基于P89LPC932单片机与gpsOne的车辆移动定位报警系统
基于P89LPC932单片机与gpsOne
的车辆移动定位报警系统
摘要：介绍了一种以P89LPC932单片机为控制核心、结合CDMA业务和gpsOne而开发的车辆移动定位报警系统,结合GIS技术,与控制中心配合,可实现对车辆的报警,定位,和监控等多种应用. 整个系统由移动终端、CMDA网络和信息管理中心服务器3个部分组成;重点描述了移动终端的硬件组成、软件设计。系统有定位、发送震动报警信息、发送电池低电平报警信息等功能。实现了对车辆的短消息精确自动报誉、自动控制、自动信息查询等
关键词: CMDA;gpsOne; P89LPC932;单片机;短消息;远程报警
引言
随着经济技术的发展，移动通信已成为人们日常工作、生活的一个必不可少的组成部分。移动定位，是移动通信网所提供的一种新功能。它通过无线定位技术来获得移动台的位置信息，提供给用户本人、移动通信网络或者其他外部实体，实现各种与位置相关的应用.而gpsOne定位技术整合基于网络的和基于独立的GPS定位技术,使移动地位应用越来越普遍.将移动通信技术、gpsOne与计算机技术有机结合，则可在更广泛的领域为不同用户提供更加方便、快捷的信息服务.
针对车辆的增多,以及最近几年频繁发生车辆被盗,车主希望车辆上能有一种隐藏式,安全的的报警、定位终端.设计了一套基于中国联通的车辆报替与控制系统，它利用手机短信和单片机控制技术实现对车辆的远程控制，并利用车载CDMA模块的gpsOne定位系统，结合现有的自行开发的GIS软件,对远程移动或固定目标信息进行定位查询、自动求助报警等。该系统对车辆定位精确，报警及时，控制灵敏，硬件成本低，使用费用少。
1 系统方案的选择
综合考虑系统的可靠性、可行性、成本, 缩短开发时间。本文提出了基于P89LPC932单片机与gpsOne的车辆移动定位报警系统.利用单片机与CDMA模块联合设计了一个符合经济型系统功能需求的硬件解决方案。主控单片机负责控制CDMA模块发起定位请求,接收并解析CDMA模块收到的信号以获取当前的经、纬度及其他信息。主控单片机还负责把系统的定位信息通过CDMA模块的短信功能发送给控制中心。
1.1 单片机的选择
LPC900 系列单片机因其出色的性价比，抗干扰能力强，功耗低等优点而被应用于多种嵌入式系统中。
P89LPC932是一款单片封装的微控制器, 是采用基于80C51内核增强型的高速、低功耗FLASH 单片机。在同一时钟频率下,P89LPC932的速度为标准8051器件的6倍。因此,只需要较低的时钟频率即可达到同样的性能,这无疑降低了功耗和EMI。具有8kBFLASH程序存储器,5122PROM,256BRAM,512B附加片内RAM。P89LPC932还集成了字节方式的I2C总线、SPI接口、UART通信接口、E2PROM,ISP/IAP在线编程和远程编程方式等一系列有特色的功能部件，。适合于许多高集成度、低成本的场合,可以满足多方面的性能要求。LPC00系列在数据的采集、通讯、控制中也因其出色的性能而得到令人满意的效果。
1.2通信、定位方案的选择
(1) GPSONE定位技术及业务介绍
基于CDMA的GPSONE定位方案，采用的是A-GPS(见图1)与Cell ID结合的混合定位方式。手机终端需要采用高通公司的支持GPSONE功能的芯片，该芯片可以接收卫星导航信息，然后再将接收到的信息通过网络发送到定位服务系统(PDE),计算出用户当前所处的位置。此种方案的定位精度高，可以达到5-50米左右(取决于能见度)。无论在室内还是室外，只要有CDMA 1X网络覆盖的地方即可实现定位.而且缩短了定位时间。结合GIS(地理信息系统)地图数据信息，向用户提供丰富的位置信息服务。
图 1 A-GPS系统方案联结图
综合了GPS（全球定位系统）、CDMA1X（码分多址分组数据交换网络）、GIS（地理信息系统）、Internet网络和技术，中国联通采用gpsOne定位技术建成了目前世界最先进的移动位置服务网络.定位基本流程如(图 2)
图 2 基本定位服务流程
CDMA模块采用机卡分离并支持GPSOne功能的DTGS-800,它主要完成通过自身定位或网络定位的功能.该模块用于外部设备的接口包括:模块电源接口,3个UART串口,模块控制接口和工作状态接口.在本系统中,单片机连接了该模块的第1个串口(第2个串口用于和外部R-UIM卡通信),它同主控单片机之间采用标准的串行口进行通讯,通讯的最高波特率可以达到230.4KB.主控制器可以通过AT命令控制该模块按照一定的方式发起定位请求.该模块与SIM卡之间主要通过SIM_DAT和SIM_CLK信号线进行数据通信
2 系统功能的组成
车辆报普与控制系统设计的目标是：
(1) 当车辆布防之后.如果车载终端通过震动传感器检测到远程车辆遇到异常.通过CDMA发送短信到车主手机上.告诉车主发生异常情况.并可以向控制中心发送短信, 将当前车辆的有关信息(方位、速度、状态等)告知中心.并在中心的GIS软件上显示.
(2) 当车主驾车时,遇到劫匪.可以按报警按钮,单片机控制CDMA模块向求救中心发送求救短信.并把当前位置信息告知中心.为营救创造条件.
(3) 当车已经被盗后.通过中心发送指令,主动调当前车辆的位置、方向、速度等信息.为寻找被盗车辆创造条件
系统功能结构 如(图3)所示
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联通CDMA网络 |
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短消息 |
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控制中心 |
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车主电话 |
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求救电话 |
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单片机 |
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I/O |
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gpsOne |
图 3 系统功能结构图
3 硬件电路的设计
3.1 传感及控制线路的设计
要想实现系统的自动报警，首先要收集车辆的异常信息，然后再通过相应的设备将这些信息发送给远程用户。对于车辆，在正常使用时有一定的状态，当用户远离车辆时应该设定一些正常状态参数，而当车辆出现异常，如剧烈震动、异常开锁、坐垫受压等情况时，应该能及时地检测出这些参数。为此，在这些有关的部位都安装了传感器，一旦出现异常情况，振动传感器能及时检测到震动.通过单片机的中断，连接传感器,获得异常,以便及时发出报警信号。对于布防报警按钮可以采用单片机扫描外部端口的方法.并且在程序中做软件滤波.
该部分的设计采用标准总线结构，通过电缆将外围主要部位的传感器、lED、按键等与系统I/O模块相连。当车辆出现异常情况时，用户要想通过短信系统对车辆实施远程控制，可以通过相应的控制线路来实现对车辆的报警、布防、调定位数据等。
(2)
3.2 模块及接口电路的设计
(1) CDMA通信模块:主要用于建立无线信道，接收、发送.车载系统的短消息。
以及通过模块自带的gpsOne功能获得定位数据.为了缩短开发周期，该模块主要采用市面上销售的通用通用模块TDGS-800，并在电路板上安装一块已开通gpsOne定位服务的联通手机卡，通过相应的接口电路实现与单片机的数据通信。
(2) 单片机模块:主要用于对车载信号的数据处理以及实时控制，其中烧写了一套系统的控制处理软件，可对接收到的短消息、定位数据等进行解释、执行传输，同时还可对外部信息进行处理并对外部设备实施控制。单片机可择目前市面上具有Flash存储器的芯片P89LPC932，便于用户通过手机短信，利用串行行通信方式对Flash程序存储器重新配用户信息，实现系统管理和程序控制。
系统的电路原理图如 (图4)所示
图4 系统电路原理图
4 软件系统的设计
车载软件总体结构才用前后台模式,前台程序主要由中断程序组成.主要是外部中断和串口中断,后台程序主要由三个任务程序组成.
控制中心GIS软件是由西安电子科技大学陈光达教授开发的GPS/GSM/GPRS智能车辆/船舶监控管理系统(GIS软件)组成.控制中心软件具有串口,可以连接短信猫.用于接收车载报警器发送的定位数据、报警、布防等信息,并在地图上显示.
下面主要论述车载软件:
4.1 中断程序
(1) 振动传感器中断程序
对于传感器中断,为了避免偶然振动引起的(如布防后行人.不小心碰了一下),此时的振动次数比较少.而真正发生盗车时.振动的次数肯定比较多.在程序中设置了灵敏度.即在一定的时间内振动传感器振动次数达到预定的值时才发送短信告知车主.
(2) 串口接收中断程序
串口接收的数据有gpsOne下行的定位数据,中心发送的短信数据,还有车载发送短信时CDMA模块回复的数据.不同的数据对应着不同的后台服务程序.程序的关键利用抓取关键字的方式.关键字选取3个字符.在程序中已经预定义了相应的含义.
(3)定时中断程序
为程序运行提供间隔.并且在程序中控制LED显示工作状态
4.2 后台服务程序
后台程序主要由三个任务组成.分别是:1.解析处理单片机通过串口接收的数据;2.对CDMA模块发送相关的AT指令对模块进行控制,拼装相应的短信内容;3 .扫描I/0端口,对报警,布防按钮进行软件去毛刺
(1)任务1: Proc_GSMCMD();
在解析串口接收的数据时.由于情况很多.采用分支结构.又调用了一下程序进行细分为
PM_RING();处理接收打进的电话
PM_CMT();接收短信息 提示
PM_CMGSR();解析接收的短信内容
Proc_GPSCMD();处理接收的GPS数据
(2)任务2: Task_ATCMD();
在这个任务程序中只要是一些AT命令.比如来电挂机命令AT+CHV0,模式设置
AT+UGSM, AT+CMGF,删除短信AT+SMSD,读取短信AT+CMGR,gpsOne定位AT+GPSTART等.并设置了优先级.
(3)任务3: SCAN_IN();
主要对I/0口进行扫描.为了兼顾实时性和不消耗CPU,运行任务3时.要判断定时器周期性的置起的相应的标志,扫描间隔定位50ms.
对于模块发送短信需要一定的时间间隔.以及通过AT+GPSSTRT 获取定位数据后,模块再发送短信时网络需要切换时间(不然发送短信时就会出现没有网络的故障.)程序中特别加入了延时机制和对发送短信以及定位发生失败之后的重发机制.保证了程序的处理异常情况的能力.
通过调试和实际运行.反应速度和可靠性满足了预定的要求.车辆的状态在控制中心软件的显示如 (图 5 控制中心软件)所以
图5 控制中心软件
5 结束语
此方案在实际应用中其精度、稳定性均达到设计要求,且系统具有集成化程度高、抗干扰能力强等优点。另外,本系统一方面自成体系,也可以通过串行口与上位机通讯,从而实现网络化管理同传统的定位系统相比-该方案具有系统成本低/定位精度高/定位速度快/通信费用低等特点.
参考文献
[1]周立功.LPC900系列FLASH单片机应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[2]广州周立功单片机发展有限公司 P89LPC932 Flash单片机使用指南
[3] AnyDATA (Shanghai) Co., Ltd. AnyDATA CDMA MODEM AT 手册