基于MSP430车辆定位系统的设计

第２期　２０１５年１月　无线互联科技　ＷｉｒｅｌｅＳＳ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．２　Ｊａｎｕａｒｙ，２０１５　基于ＮＳＰ４３０车辆定位系统的设计　汪正进朱代先常坤史恩李斯　（西安科技大学通信学院，陕西　西安７１００５４）　摘　要：对车辆进行准确的定位和追踪是汽车业今后发展的一种趋势ａ此系统设计是基于ＭＳＰ４３０基础上研究如何对车　辆进行实时定位和追踪。系统的车载终端由液晶模块、ＧＳＭ模块、ＧＰＳ模块、无线模块、电机驱动模块以及电机等组成，　控制中心由微控制器组成。利用ＧＰＳ模块采集地理位置等信息，通过液晶１２８６４实时显示经纬度、速度、时间等数据，再通　过ＧｓＭ网络将采集的信息发送到控制中心。控制中心通过ＵＳＢ端口读取ＧＳＭ模块收到的信息，通过调用浏览器，将车辆所　在位置的地理位置和运动轨迹通过经纬度坐标等信息实时显示出来。　关键词：：ＧＳＭ；ＧＰＳ；无线；车辆定位；电机驱动　随着城市工业化的快速发展和城市道路的扩张，汽车　断读取ＧＰＳ模块传输的位置信息，然后提取信息来判断小　已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。要想在一个错　车定位是否成功，同时将信息在１２８６４液晶屏上显示出来。　综复杂的城市道路上方便、快捷、准确地知道汽车所行驶　小车需根据接收到的按键信息来驱动电机运动，这些按键　的位置信息，需要对车辆进行智能定位予以确定。同时，由　信息可有遥控器通过射频收发器芯片ＣＣ１ｌ０ｌ发出或者遥控　于智能定位系统的设备软硬件的设计与生产成本的下降，　器通过手动发出的。射频收发器芯片ＣＣｌｌＯ１发送按键数据　它的应用越来越普及，如自行车、货车、手机等等。在全球　是根据单片机定时检测是否有按键按下来触发ｓＰＩ协议进　定位系统中，美国的ＧＰＳ相对其它定位系统组建比较早且　行控制。其中智能车辆定位系统中的遥控器系统由单片机　技术成熟。因此，它已广泛应用于我们日常的定位系统中。　最小系统板、键盘模块、无线模块３部分构成。智能车辆定　其次，采用时分多址技术的全球移动通信系统ＧＳＭ，它的基　位系统中的上位机部分是由Ｐｃ机、ＴＴＬ转ＵＳＢ模块、ＧＳＭ模　站多、网络覆盖　通过ＧＳＭ模块，用较低的成本即可实现　块３部分组成。上位机中的ＧＳＭ模块每接收到一条信息，通　语音及数据等信息的实时传输，而且操作简单。　完成与ＧＰＳ定位模块和ＧＳＭ（ＧＰＲＳ）　过串口让Ｐｃ机利用ＡＴ指令来读取信息数据，并在网络接口　此系统采用低功耗的ＭＳＰ４３０单片机为核心，利用它　的地图上显示信息的经纬度。　移动通信模块的连接，将采集到　矩阵键盘　＝　的数据信息通过上位机处理，利　用下位机进行显示得到车辆当前　位置信息。实现对车辆定位追踪　的目的　“　ｍ　。　１　智能车辆定位系统的总体设计　无线遥控　＝＝：：　ＧｓＭ通信　ＰＣ　ＧＰｓ定位　＝　ＭＣＵ　＝＝：≥４电机驱动　＝＝　液晶显示　智能车辆定位系统由控制中　图１　智能车辆定位系统的总体设计框　心和车辆定位终端两部分组成。控制中心则将Ｐｃ机和ＧＳＭ　２系统硬件平台设计　通信模块利用ＵＳＢ接口连接起来，实现数据的传递和联网　２．１电源模块电路　显示。而车辆定位终端主要由微控制器作主控单元，由其　在硬件电路设计中，车辆需要在在室外进行测试和调　试。选用１２Ｖ的铅蓄电池对电机驱动供电，通过７８０５稳压器　扩展接口与矩阵键盘模块、ＧＰＳ定位模块、无线控制模块、　液晶显示模块、电机驱动模块组成。同时系统还配合一些　将１２Ｖ电压转换为单片机及ＧＰＳ模块所需的５Ｖ电压，再利用　附属单元如系统电源、复位电路及时钟电路等。智能车辆　ＡＭＳｌｌｌ７—３．３的稳压器将５Ｖ电压转换为单片机外围设备，如　定位系统的总体设计框图如图１所示。　射频收发器ＣＣｌｌＯ１、１２８６４液晶屏所需的３．３Ｖ电压，同时给　在智能车辆定位系统设计中，其工作原理是小车部分　ＧＳＭ模块单独配置了一块３．７ｖ手机锂电池进行供电。　首先开启ＧＳＭ通信模块和ＧＰＳ定位模块，等待搜索小车具体　２．２无线遥控电路　位置显示信息。ＧＰＳ定位模块的传输位置信息通过串口不　在无线遥控电路中采用工作频率为４３３ＭＨｚ（避免与　作者简介：汪正进（１９８１－），男ｊ安徽庐江人，硕士，工程师，研究方向：煤矿通信和视频监控系统。　２９—　第２期　２０１５年１月　Ｎｏ．２　无线互联科技・无线天地　Ｊａｎｕａｒｙ，２０１５　ＧＳＭ模块的相互影响）的近距离无线通信的ＣＣ１ｉ０１射频　口通信的方式对ＧＰＳ和ＧＳＭ的数据进行发送，它们的传输速　５２００ｂｉｔ／ｓ。因此，在读取它们　收发器芯片。它是ＴＩ公司推出的具有低功耗和无线唤醒　度分别可达￣９６００ｂｉｔ／ｓ和ｌ１（ＷＯＲ）等多调制模式，可对信息的强度和信息链接的质量　的数据信息是，由于串口采用的是中断方式，不是直接进　进行读取、测量。它的工作电压在１．９Ｖ～３．６Ｖ，待机模式下　行读取，得利用缓冲区进行处理。若直接读取，可能由于　电流仅为２００ｎＡ，在该电路中给它供３．３Ｖ电压。可通过ＳＰＩ　中断时间过长影响数据的接收。在中断结束后，利用定时　接口对内部自带的６４字节Ｔｘ　ＦＩＦ０和ＲＸＦＩＦ０的寄存器进　器减缓刷新数据的速率，可以在主程序里直接进行数据的　行配置。同时它的引脚也可设置作为接收信号的引脚，若　提取和解读，节约资源，提高效率。　　ＧＳＭ模块驱动　测得引脚的电平变为低电平时，对应引脚就接收到一个数　３．１据，这样节省了ｆｌ－＿ｈ资源。在此电路中，将该引脚与微控制　器的外部中断相来连接收信号。　ＧＳＭ模块里面的函数，主要可配置串口和字符串的发　送。为了防止ＧＰＳ在未定位的情况直接接收其它数据而　２．３电机驱动电路　造成乱码，需要对字符串发送函数进行了修改，主要包　在电机驱动电路中采用Ｌ２９８Ｎ作为电机驱动芯片，它能　括指定的字符串是从第几位数据开始发送的判断和每　将单片机输入的逻辑信号转换为１２Ｖ的驱动电平。外观上它　次需要指定发送几位字符信息。其程序中出现的ｕｃｈａｒ　是一个１５脚直插的封装芯片，工作时电流比较大，易发热，　＊ｓｅｎｔｅｎｃｅ，ｕｃｈａｒ　ｎｕｍ，ｕｃｈａｒ　ａｄｄｗ分别表示字符串名，发　在电路中加入散热片进行降温处理。该芯片有两组双通道　送长度，起始地址，如下所示：　输出，利用通道引脚电平来控制端口的输出。因此，两组双　ｖｏｉｄ　ｓｅｎｄｓｅｎｔｅｎｃｅ２（ｕｃｈａｒ＊ｓｅｎｔｅｎｃｅ，ｕｃｈａｒ　通道输出可以控ＳｒＪ２个直流电机或者１个步进电机。　ｎｕｍ，ｕｃｈａｒ　ａｄｄｗ）　３系统软件程序设计　｛　ｕｃｈａｒ　ｉ：　在硬件电路搭建完成之后，需要对相关硬件设备在上　ｆｏｒ（ｉ＝０：ｉ＜ａｄｄｗ；ｉ＋＋）　电之前进行初始化。首先开启ＧＳＭ和ＧＰＳ进行联网和定位，　ｓｅｎｔｅｎｃｅ＋＋：　之后启动射频收发器ＣＣｌ　１０１模块来对小车行驶进行遥控。　ｆｏｒ（ｉ＝０：ｉ＜ｎｕｍ；ｉ＋＋）　这里面设计一个１ｓ时间判定来对液晶屏的数据进行更新，　（ｗｈｉｌｅ（！（ＵＣＡＯＩＦＧ＆ＵＣＴＸＩＦＧ））：　同时将数据发送到上位机，这样遥控器就可以读取信息来　ＵＣＡＯＴＸＢＵＦ＝＊ｓｅｎｔｅｎｃｅ：　控Ｎｄ，车的行驶，如图２所示。　ｓｅｎｔｅｎｃｅ＋＋；｝）　在程序中，利用数组的形式便于存储存放所有的ＧＰＳ　数据。但数组与字符串在程序中读取时要能识别出来，　因此不能光靠简单的数据长度进行区别，还需要在字符　串结尾处自动地补零（“＼Ｏ”），而数组只能利用程序来　补。同时还为了防止发送数据时，出现乱码现象，在ｓｅｎｄ—　ｓｅｎｔｅｎｃｅ２函数中，指定发送起始的地址和发送的长度，　这样就更加可靠地发送短信的数据。　３．２射频收发器芯ＮＣＣｌｌＯ１模块驱动　射频收发器ＣＣｌｌＯｌ模块主要采用ＳＰＩ接口的时序作为　驱动函数进行操作。但其驱动函数与其他函数相比，需要　在射频收发器ＣＣ１１０１内部的寄存器上电前写入通道、地　址、功率等信息将其进行初始化，而且要求遥控器初始化　地址和小车上位机的初始化地址一致，才能正常接收数　据。在配置ＣｅｌｌＯ１内部寄存器时，可以将其引脚设置为接　收标志，这样在其一旦接收到数据时，就会将其引脚变成　低电平。这样就可以直接决定是否通过判断引脚的电平　图２小车主程序流程　变化来读取数据，而节约数据读取时间。其中射频收发器　根据ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８Ａ的自身特性，　可以对其主频进行精确配置为２４ＭＨｚ　开始　结束　的工作频率，方便串口通信。利用串　第２期　２０１５年１月　Ｎｏ．２　无线互联科技・无线天地　Ｊａｎｕａｒｙ，２０１５　ＣＣＩＩＯＩ接收函数流程图如图３所示。　４结语　或者４Ｇ网络技术　，通过车载视频监控系统为我们同步提　供车辆行驶记录，特别在行驶过程中遇到的特发情况有效　在车辆定位系统设计中，需要考虑环境因素，特别是　进行定位、记录和处理，对促进我国的交通运输的高效发　强磁、强电、建筑物等的干扰会对ＧＰＳ接收的数据的准确性　展具有实用价值。　带来影响。车辆定位系统要想进一步发展，还需要利用３Ｇ　［参考文献］　［Ｉ刘世杰，陈维斌．１］应用ＧＰＳ、ＧＳＭ车辆定位以及车载视频监控系统的应用［Ｊ】．计算机工程与设诜２０１２（１４）．　［２】钱佳琪．基于ＧＰＳ、３Ｇ车辆定位及车载视频监控系统的设计与研究［Ｊ】．河南科技，２０１４（４）．　［３】谢家春，陈来．基于ＧＰＳ／ＧＰＲＳ的车辆定位监管系统研究与实现［Ｊ】．信息技术，２０１２（１２）．　［４】王颖，侯亮．基于ＡＲＭ　Ｌｉｎｕｘ的３Ｇ无线车载视频监控系统［Ｊ】Ｉ现代电子技术，２０１３（３２）．　’　Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＳＰ４３０　ＷＡＮＧ　Ｚｈｅｎｇｉｉｎ　ＺＨＵ　Ｄａｉｘｉａｎ　ＣＨＡＮＧ　Ｋｕｎ　ＳＨＩ　Ｅｎ　ＬＩ　Ｓｉ　（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００６４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｏｃａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆｔｈｅ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｉｓ　ａ　ｔｒｅｎｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆｔｈｅ　ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＭＳＰ４３０　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｒｅａ１．ｔｉｍｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｒａｃｋｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｍｏｄｕｌｅ，ＧＳＭ　ｍｏｄｕｌｅ，ＧＰＳ　ｍｏｄｕｌｅ，ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｍｏｄｕｌｅ，ｍｏｔｏｒ　ｄｒｉｖｅｒ　ｍｏｄｕｌｅ，ｍｏｔｏｒ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ。ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｅｎｔｅｒ　ｉｓ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ａ　ｍｉｃｒｏ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ＧＰＳ　ｍｏｄｕｌｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｂＶ　ＬＣＤ　１２８６４　ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ　ａｎｄ　ｌａｔｉｔｕｄｅ。ｓｐｅｅｄ．ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｄａｔａ．Ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ＧＳＭ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｓｅｎｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｅｎｔｅｒ　ＧＳＭ　ｍｏｄｕｌｅ　ｔｏ　ｒｅａｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｖｉａ　ｔｈｅ　ＵＳＢ　ｐｏｒｔ，ｂｙ　ｃａｌｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂｒｏｗｓｅｒ，ｔｈｅ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒａｃｋ　ｂｙ　ｌａｔｉｔｕｄｅ　ａｎｄ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｒｅａ１．ｔｉｍｅ　ｄｉｓｐｌａｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＧＳＭ；ＧＰＳ；Ｗｉｒｅｌｅｓｓ；Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；Ｍｏｔｏｒ　ｄｒｉｖｅ　一３１