基于MSP430 的GPS 車載智能終端設(shè)計(jì)

鄭學(xué)梅

(東北電力大學(xué) 信息工程學(xué)院，吉林 132012)

1 前言

隨著我國(guó)交通事業(yè)的飛速發(fā)展，車輛日益增多，交通運(yùn)輸?shù)膲毫χ饾u加劇。 為了更好的解決交通問(wèn)題，使得車載監(jiān)控終端的研發(fā)變得十分重要。因運(yùn)而生的GPS 車載智能終端融合了GPS 全球衛(wèi)星定位技術(shù)、GPRS 無(wú)線通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)地理信息處理技術(shù)，不僅能實(shí)時(shí)接收GPS 定位信息，進(jìn)行車輛的實(shí)時(shí)定位，而且能夠與監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)信息傳遞，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對(duì)車輛狀態(tài)、 車輛運(yùn)行狀況和道路狀況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和調(diào)度。 此外該終端還有防盜報(bào)警功能。

2 GPS 車載智能終端的硬件設(shè)計(jì)

2.1 整體硬件組成

該智能終端主要由MSP430F149 單片機(jī)、GPS 模塊、GPRS模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、LCD 顯示模塊以及報(bào)警設(shè)備7部分組成。 GPS 車載智能終端的硬件原理圖如圖1 所示。

圖1 GPS 車載智能終端硬件結(jié)構(gòu)框圖

終端的功能簡(jiǎn)述如下：（1）準(zhǔn)確定位車輛的位置，緯度，經(jīng)度，時(shí)間等信息。 （2）能夠傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，與監(jiān)控中心進(jìn)行通訊。（3）當(dāng)遇到緊急情況能夠自動(dòng)報(bào)警（如事故或盜竊）。 （4）能夠存儲(chǔ)車輛定位信息，并顯示定位信息。 （5）GPRS 模塊支持TCP/IP通信協(xié)議，能傳送語(yǔ)音，數(shù)據(jù)，圖象等信息。

2.2 智能終端硬件電路

2.2.1 MSP430F149 單片機(jī)外圍電路

MSP430 單片機(jī)是一個(gè)具有強(qiáng)大的處理能力的 16 位單片機(jī)， 它采用了RISC 精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)， 同時(shí)具有大量的寄存器；豐富的尋址方式、簡(jiǎn)潔的27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；有較高的處理速度，在8MHZ 的高速晶振驅(qū)動(dòng)下指令周期為125ns。 以上這些特點(diǎn)都保證了采用MSP430 單片機(jī)能夠編制出更加高效的源程序[1]。

單片機(jī)電路作為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分， 主要是完成與TC35 無(wú)線通信模塊和GPS25LP-LVC 模塊的通信。 由于MSP430F149 單片機(jī)具有雙串口通信的優(yōu)勢(shì)， 因此可以采用MSP430F149 的串口0 與GPS25LP-LVC 進(jìn)行通信， 串口1 與TC35 模塊進(jìn)行通信。 由于它們都是CMOS/TTL 電平，故無(wú)須電平轉(zhuǎn)換。具體連接電路如圖2 所示。設(shè)計(jì)中，為減小電源的輸入對(duì)單片機(jī)工作的影響， 因此選擇在64 腳的管腳增加了0.1μF的小電容來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。

圖2 MSP430F149 單片機(jī)電路圖

2.2.2 GPRS 模塊硬件電路

對(duì)于GPRS 模塊部分，本終端選用TC35 模塊來(lái)進(jìn)行無(wú)線通信。 TC35 是西門子公司推出的無(wú)線通信GPRS 模塊，其工作電壓為3.3-5.5V，有900MHz 和1800MHz 兩個(gè)工作頻段可供選擇，其功耗分別為2W(900M)和1W(1800M)。 TC35 通信模塊可通過(guò)ZIF 連接器來(lái)與單片機(jī)及其他外圍設(shè)備相連，用以實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)的雙向傳輸[2]。 模塊的第32 引腳SYNC 用來(lái)指示GPRS 模塊的工作狀態(tài)， 本終端中用一個(gè)LED指示燈來(lái)指示其工作狀態(tài)。

2.2.3 GPS 模塊硬件電路

對(duì)于GPS 模塊，本終端選用GPS25LP-LVC 接收機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛定位功能。 該接收機(jī)采用＋5V 電源供電，內(nèi)置保護(hù)電池，可自動(dòng)輸出NMEA0183 語(yǔ)句，用戶可選擇波特率1200/2400/4800/9600bps；同時(shí)支持RTCM 差分輸入。此接收機(jī)只需通過(guò)一個(gè)12針的引腳和系統(tǒng)相連。

2.2.4 電源模塊硬件電路

由于本終端的電源部分來(lái)自于車輛電瓶， 要求輸入電壓為12V 左右， 但輸出電壓卻有3 種：TC35 模塊需要供電電壓3.5V；MSP430F149 需要供電電壓3.3V；其他器件需要5V 供電電壓。 各模塊主要消耗電流情況：GPS25LP-LVC 輸入電流為140mA，TC35 空閑時(shí)輸入電流很小，但當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)峰值電流可達(dá)2A；其他電路功耗較小，大概為幾十毫安。 本終端采用LM2576 芯片先將12V 的電源電壓降壓為5V，再由這5V 的電壓作為輸入分別為3.5V 和3.3V 供電，這樣大大降低了功耗。

3 總結(jié)

本設(shè)計(jì)中GPS 車載智能終端能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的實(shí)時(shí)定位，與遠(yuǎn)端監(jiān)控中心的無(wú)線通信，顯示車輛定位信息以及防盜報(bào)警功能。 但是，在終端在利用GPRS 無(wú)線通信模塊收發(fā)短信息方面的功能還有所欠缺，今后的研究應(yīng)著重于信息安全和功能擴(kuò)展方面。

[1]魏星，吳甬翔，金敬.基于GPS 車載智能終端的設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2008，34（13）：1678