GPS\GSM模块的设计与开发

一、无线遥控模块总体的功能分析及体系结构设计
1.1无线遥控模块总体分析
本系统由STC89C52单片机电路+GPS模块电路+GSM模块SIM800A+指示灯电路+电源电路组成。
1、系统上电后，系统向特定手机号码发送短信,短信内容为系统的当前经纬度信息。40s左右发一次。
2、如果需要立刻发送经纬度信息，直接按板载按键即可立刻发送经纬度数据，不用等待40s。
3、短信发送及初始化有状态指示灯指示。
4、GSM模块是SIM800A，该模块和SIM900A电路程序完全兼容外观外形一模一样。

二、无线遥控模块软件设计
2.1 程序流程图
本无线遥控模块设计主要采用Keil uVision4软件编写与调试程序，程序语言采取易读性和移植性更高的C语言编写。分析本系统，在本模块需要实现的功能如下：
1.当摁下按键时，GSM立即将当前的定位数据发送到手机上。
2.当未摁下按键时，每到设定的间隔即向手机发送当前的定位数据。
根据功能，设计无线遥控模块运行流程图如图6-1所示。

系统运行流程图
2.2 控制程序的编写
2.2.1 控制程序的功能分析
根据流程图分析，系统的主程序需实现的功能有：
1.初始化定时器，实现间隔一定时间读取GPS数据和发送短信的功能。
2.初始化串口，实现GSM与单片机的通信。
3.初始化GSM模块，并设置GSM模块的工作模式。
4.调用GPS信息处理程序
5.初始化整个系统，包括LED和按键的设置。
2.2.2 控制程序的实现
1.按照51单片机的要求编写定时器初始化函数及定时器中断程序。定时器设定为两秒。
为实现间隔一定时间读取GPS数据的功能，设定全局变量dealGpsMes。在定时器中断程序中定义为True，主程序判断为真后将dealGpsMes修改为False，并调用GPS数据处理函数。
为实现40s发送一次短信的功能，设置全局变量reportTime。每两秒reportTime+1，当判断reportTime=20，即四十秒时，调用GSM程序，发送短信。
2.按照串口通信时序图编写串口初始化程序，设定为SCON模式1, 8-bit数据传输，设定自动重装。波特率设定为9600。
3.初始化LED和按键。将LED设置为熄灭，将按键设置为高电平。
2.3 串口通信程序的编写
2.3.1 串口通信原理
串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线 、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。串口通信指串口按位发送和接收字节，串口通信协议是指规定了数据包的内容，内容包含了起始位、主体数据、校验位及停止位，双方需要约定一致的数据包格式才能正常收发数据的有关规范。
2.3.2 串口通信程序
根据串口通信协议将串口初始化，设定为SCON模式1, 8-bit数据传输，设定自动重装。波特率设定为9600，打开串口中断。
在本设计中，因为传输数据很短，没有使用校验位进行校验，而是通过判断数据的长度来判断每个数据是否发送完，检测到长度为八位则发送则指针加一，发送下一个数据，以此来保证数据的准确性。
通过判断TI来判断数据是否发送完成，如未完成则进行延时。
当数据接收完以后，通过判断RI进入串行中断程序，将接受到的GPS数据进行储存和处理。
串口通信初始化程序和写数据程序如下，具体程序见附录一：
void UART_Init(void)
{
SCON = 0x50;
TMOD |= 0x20;
TH1 = 0xFD;
TR1 = 1;
EA = 1;
ES = 1;
}

void uartSendByte(unsigned char dat)
{
unsigned char time_out;
time_out=0x00;
SBUF = dat;
while((!TI)&&(time_out<100))
{time_out++;DelayUs2x(10);}
TI = 0;
}
2.4 GSM模块的程序编写
SIM800A是一款四频GSM/GPRS模块，为城堡孔封装。其性能稳定，外观小巧，性价比高，能满足客户的多种需求。SIM800A工作频率为GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz，可以低功耗实现语音、SMS和数据信息的传输。SIM800C尺寸为17.615.72.3mm，能适用于各种紧凑型产品设计需求。在本设计中使用到的功能包括：GSM短信收发，GPRS数据传输，TCP/IP协议数据传输，LBS信息的定位，http的java接口调用，FTP的无线升级，模块BT的串口协议传输。
2.4.1 SIM800A软件特性
•0710 MUX 协议
•嵌入型TCP/UDP协议
•FTP/HTTP
•彩信
•电子邮件
•DTMF检测
•干扰检测
•录音
•SSL
•蓝牙3.0（可选）
2.4.2 SIM800A模块的通信协议
短信接收发功能指令：
“AT+CMGF=1\r” //配置短信形式
“AT+CMGL=\”ALL\”\r” //读取所有短信
“AT+CSCS=\”GSM\”\r” //进行CSCS设置
“AT+CMGS=” //后面添加信息中心短信号码
“AT+CMGD=” //进行短信删除
在本程序中，使用“AT+CMGF=1\r”指令将短信配置为文本格式；使用“AT+CSCS=\”GSM\”\r”指令将CSCS设置为GSM模式；使用“AT+CMGS=”指令设置接收短信的手机号码。
通过串口通信，将经纬度信息数组依次传输到GSM模块发送，当接收到0x1a时，则判断该条短信结束。
2.4.3 程序的编写
根据SIM800A模块的时序图，编写GSM模块的程序如下：
uartSendStr(“aAT+CMGF=1\r\n”,12);
for(i=0;i<7;i++)
{DelayMs(100);}
uartSendStr(“AT+CSCS=“GSM”\r\n”,15);
for(i=0;i<7;i++)
{DelayMs(100);}
uartSendStr(“AT+CMGF=1\r\n”,11);
for(i=0;i<5;i++)
{DelayMs(100);}
uartSendStr(“AT+CSCS=“GSM”\r\n”,15); //ÉèÖÃ
for(i=0;i<5;i++)
{DelayMs(100);}
uartSendStr(“AT+CMGS=”+8618105140357"\r\n",26);
for(i=0;i<3;i++)
{DelayMs(100);}
uartSendStr(Lin0_No,13)
uartSendStr(Lin1_Ea,12);
for(i=0;i<2;i++)
{DelayMs(100);}
uartSendByte(0x1a);
for(i=0;i<40;i++)
{DelayMs(100);}
2.5 GPS模块的程序编写
GPS数据遵循NMEA-0183协议，该数据标准是由NMEA（National Marine Electronics Association，美国国家海事电子协会）于1983年制定的。统一标准格式NMEA-0183输出采用ASCII 码，其串行通信的参数为：波特率＝4800bps，数据位＝8bit，开始位=1bit，停止位＝1bit，无奇偶校验。
数据传输以“语句”的方式进行，每个语句均以“$”开头，然后是两个字母的“识别符”和三个字母的“语句名”，接着就是以逗号分割的数据体，语句末尾为校验和，整条语句以回车换行符结束。NMEA-0183的数据信息有十几种，这些信息的作用分别是：$GPGGA：输出GPS的定位信息；$GPGLL：输出大地坐标信息；$GPZDA：输出UTC时间信息；$GPGSV：输出可见的卫星信息；$GPGST：输出定位标准差信息；$GPGSA：输出卫星DOP值信息；$GPALM：输出卫星星历信息；