摘 要：介紹了一種基于GPS" title="GPS">GPS和GPRS" title="GPRS">GPRS的車載定位" title="車載定位">車載定位終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收器接收車輛所處的位置信息，通過單片機(jī)對(duì)車輛位置的有效信息進(jìn)行存儲(chǔ)和控制，當(dāng)車載終端接收到控制中心的指令后，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸車輛的位置信息。詳細(xì)討論了車載終端的硬件電路設(shè)計(jì)，包括控制模塊、GPS衛(wèi)星定位模塊和GPRS無線傳輸模塊等。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，通信效率高，功耗低，適用于車載定位監(jiān)控領(lǐng)域。
　　關(guān)鍵詞：ATmega128L" title="ATmega128L">ATmega128L；GPS；GPRS；車載定位

 　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車已經(jīng)越來越普及，成為人們生活中不可缺少的一部分。隨之而來的是交通的擁擠、堵塞，交通運(yùn)輸?shù)暮侠碚{(diào)度和管制顯得越來越重要，成為促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)和人類生活的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。公共汽車的合理調(diào)度，特種車輛的指揮和監(jiān)控，現(xiàn)代物流所要求的貨物安全與準(zhǔn)時(shí)調(diào)運(yùn)，大型企事業(yè)單位日常車輛管理等，都需要實(shí)時(shí)向總部報(bào)告自己所在的位置，或者總部能夠?qū)崟r(shí)地詢問車輛的位置，以便隨時(shí)指揮調(diào)度和處理突發(fā)事件。同時(shí)，在交通運(yùn)輸方面還存在著汽車的偷、盜等安全問題，交通工具的安全服務(wù)也越來越受到重視，因此車載定位監(jiān)控系統(tǒng)越來越多地受到業(yè)界的關(guān)注[1-2]。
　　GPS車輛定位跟蹤服務(wù)系統(tǒng)在這一形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生。它采用美國的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)，準(zhǔn)確測(cè)定車輛經(jīng)度、緯度、格林威治時(shí)間以及車輛運(yùn)行的方向和速度，并可對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
1 總體設(shè)計(jì)
　　車載定位系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)在車載終端利用GPS衛(wèi)星定位模塊接收GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)對(duì)得到的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和控制，當(dāng)控制中心需要車輛的位置數(shù)據(jù)時(shí)，能通過GPRS網(wǎng)絡(luò)及時(shí)傳送有效數(shù)據(jù)。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2 車載終端電路設(shè)計(jì)
　　電路主要包括ATmega128L單片機(jī)控制模塊、GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收模塊、GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1  核心控制模塊
　　處理核心選用8位低功耗微控制器ATmega128L，具有片內(nèi)128 KB的程序存儲(chǔ)器，4KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和4KB的E²PROM。它具有53個(gè)通用I/O口線、32個(gè)通用工作寄存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC、2個(gè)USART、8通道10位ADC、具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器、SPI串行端口、與IEEE 1149.1 規(guī)范兼容的JTAG 測(cè)試接口，此接口同時(shí)還可以用于片上調(diào)試，以及6種可以通過軟件選擇的省電模式[3]。其中使用了RXD0引腳接收HOLUX GR-85傳送的GPS數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)是否有效進(jìn)行判斷。通過TXD1口把有效數(shù)據(jù)發(fā)送給GPRS模塊。考慮到單片機(jī)內(nèi)部的Flash存儲(chǔ)空間較小，可利用ATmega128L的SPI口進(jìn)行存儲(chǔ)擴(kuò)展，對(duì)有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。這里使用的是華邦W25X40A串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片。ATmega128L模塊控制電路如圖3所示。

2.2  GPS衛(wèi)星定位模塊
　　GPS衛(wèi)星定位模塊采用HOLUX GR-85。該模塊核心采用美國瑟孚(SiRF）公司所設(shè)計(jì)的第2代低耗電量衛(wèi)星定位接收芯片，有20個(gè)通道，能夠確保最高的接收靈敏度；內(nèi)部有可充電電池，可以保存星歷數(shù)據(jù)，便于快速定位；標(biāo)準(zhǔn)的MMCX天線接口，便于連接GPS天線；標(biāo)準(zhǔn)NMEA0183信號(hào)輸出；工作電壓低(3.5 V～5.5 V直流），工作電流小(70 mA），接收靈敏度為-159 dBm；TTL電平數(shù)據(jù)輸出，每秒一次GPS全數(shù)據(jù)；4800b/s串口通信波特率。使用時(shí)，只需把1端口VCC接電源，5端口GND接地，2端口TXA接ATmega128L的RXD0管腳即可實(shí)現(xiàn)GPS模塊與核心控制單片機(jī)的串口通信硬件電路連接。HOLUX GR-85模塊電路連接圖如圖4所示。

2.3  GPRS無線傳輸模塊[4-5]
　　GPRS無線傳輸部分核心采用MC35I模塊，該模塊是Siemens 公司推出的新一代無線通信GPRS 模塊,模塊的工作電壓為3.3 V～4.8 V ,可以工作在900 MHz 和1 800 MHz 兩個(gè)頻段,具有始終在線的功能且理論上傳輸速率最高可達(dá)171.2 kb/s ,通信傳輸時(shí)延較小,最長不超過3 s。MC35I 模塊主要由GSM 基帶處理器、GSM 射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF 連接器、天線接口六部分組成。MC35I 模塊的正常運(yùn)行需要相應(yīng)的外圍電路與其配合。
　　啟動(dòng)電路由開漏極三極管和上電復(fù)位電路組成。模塊上電10 ms 后(電池電壓須大于3 V) ,為使之正常工作,必須在15 腳加時(shí)長至少為100 ms 的低電平信號(hào),且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于1 ms。啟動(dòng)后,15 腳的信號(hào)應(yīng)保持高電平。
　　數(shù)據(jù)通信電路主要完成GPRS 數(shù)據(jù)流傳輸、短消息收發(fā)、與PC 機(jī)通信、軟件流控制等功能。MC35I的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU2T RS232 接口電路標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)通信電路以MAXIM 公司的MAX3238 芯片為核心, 實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換及串口通信功能。
　　基帶處理器集成了一個(gè)與ISO781623 IC Card 標(biāo)準(zhǔn)兼容的SIM 接口。在GSM11.11為SIM 卡預(yù)留5 個(gè)引腳的基礎(chǔ)上,MC35I為SIM 卡接口預(yù)留了6 個(gè)引腳，所添加的CCIN 引腳用來檢測(cè)SIM 卡支架中是否插有SIM 卡。
ATmega128L的RXD1、TXD1分別連接MAX3238的RXD1、TXD1即可實(shí)現(xiàn)MC35I與核心控制電路的硬件連接。MC35I模塊電路如圖5所示。