 AT 指令知识，特别是控制短消息的 AT 指令格式。 5本课题要做出硬件电路，要熟练应用 PROTEL 软件。 6要熟练应用单片机的开发系统，如仿真器、编程器及其软件的应用。本课题的开发使用的是 Keil uVision4 编程器。 7编写出应用程序。 8硬件电路的制作。 16 UART0
20、UART1 GPS 模块 CUP 串行口控制模块 GSM 模块（ sim300） GSM网络 10 第二章 系统用到的主要芯片及模块介绍 2.1 STC12C5A60S2 介绍 2.1.1 芯片介绍 STC12C5A60S2 单片机是宏晶科技生产的单时钟 /机器周期 (1T)单片机 ,是高速 /低功耗 /超强抗干扰能力的新一代 8051 单片机 ,指令代码完全兼容传统的 80511,但速度快 8-12 倍。内部集成了 MAX810 专用复位电路 ,2 路 PWM,8路高速 10 位 A/D 转换 (250K/S),针对电机控制 ,强干扰场合 1。 2.1.2 主要特性 .高速： 1 个单时钟
21、/机器周期，增强型 8051 内核，速度比普通的 8051 快 8-12倍， .宽电压： 5.5V 3.3V. 增加第二复位功能脚（高可靠复位，可调整复位门槛电压，频率小于 12MHZ时无需此功能 增加外部掉电检测电路，可在掉电是及时把数据存进 EEPROM,正常工作时无需操作 EEPROM 低功耗设计：空闲模式（可由任意一个中断唤醒） 低功耗设计：掉电模式（可由外部中断唤醒），可支持下降沿 /上升沿和远程唤 醒 工作频率： 0-35MHz，相当于普通的 8051:0-420MHz 时钟：外部晶体和内部 RC 振荡器可选在 ISP 下载编程用户程序时设置 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K 字节片内 Flash 程序存储器，擦写次数 100000 次以上 芯片内 EEPROM 功能，擦写次数 100000 次以上 ISP/IAP,在系统可编程 /在应用可编程，无需编程器 /仿真器 8 通道， 10 位高速 ADC，速度可达 25 万次每秒， 2 路 PWM 还可当 2 路 D/A使用 2 通道捕获 /比较单元（ PWM/PCA/CCP）
