基于GPS汽车防盗追踪器的设计.doc

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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 071班学 号 0707200218姓 名 王坚强指导教师 聂 雄完成日期 2011年5月29日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模块接收经度、纬度、速度等位置信息，同时，通过GSM网络或者

2、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，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

3、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AbstractWith 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 a big loss for the owner of car. Currently，some commercial car

4、 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 network. It can receive location information such as longitude, latit

5、ude 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 performance-price ratio.Integrating the traditional vehicle alarm techno

6、logy 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 and monitor protocol based on GSM short messageVehicle owners and

7、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 monitorThis article elaborates basic principle of vehicle localization and the theft-against system，including protocol of SMS(GSM0705),AT Inst

8、ruction and the protocol of navigation(NEMA-0183)used in the systemSimultaneously，the construct of hardware is introduce in detail，including power circuit of system，Microcontroller STC12C5A60S2,wireless GSM telecommunication module TC35GPS module and outer control circuitUses the modular method in t

9、he 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 transfer；,Using the VC60 designs in the position machine monitoring software，completes to t

10、he GSM module correlation instruction test and the SMS receiving and sending functionKey words：GPS , GPRS ,GSM，Car alarm system , Single-chip computer目录摘要2ABSTRACT3目录5第一章 绪论71.1 课题研究的背景及意义71.2 设计方案的提出及认证71.3课题主要研究内容81.4主要工作9第二章 系统用到的主要芯片及模块介绍102.1 STC12C5A60S2 介绍102.2 G-star GS-89模块142.3 sim300模块19第

11、三章 相关知识原理243.1GPS知识介绍243.2 GSM知识介绍273.3 AT命令知识介绍28第四章 硬件电路设计314.1.系统总体介绍314.2 G-star GS-89芯片的输出电路介绍324.3 SIM300模块输出电路设计介绍334.4 单片机主控板电路设计344.5 电源及其外围电路设计39第五章 软件设计及实现425.1 软件总体模块介绍425.2 主控程序分析425.3 GPS定位数据处理子程序435.4 各模块初始化介绍475.5 外部中断处理子程序515.6 键盘扫描子程序515.7 本章小结52第六章 毕业设计总结及心得收获53参考文献54附录56致 谢57第一章

12、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

13、。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

14、铁电存储器FM25040组成一个具有双CPU双串行口的控制模块，用控制模块控制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，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-

15、star GS-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，而不需要两块单片机组成的双CPU来控制这两个模块，这样

16、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，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

17、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GSM网络GSM模块（sim300）CUP串行口控制模块GPS模块UART1UART0 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、Gstar-gs89模块以及SIM300

18、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STC12C5A60

19、S2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/机器周期，增强型8051内核，速度比普通的8051快8-12倍，.宽电压：5.5V3.3V.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

20、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）4个16位定时器兼通

21、普通的8051定时器T0/T1,2路PWM实现2路定时器可编程时钟输出功能，T0在P3.4输出时钟，T1在P3.5输出时钟，BRT在P1.0输出时钟高速SPI串行通道端口全双工异步串行通信（UART）,兼容普通的8051串口先进的指令集结构，兼容普通的8051指令集，有硬件乘法/除法指令通用的I/O口（36/40/44）12.1.3.管脚说明管脚图如图2-1所示 图2-1 STC12C5A60S2 VCC:供电电压GND:接地P3口：P3口的P3.0P3.5、P37是内部带有上拉电阻的7个双向I/O引脚。P36用于固定片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。P3口缓冲器可吸收

22、20mA电流。当P3口引脚写入1时，它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时，被外部拉低的P3口引脚将用上拉电阻而流出电流2。P3口也可作为STC12C5A60S2的一些特殊功能口，如下所示：口管脚备选功能P3. 0RXD(串行输入口)P3.IrxD(串行输出口)P3.2/INT0(外部中断O)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4 TO(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3口同时为闪存编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。XTALI：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：

23、来自反向振荡器的输出14。3振荡器特性：XTALI和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内2.1.4.封装 图2.2 STC12C5A60S2封装尺寸图UNITAA1 maxA2 minbb1cDEee1Lmm4.70.514.01.701.140.530.380.360.2352.551.514.113.72.5415.243.603.05inches0.190.020.160.0670.0450.0210.0150.0140.0092.0672.0280.560.540.100.600.140.12MEMHWZ max15.815.2417.4215.90.25

24、42.250.620.6020.690.630.010.089 表2.1封装尺寸大小2.1.5振荡器特性XTALI和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.2 G-star GS-89模块2.2.1.介绍GPS模块的价格越来越平民化，让越来越多的产品嵌入了GPS模块，电子爱好者学习研究GPS模块也不再是奢侈的事, GPS是电子爱好者非常热衷的一个话题，GPS在民用、军用

25、、航海航天领域都有广泛的应用，许多登山户外活动爱好者也都配备有GPS设备，用于野外导航。我研究的GPS模块采用的是G-star GS-89 GPS MODULE模块。GPS模块就是集成了RF射频芯片、基带芯片和核心CPU，并加上相关外围电路而组成的一个集成电路。目前GPS模块的GPS芯片大部分还是采用全球市占率第一的SIRFIII系列为主。由于GPS模块采用的芯片组不一样，性能和价格也有区别，采用SIRF三代芯片组的GPS模块性能最优，价格也要比采用MTK或者MSTAR等GPS芯片组的贵很多。G-Star-89是一个高效能、低耗电的智能型卫星接收模块或称作卫星接收引擎，它采用美国瑟孚SiRF

26、star III 公司所设计的第三代卫星定位接收芯片，是一个完整的卫星定位接收器具备全方位功能19。G-star GS-89芯片如图2-3 所示，图2.3 G-star GS-89芯片2.2.2 G-star GS-89参数介绍名称主要参数名称主要参数芯片组SIRF3定位精度位置：10 米圆周誤差（CEP）灵敏度-159DB速度： 小于515 米/秒功耗搜索时： 45mA时间：1 微秒定位后： 35mA使用范围海拔高度： 小于18000 米外观尺寸25.4(长) x25.4(宽) x3 (高) mm速度： 小于515 米/秒重量7克输出格式TTL操作温度摄氏 40C - +80C数据输出(nm

27、ea0183)GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG,GPGLL可选.储存温度摄氏 45C - +85C地球坐标系WGS84工作电压3.3 +/- 5%V（VDC）传输速率4800，9600，38400可选卫星通道20天线连接方式外接天线定位资料更新一秒备用电池无定位时间（平均值）热启动：1 秒模块连接方式贴片暖启动：38秒冷启动：42秒表2-2 G-star GS-89参数2.2.3 G-star GS-89引脚介绍G-star GS-89的引脚如图2-4 所示。图2-4 G-star GS-89的引脚图管脚名称及其功能介绍1. VCC_3V3（3.3V直流电压输

28、入 管脚1） 这是GPS系统直流电压输入引脚，它为模块提供3.3V的直流电压。2. GND（接地 管脚2 10-16 30）这是模块的接地引脚.3. Boot（启动模式 管脚3）为编程闪光设置此管脚为高电平.VIH:2.0V3.15V ,VIL:-3.0V0.86V4. RXA(串行端口A 管脚4) 这是主要的接收通道，主要用来接收来自SIRF演示的软件或者用户编写的软件命令，VIH:2.0V3.15V ,VIL:-3.0V0.86V。5. TXA(串行端口A 管脚5) 这是辅助的接收器通道，主要用来将启用DGPS导航版输入差异跟正，VIH:2.14V2.85V ,VIL:小于0.71V。6.

29、 RXB(串行端口B 管脚6) 这是主要的传播渠道，主要用来输出导航以及SIRF提供或者用户编写的软件的数据，VIH:2.14V2.85V ,VIL:小于0.71V。7. TXB(串行端口B 管脚7) 为用户的应用程序（当前未使用）VIH:2.0V3.15V ,VIL:-3.0V0.86V。8. RF_ON(指示射频部分电压状态 管脚9) VOH=2.85V ,VOL=0V.9. GPS_RF_IN(GPS信号输入端 管脚17) 此管脚接收GPS信号，在PCB天线之间的线（或者天线连接器）必须是可控制的连接线（微带在501.57542GHZ）10. V_ANT_IN(接收为活动天线的提供的偏见

30、电压 管脚19) 此管脚是为外部直流电源活动保留的天线，如果使用2.85V活动天线，20针必须连接到19针，如果使用3.3V或者5V的有源天线，此 管脚必须连接到3.3V或者5V的电源。如果必须使用外接电源，电流 100mA 和电压 12V， 11. VCC_RF_OUT(提供天线的偏见电压 管脚20) 这个管脚能够为活动天线提供2.85V30mA的直流电源。12. Reset（重置 管脚22） 这个管脚为这个模块提供重置电压，它能够使这模块重置并开始接收数据，如果不使用，他可能保持打开状态。13. PPS(每秒一个脉冲 管脚29)在GPS同步时间下 从模块中提供每秒一个脉冲 在小电源模式下不

31、可使用 VIH:2.0V3.15V ,VIL:-3.0V0.86V。14. V_RTC_3V3(备用电池 管脚21) 当主电流移除时提供备用电源的备用电池，电流小于10mA，电压2.5V-3.6V 。15. GPIO 在这论文中为用到，不介绍。132.2.4. G-star GS-89的封装 图2- 5 G-star GS-89的封装图G-star GS-89的PCB画板封装如图2-5 所示。2.2.5. G-star GS-89应用目前此模块主要用在汽车导航，个人定位和导航，船用导航，时间应用。2.3 sim300模块2.3.1.sim300简介SIM300 是一款三频段 GSM/GPRS模

32、块，可在全球范围内的 EGSM 900MHz、DCS 1800MHz、PCS 1900MHz 三种频率下工作，能够提供 GPRS多信道类型多达 10 种，并且支持 CS-1、CS-2、CS-3 和 CS-4 四种 GPRS编码方案。SIM300 结构小巧，外形尺寸仅 40mm*33mm*2.85mm，几乎可满足所有对产品尺寸有要求的工业应用，比如智能电话，掌上电脑和其他移动设备。模块与移动应用设备通过一个 60 引脚的板板连接器相连，它提供了除了 RF 天线接口的其他所有模块与开发板的硬件接口。SIM300 内部功能模块有： 1. 键盘和 SPI 类型的 LCD接口，方便用户开发自己的应用设备

33、。 2. 具有调试和数据输出两个串口，帮助开发人员更容易开发产品。 3. 双音频通道，包含两个麦克风输入和两个话筒输出，可方便的由 AT 指令配置其工作模式。SIM300 有两种 RF天线接口： 一种是天线连接器、 一种是天线焊点。 天线连接器型号为 MURATA MM9329-2700，或者用户也可以通过天线焊点自己焊接天线。 SIM300 具有低功耗设计，睡眠模式下的电流消耗仅为 2.5mA。 SIM300 内部集成了 TCP/IP 协议，并且扩展了 TCP/IP AT 指令，使用户利用该模块开发数据传输设备变得特别简单、方便7。2.3.2.sim300主要特性Sim300的工作特性有以下

34、各方面：工作电压：单电压供电，3.44.5V低功耗模式：休眠模式下，工作电流典型值为 2.5mA工作频段：SIM300 具有三个频段：EGSM900（900MHz的GPS网络）、DCS1800(1800MHz数字蜂窝系统)、PCS1900。频段频率可由 AT指令设置，默认频段是 EGSM900和 DCS1800。与 GSM Phase 2/2+兼容。GSM 类型：小型移动基站（MS）发射功耗：在频率 EGSM900 CLASS 4 下2W，在频率 DCS1800 和 PCS1900 CLASS 1下 1W。GPRS连接：GPRS多时隙 10 级 ， GPRS移动电台 B 级工作温度：正常工作温

35、度：-22+55 ，极限工作温度：-25-20，+55+70 ，存储温度：-40+80，GPRS数据传输：GPRS下行数据传输最大 85.6kbps ，GPRS上行数据传输最大 42.8kbps ，编码方案：CS-1，CS-2，CS-3，CS-4 SIM300 支持PAP（密码验证）协议，此协议通常用于 PPP 连接，SIM300 集成了 TCP/IP 协议电路交换数据（CSD）：支持分组广播控制信道（PBCCH），电路交换数据传输速率：2.4，4.8，9.6，14.4kbps，非透明传输 ，支持非结构化补充数据业务（USSD）短消息：支持点到点短消息移动发送和接受、文本、PDU模式 短消息存

36、储于 SIM 卡中 支持 CSD和 GPRS模式的短消息发送，用户可以根据自己的需要来选择传输模式传真：Group 3 Class 1SIM 接口：支持 1.8V和3V两种类型的 SIM 卡外接天线：通过 50的天线连接器或天线连接板连接双串行通信接口：串口 1 的借口具有 7 根数据、状态线 串口 1 可以被用作 CSD传真、GPRS服务和发送控制模块 AT命令串口 1 可以使用多路复用功能，但是此时不能和串口 2 同时使用可支持的自动波特率为：1200bps115200bps串口 2 的接口只有/TXD 和/RXD 两根数据线，没有状态和控制线，串口 2 只能用来传输 AT命令定时功能：可

37、以通过 AT命令编程物理特征：尺寸：400.15330.153.30.3mm（包括连接器） 400.15330.152.850.3mm（不包括连接器） 重量：8g固件升级：内部固件通过串口升级2.3.3 sim300的引脚介绍本论文要用到的SIM300的引脚介绍如下所示：SIM300的管脚图如图2- 6所示，SIM300的实物图如图2- 7所示 图2- 6 sim300管脚图图2-7 sim300的实物图1.电源VBAT（管脚1-8）：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

38、的电流。此八个引脚一般为电压引脚。Vmax=4.5V Vmin=3.4V Vnorm=4.0V。VRTC（管脚15）：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。Vmax=2.0V Vmin=1.2V Vnorm=1.8V Inorm=20uA。VDD_EXT(管脚17)：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 判断系统的运行和 判断系统的运行和 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。Vmax=3.15V Vmin=2.85V Vnorm=3.0V Inorm=60mA。GND（管脚9-1

39、4脚）：数字接地2.电源开关PWRKEY（34引脚）：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。VILmax=0.3*VBAT VIHmin=0.7*VBAT VImax=VBAT1. 音频引脚MIC1P（53引脚）MIC1N（55 引脚）：正负音频输入，音频直流特性。SPK1P（54引脚）SPK1N（56 引脚）：正负音频输出AGND（50引脚）：模拟接地2. 串口1接口DTR（38 引脚）：数据终端就绪RXD （40 引脚）：接收数据TXD （42 引脚）：发送数据RTS（44 引脚）：请

40、求发送CTS（46 引脚）：清除发送RI（48 引脚）：响铃侦测（以上串口接口需满足：VILmin=0V VILmax=0.3*VDD_EXT VIHmin=0.7*VDD_EXT VIHmax=VDD_EXT+0.3 VOLmin=GND VOLmax=0.2V VOHmin=VDD_EXT-0.2 VOHmax=VDD_EXT）6.SIM接口SIM_VDD（19引脚）：SIM卡的电源引脚 1.8V / 2.8V 可由软件选择SIM_I/O（21引脚）: SIM卡数据输出SIM_CLK（23 引脚）: SIM卡时钟SIM_PRESENCE （16引脚）: SIM卡检测SIM_RST（25引脚

41、）: SIM卡复位(16 19 21 13引脚需满足以下要求：VILmin=0V VILmax=0.3*SIM_VDD VILmin=0.7*SIM_VDD VIHmax=SIM_VDD+0.3 VOLmin=GND VOLmax=0.2V VOHmin=SIM_VDD-0.2 VOHmax=SIM_VDD)第三章 相关知识原理3.1GPS知识介绍3.1.1 GPS系统介绍GPS全球定位系统(Global Position System)是美国国防部于1973年11月授权开始研制的海陆空三军共用的第二代卫星导航系统。GPS系统自建立以来在测量，海空导航，车辆引行。导弹制导，精密定位，动态观测，

42、时间传递，速度测量等方面显示出强大功能及无比的优越性。20世纪90年代初，我国也进行了民用GPS的研究，但是那时信息的传递要建专用的网络，导致应用的成本大大增加，很难普及。90年代后期，我国已逐渐建成覆盖全国的GSM网络。这样GPS的信息就可以利用GSM网络来传递了，无需再建专用的网络，费用大大降低。我国的GPS应用进入了快速发展时期。GSM的短信息业务利用信令信道传输，这是GSM通信网所特有的。它不用拨号建立连接，把要发的信息加上目的地址发到短信息服务中心，经短信息服务中心完成存储后再发送给最终的宿主，就是目的GSM终端没开机是信息也不会丢失。短信息服务作为GSM网络的一种基本业务已得到越来

43、越多的系统运营商和系统开发商的重视。以GSM网络作为数据无线传输网络，来传输GPS信号，可以开发出多种前景极其乐观的各类应用3。3.1.2GPS的组成GPS系统主要由三大部分组成,及空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分：空间星座部分：24颗工作星和3颗备用卫星组成，提供星历和时间信息，发射伪距和载波信号，提供其它辅助信息地面控制部分：1个主控站，3个注入站，5个检测站，中心控制系统，实现时间同步，跟踪卫星进行定轨。用户部分：接收并观测卫星信号，记录和处理数据，提供导航定位信息1. GPS定位原理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

44、，确定待测点的位置。如图3-1所示，假设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他数据，可以确定以下四个方程式：ZXY卫星1（X1，Y1，Z1）卫星2（X2，Y2，Z2）卫星2（X3，Y3，Z3）卫星2（X4，Y4，Z4） 图3-1 卫星定位图上述四个方程式中待测点坐标X，Y、Z和Vt0为未知参数，其中di=CAti(i=I、2，3、4)12。di分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。Ati(i=1、2、3、4)分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。C为6PS信号的传播速度(即光速)。四个方程式中各个参数的意义如下：X、Y、z为待测点坐标的空间直角坐标。Xi、Yi、Zi(i=1、2、3、4)分别为卫星I、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标；可由卫星导航电文求得。Vti(i=1、2、3、4)分别为卫星1，卫星2，卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。Vt0为接收机的钟差。由以上四个方程式，即可解算出待测点的坐标和接收机的钟差4。3.1.3定位数据的提取GPS接收机只要处于工作状态就会源源不断地把接收并计算出的6PS导航定位信息通过串口传送单片机中，在没有进一步处理之前，传送的数据是一长串字节流信息。因此必须经