基于MSP430的汽車無線定位監(jiān)控系統(tǒng)設計

黃慶彩，李東紅，丁 斗，黃慶云

（1.太原科技大學，山西太原030024;2.北京地球站，北京 100026）

隨著全球經(jīng)濟地飛速發(fā)展，汽車越來越多地進入到人們的家庭，而汽車被盜的案件也與日俱增，給車主帶來了巨大的損失，在此背景之下，汽車的定位與防盜自然成為當今市場的一大需求?，F(xiàn)有的汽車防盜系統(tǒng)主要分為四大類［1］:機械式防盜系統(tǒng)、電子防盜報警系統(tǒng)、芯片式防盜系統(tǒng)、網(wǎng)絡防盜系統(tǒng)。本文所設計的監(jiān)控系統(tǒng)屬于網(wǎng)絡防盜系統(tǒng)采用低功耗單片機MSP430作為中央處理器，GPS模塊接收全球定位衛(wèi)星發(fā)出的定位信息，計算出車所在的經(jīng)度、緯度、速度、方向等信息，并利用GSM網(wǎng)絡的短信或電話與用戶的手機來實現(xiàn)定位信息的雙向傳輸和控制。具有功耗低、價格便宜、體積小、便于隱蔽安裝、定位精度高等特點，同時又滿足了用戶遠距離及時掌握汽車安全狀況等多功能的需要。

1 系統(tǒng)功能概述

無線定位監(jiān)控系統(tǒng)是把汽車用戶的手機作為主要的監(jiān)控接收終端，不需要監(jiān)控中心。車主可以通過自己的手機隨時查詢車的位置和行車狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)的操作采用漢字短信方式，包含7條短信命令分別為設置號碼、定位汽車、打開跟蹤、關閉跟蹤、打開報警、關閉報警、復位設備。當發(fā)送短信“定位汽車”命令，監(jiān)控系統(tǒng)會返回一條短信，內(nèi)容包括:經(jīng)度，緯度等信息。例如返回短信:已定位，位置:23.02943N，113.30589E，速度:105 km/h。在衛(wèi)星信號接收不到的地方，用戶也可以通過讀取手機信號的基站扇區(qū)信息，來實現(xiàn)查找汽車的位置。

當汽車發(fā)動后，上電首先啟動手機模塊搜索網(wǎng)絡，搜索成功，監(jiān)控系統(tǒng)會自動撥打車主的手機，如果是車主開動車，可以不予理會，不影響車輛的正常使用。若是被非法啟動，車主接通電話就可以監(jiān)聽車內(nèi)的一切聲音，也可以及時發(fā)送“打開跟蹤”短信命令，監(jiān)控系統(tǒng)會每隔一定時間，將汽車的位置和速度等信息，發(fā)送到車主的手機上。發(fā)回的跟蹤信息，由于短信內(nèi)容包括了經(jīng)度、緯度和速度等信息，可以通過在手機上安裝各種手機地圖軟件，將經(jīng)度和緯度信息輸入到軟件里面，就可以看到自己汽車的位置。

車子正常啟動時監(jiān)控系統(tǒng)采用汽車蓄電池電源供電，若車主停車熄火則自然斷電而不耗電。當車子非法啟動后只要車主短信息跟蹤命令發(fā)出，則車子中的蓄電池電源自動切換到報警器系統(tǒng)本身的電源上，即使盜賊把車停下熄火了報警器仍然會返回報警信息。

2 系統(tǒng)的硬件設計

無線定位監(jiān)控系統(tǒng)采用GPS模塊M-89來接收汽車的位置、速度等狀態(tài)信息，通過MSP430F149單片機處理和控制這些信息，并利用GSM模塊TC35i與用戶建立通信聯(lián)系，其硬件總體框圖如圖1所示。該系統(tǒng)由CPU控制模塊、GSM通信模塊、GPS接收模塊、電源管理模塊四部分組成。

圖1 硬件總體框圖

2.1 CPU控制模塊

控制電路CPU采用美國TI公司超低功耗16位單片機MSP43OF149構成的電路。MSP430F149是德州儀器（TI）公司推出的超低功耗Flash型16位 RISC指令集單片機。MSP430F149有豐富的內(nèi)部硬件資源，是一款工業(yè)級芯片，性價比高。在應用中，MSP430F149不需做過多的擴展，適合要求快速處理的實時系統(tǒng)。MSP430F149的工作電壓是3.3V，其I/O電平也是3.3V邏輯電平。MSP430F149有兩個串行異步通信口，分別連接GPS接收機模塊與GSM無線通信模塊。

2.2 GSM通信模塊

GSM通信模塊采用西門子公司的TC35i。TC35i是西門子公司專為GSM通信設計的支持中文短信息的專用模塊。它具有語音、數(shù)據(jù)、傳真和點對點短信功能，工作于EGSM900和GSM1800頻段，重量僅為10g，在3.3～4.8V電源范圍內(nèi)均能正常工作，內(nèi)部有自動充電控制電路?？蓚鬏斦Z音和數(shù)據(jù)信號，通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。SIM電壓為3V/1.8V，TC35i的數(shù)據(jù)接口（CMOS電平）通過AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)。TC35i由供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口等6部分組成。作為TC35i的核心基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音和數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數(shù)字功能。

2.3 GPS定位模塊

GPS定位模塊，用以確定汽車的位置。將GPS接收機裝于汽車內(nèi)，利用全球定位衛(wèi)星發(fā)送信息，提供經(jīng)度、緯度、速度及方向等數(shù)據(jù)信息。通過裝在汽車內(nèi)的GPS接收機，接收到GPS的定位消息，精確測定汽車所在的當前位置。

GPS模塊HOLUX M-89是一種根據(jù)低耗電Mediatek GPS解決方案設計的超小型12×12×2.05 mm GPS引擎模組。它對于導航應用提供高達-159dBm的絕佳靈敏度與快速的第一次定位時間。適用于汽車導航、船只導航、艦隊管理、AVL和定位服務、自動導航、個人導航或旅游裝置、追蹤裝置/系統(tǒng)和地圖裝置應用。M-89可通過第4腳串行數(shù)據(jù)輸入端、第5腳串行數(shù)據(jù)輸出端與MSP430F149的串行通信接口USART1進行數(shù)據(jù)通信，如圖2所示。

圖2 GPS接口電路

2.4 電源管理模塊

電源管理模塊主要由芯片LM2576和as1117組成，分別提供4V和3.3V供電，輸出4V電壓能夠為GSM通信模塊TC35i供電，3.3V電壓為MSP430及GPS定位模塊M-89供電，電路如圖3所示。使用備用電池即電源管理模塊供電可滿足系統(tǒng)長期需要，可有效防止人為對汽車電源的破壞，提高了防盜系統(tǒng)的安全系數(shù)。

圖3 電源電路

3 系統(tǒng)的軟件設計

無線定位監(jiān)控系統(tǒng)的軟件采用C語言進行編寫，主程序軟件流程如圖4所示。主程序包括系統(tǒng)初始化和循環(huán)檢測。主程序用來控制報警電路和短信息收發(fā)等。單片機通過GSM模塊接收用戶的設置及請求命令，并在處理后給予回復;以及當單片機判斷出汽車在警戒狀態(tài)下發(fā)生了位移而發(fā)送給用戶的報警及位置信息。在主程序中間還有4ms的并行中斷，一旦有中斷產(chǎn)生就會轉移到相應的中斷處理子程序。中斷程序主要是讀取GPS模塊的信息確定車子當前的經(jīng)緯度、速度等信息。

圖4 主程序流程圖

4 結束語

本文利用GPS全球定位系統(tǒng)及GSM通信網(wǎng)絡，把定位和監(jiān)控聯(lián)系起來，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向傳輸和控制。GPS覆蓋范圍大，無需建立專用的通訊網(wǎng)，GSM通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速度快、可靠性高，監(jiān)控系統(tǒng)體積小便于隱蔽安裝，雙電源供電可靠安全，私家車主可以自主監(jiān)控自己車輛的位置，不需要監(jiān)控中心。此裝置在應用中取得了良好的效果。

［1］王豐元.汽車試驗測試技術［M］.北京:北京大學出版社，2008.

［2］胡大可.Msp430系列flash型超低功耗16位單片機［M］.北京:北京航天航空大學出版社，2001.

［3］華為GTM900數(shù)據(jù)手冊.

［4］HOLUX M-89 GPS Module series.Guang Zhou Xin TU Technology，Inc.

［5］余亞東.基于GPS/GSM的汽車防盜報警系統(tǒng)設計［J］.電子技術，2010（2）.