基于GPS和GSM的汽车防盗系统设计毕业设计(论文)说明书.doc

毕业设计（论文）说明书课题名称 基于GPS和GSM的汽车防盗系统设计 摘要随着汽车数量的快速增加，汽车防盗产品的需求越来越大。目前市场上普遍使用的电子式汽车防盗产品作用范围小、可靠性低、误报率高且噪声污染大；而基于GPS全球定位系统和GSM公众网络的汽车防盗产品虽然其可靠性高，但是需要有监控中心的服务，需要缴纳入网费，造成车主防盗成本增高，导致在中低档轿车上的使用率还很低。针对这些问题，提出一种基于GPS和GSM的汽车防盗系统设计方案。系统以单片机为主控芯片，采用SIM908 GSM/GPRS/GPS一体化模块，利用GPS全球定位系统和GSM无线通信业务及短消息业务，设计实现了汽车的远程遥控、短信报警和定位追踪等功能，作用范围广，可靠性高且无噪声污染，并且不需要监控中心，降低了防盗成本。关键词：汽车防盗系统；GSM；GPS；SIM908；单片机AbstractWith the rapid increase in the number of cars, more and more demand on automotive anti-theft products. On the market at present commonly used electronic automotive anti-theft products scope is small, low reliability, high rate of false positives and noise pollution; And based on GPS global positioning system (GPS) and GSM car alarm the public network product even though its high reliability, but need has the service of the monitoring center, need to pay it, cause the owner security costs increased, low-standard cars in use is still very low. To solve these problems, put forward a design scheme based on GPS and GSM car alarm system. System with the single chip processor as the master control chip, adopts SIM908 GSM/GPRS/GPS integration modules, using GPS global positioning systems and GSM wireless communication service and short message services, design and realize the remote control car, SMS alarm and location tracking, and other functions, wide scope, high reliability and no noise pollution, and does not require the monitoring center, reduce security costs.Key words: car security system；GSM；GPS；SIM908；Microcontroller目录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 课题背景11.2 汽车防盗器的发展概况11.3 课题研究目的和意义22 课题研究相关技术32.1 GPS全球定位系统32.1.1 GPS构成32.1.2 GPS原理42.2 GSM全球移动通讯系统42.2.1 GSM发展历史42.2.2 短信息业务（SMS）52.3 单片机技术52.3.1 单片机概念52.3.2 单片机的特点52.3.3 ATMEL 89系列单片机53 系统总体设计方案73.1 系统功能需求分析73.2 系统总体设计74 系统硬件详细设计与实现104.1 稳压电路设计与实现104.2 SIM908模块及其外围电路114.2.1 SIM908模块简介114.2.2 SIM908对外接口电路124.3 单片机外围接口电路144.3.1 SD卡接口电路145 系统软件详细设计与实现165.1 短信的发送与接收程序175.2 GPS数据接收程序与分解176 系统调试与分析20结束语22致谢23参考文献24附录25附录1 系统总电路图25附录2 系统程序261 绪论1.1 课题背景自改革开放以来，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，汽车这种高端消费品已经进入千家万户，成为普通老百姓家中的私人交通工具。据统计，2011年全国私家车拥有量为7326.79万辆。随着汽车市场的迅猛发展，汽车用品市场发展快速，汽车用品琳琅满目，如汽车座套、疝气灯、真皮座椅、倒车雷达、电子狗、GPS导航仪、汽车美容用品等。在注重汽车的外观、舒适度的同时，车主们最关注的还是车辆的安全问题。庞大的汽车拥有量吸引了盗贼的眼球，盗窃目标由室内贵重物品转向汽车，汽车盗窃案以惊人的速度上升，盗窃手段变得日益高明。因此，汽车防盗成为车主们非常关心的话题，汽车防盗器成为了汽车的必需品。汽车拥有量尤其是私家车拥有量的快速增加促使汽车防盗产品的需求大大增加，而科技的进步使得防盗性能可靠、使用方便、价格便宜的汽车防盗产品的实现成为了现实。最初的防盗装置是机械防盗锁，但其技术含量低、笨重，以逐渐被淘汰。目前流行的是电子式防盗器，俗称电子狗，其使用简便、安全可靠。汽车防盗器的高性能化得益于科技的快速发展和普及。传感器技术的发展，使得汽车防盗器的灵敏度大大提高，汽车像是安装了眼睛和耳朵，对车内以及车附近进行有效的监控。无线通信技术的发展，使得车主能在较大的范围内对车进行监控，而GSM无线通信网络的发展使得车主能在全国乃至全球范围内对爱车进行监控。随着微处理器的快速发展，汽车防盗器的微型化、智能化成为了现实。GPS全球定位系统的发展和应用，使得车主能在全球范围内对爱车进行监视和定位追踪。 1.2 汽车防盗器的发展概况目前汽车防盗器可分为四类：机械式防盗装置、电子式防盗系统、网络式防盗系统和生物识别防盗系统。早期的汽车防盗器主要是机械式的防盗锁，主要由根据汽车结构特制的锁和钥匙组成。机械式的防盗锁利用防盗锁的结构强度来锁定油门、离合、制动、车轮及转向盘等以达到防盗的目的，其价格便宜、安装简便，但需经常拆装、可靠性低。电子式汽车防盗器是目前市场上使用比较普遍的防盗装置。这种类型的产品种类繁多，主要由无线发射器、各类声光传感器以及汽车的ECU系统构成。车主通过无线发射器与本车的ECU系统通信，可以切断点火线圈或供油回路，防止汽车被非法启动。汽车上安装的声光报警器可以在汽车的车门、后备箱盖、前机舱盖被强行开启时发出报警声，并通过无线发射器通知车主。电子式防盗器价格适中、使用方便、可靠性较高，但误报率高，噪声污染的，防盗范围有限。现在比较新型、可靠性更高的是网络式防盗系统。网络式防盗系统是集GSM网络数字移动通信技术和GPS卫星定位技术于一体的高科技防盗产品，它通过GPS全球定位系统对车辆进行定位和跟踪，并通过GSM公共网络将车辆信息传送给监控中心和车主，是一种主动监护式防盗器。万一车辆被盗，可以通过GPS迅速找回被盗车辆。网络式彻底解决了普通防盗器无法解决的距离限制和易于破解的难题，但需要支付服务费、且车主隐私得不到保护。最后一种是比较高端的生物识别防盗系统，其主要产品有汽车指纹启动控制器。利用人体指纹的唯一性，将车主指纹信息收集起来，汽车启动前先进行指纹比对，只有核实身份后才能启动。其安全性很高、车辆不易被盗，但价格昂贵。1.3 课题研究目的和意义 汽车的安全问题是车主们最关系的问题，汽车防盗器成为了必需品。但任何商品都讲究性价比。汽车的油耗、养护、管理等是一笔不少的开支，所以在汽车的防盗开支上，车主们都会精打细算。目前机械式防盗锁由于其笨重、使用不便且防盗效果差已逐渐被淘汰。电子式防盗器因其方便可靠且价格便宜已经得到普及，而网络式防盗系统由于成本较高，纵然性能可靠、防盗范围广，还是得不到广泛的使用。本系统设计的目的是解决电子式防盗器防盗范围小、噪声大和网络式防盗系统成本高的问题。本系统有如下特点：（1）防盗范围广，能远距离控制汽车和获取汽车信息。电子式防盗器采用的无线遥控器覆盖范围小，遥控器离开车较远时就会失效。而本系统依托GSM公众网，覆盖范围广，能在全球范围内获取爱车的信息。（2）能对车辆进行定位和追踪。利用GPS全球点位系统，能实时获取车辆的位置信息。 （3）开发成本低。大多数网络式防盗系统都采用比较高级的微处理器作为主控芯片，芯片成本和技术成本都较高。本系统采用单片机为主控芯片，芯片便宜，开发简单。 （4）无需监控中心。这是本课题要解决的主要问题。目前网络式防盗系统都需要监控中心的支持，使得防盗成本大大提高。而本系统将位置信息数据库存在SD卡中，只要从GPS模块中获取坐标，就能在数据库中获取位置信息，无需监控中心就能实时获取车辆的位置信息，大大降低了防盗成本。2 课题研究相关技术 现代科学技术日新月异，汽车防盗产品也在快速地更新换代。目前，汽车防盗产品正向高科技化、功能多样化和微型化发展。只有掌握当今先进的科学技术，才能设计出满足当代社会需求的产品。本课题研究涉及当今较为先进和热门的GPS全球定位系统，GSM全球移动通讯系统和单片机技术。2.1 GPS全球定位系统GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，是利用GPS定位卫星在全球范围内实时进行定位、导航的系统。2.1.1 GPS构成GPS全球定位系统由空间部分，地面控制部分和用户设备部分构成。(1)空间部分GPS的空间部分由距地表20200km的上空的24颗卫星组成（21颗工作卫星，3颗备用卫星），运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，这就提供了在时间上连续的全球导航能力。(2)地面控制部分地面控制部分由一个主控站,5个全球监测站和3个地面注入站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3个地面注入站。注入站将主控站修正过的卫星参数注入到卫星中。主控制站位于美国科罗拉多州法尔孔空军基地（Falcon .Colorado）。五个监测站位于科罗拉多州（Colorado）、卡瓦加兰（Kwajalein）、迭戈加西亚(Diego Garcia)、阿松森群岛(Ascension)和夏威夷(Hawaii)。三个地面注入站分别位于卡瓦加兰（Kwajalein）、迭戈加西亚(Diego Garcia)、阿松森群岛(Ascension)。(3)用户设备部分用户设备部分也就是GPS信号接收机。接收机由硬件和内置软件组成，内置软件包含定位算法。GPS接收机能够按一定的截角捕获待测卫星，然后跟踪这些待测卫星。接收机内置有微处理器和定位算法，只要从待测卫星获取一定量的信息就能够算出位置信息。接收机捕获待测卫星信号，测量出接收机到卫星伪距变化率，并解调出该卫星的其他数据，如时间、轨道等信息。根据这些数据，接收机就可以利用内置有微处理器和定位算法解算出用户的经纬度、海拔、速度、航行等信息。2.1.2 GPS原理GPS全球定位系统的基本原理是根据记录导航卫星和用户接收机之间传递信号所经历的时间，计算出导航卫星与用户接收机的距离，再综合多颗导航卫星的位置信息就可以计算出用户接收机的实时位置、航向和速度等信息。卫星的数据记录在星载时钟上。GPS导航卫星在正常工作时会连续地发射导航电文，导航电文使用伪随机码（伪码）发送。GPS 卫星使用两组伪码，一组称为C/A 码( Coarse/ Acquisition Code)，频率为1.023MHz ，另一组称为P 码(Precise Code) ，频率为10.23MHz。由于导航卫星与用户接收机之间有大气层的干扰，所以测量出的距离不是真实距离，而是伪距（PR），这样的测量称为伪距测量。伪距测量可以通过参数修正提高定位精度。根据电文使用的伪码不同，可将伪距分为C/A码伪距和P码伪距。C/A码伪距精度约为20米左右，P码伪距精度约为2米左右。由于P码频率较高且定位精度高，主要给美国军方使用。C/A码频率低，容易受到干扰，而且人为地降低了点位精度，主要开放给民间使用。GPS卫星的位置是已知的，而我们可以准确测量接收机到卫星之间的距离，那么接收机肯定在以卫星为中心，测量距离为半径的圆球上。如果我们测量接收机到三颗卫星的距离，就可以确定用户在三个圆球相交的点上，得出接收机的位置。此外，由于接收机的时钟与卫星的时钟系统不是同步的，所以在计算过程中，要利用测定第四颗卫星，校正接收机的时钟。所以要实现定位功能，接收机至少需要获取四颗卫星的信息。2.2 GSM全球移动通讯系统GSM是英文Global System of Mobile communication（全球移动通讯系统）的简称，是当今应用最普及的数字移动通信技术，它已经被大多数国家接受和使用。GSM用在不同的频段（900、1800、1900MHz），所有这些都代表了GSM技术的普及性。GSM系统的分层结构和网络实体之间的使用标准接口，这就允许运营商可以自行选择配件，制造商也可以自行生产专用部件而不必生产整个系统。GSM系统的这些优势使得其继续保持良好的发展势头。2.2.1 GSM发展历史1982年，“移动通信特别小组”在欧洲邮政与电信大会（CEPT）上成立。1985年，法国、意大利、英国和德国签署联合开发GSM合同。1986年，欧盟（EU）各国首脑同意为GSM安排900MHz频段。1987年，来自13个国家的15个成员形成谅解备忘录，确定GSM标准的基本产数。泛欧数字会议（PEDC）在英国伦敦召开。1989年，决定将GSM作为全球数字蜂窝系统标准。1990年，第一阶段GSM规范（1987-1990年制定）被冻结，开始DCS1800规范。1992年，发送第一条短信（SMS）。2000年，第一个GPRS商用业务开通。2005年，第一个HSDPA网络开通。2007年，引入HSUPA技术。2.2.2 短信息业务（SMS）短信息即SMS（Short message service），是GSM的一项重要的电信业务，因为其使用简便且价格便宜备受广大手机用户的青睐。短消息服务是通过手机发送和接收有限长度的文本信息的功能。一条短消息可以包含160个英文字母（7-bit编码）或70个非拉丁字母（16-bit编码），如中文汉字或阿拉伯字母等的Unicode编码。随着无线通信技术的成熟和用户的增多，短信业务将会变得越来越便宜，使用短信息的应用变得越来越普遍。目前，短信息服务业务提供多样的短信包月套餐，用户可以根据自己的需求选择合适的业务。2.3 单片机技术2.3.1 单片机概念单片机就是在一片半导体硅片上集成中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并行I/O口、串行I/O口、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计算机。这样一块集成电路芯片具有一台微型计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。单片机的问世是计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为它的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机芯片体积小、成本低，可广泛地嵌入到如工业控制单元、机器人。智能仪器仪表、汽车电子系统、家用电器、办公自动化设备、金融电子系统、玩具、个人信息终端及通信产品中。2.3.2 单片机的特点单片机的出现是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物。单片机体积小、价格低、应用方便，稳定可靠，因此，单片机的发展和普及给工业自动化等领域带来了一场重大革命和技术进步。由于单片机体积小，很容易嵌入到系统之中，以实现各种方式的检测、计算或控制，而一般的微型计算机无法做到。由于单片机本身就是一个微型计算机，因此只要在单片机的外部适当增加一些必要的外围扩展电路，就可以灵活地构成各种应用系统，如工业自动检测监视系统、数据采集系统、自动控制系统、智能仪器仪表等。2.3.3 ATMEL 89系列单片机89系列单片机是ATMEL公司的8位Flash单片机系列。这个系列单片机的最大特点就是在片内含有Flash存储器。因此，在应用中有着十分广泛的前景和用途，特别是在便携式和省电，特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用。89系列单片机对于一般用户来说，存在下列很明显的优点：（1）内部含Flash存储器这就使得系统在开发的过程当中能够非常简便地进行程序的修改和调试，这不仅大大缩短了系统的开发周期，而且在系统工作过程中，能够有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响数据的保存。（2）和8051插座兼容89系列单片机和8051具有相同的引脚定义和排序，因此在使用89系列单片机代替8051时，可以直接进行取代。（3）静态时钟方式与其他单片机相比，89系列单片机采用静态时钟方式，所以可以节省电能，有利于降低移动设备的功耗，使电源更加耐用。（4）可反复进行系统实验89系列单片机具有可反复编程的特点，这就允许系统开发者反复进行系统实验，保证系统性能达到最优。3 系统总体设计方案 目前，随着GPS全球定位技术的开放和普及，基于GPS的应用越来越普遍。基于GPS和GSM网络的防盗报警器，依靠监控中心对汽车进行定位和追踪，安全可靠，在发达城市已逐渐被接受和使用。然而在县城、乡镇，由于监控中心的入网费用开销大，还不能被车主接受。所有，不管是大城市还是小城镇，价格低廉、可靠的防盗产品的开发成为了必要。本系统在分析了市场上各类汽车防盗器优缺点的基础上，取其精华，去其糟粕，设计出了基于GPS和GSM网络的新型防盗系统。 3.1 系统功能需求分析本系统具备以下功能：（1）可按需求开关的声光报警功能。电子式防盗器的声光报警具有阻吓盗贼的效果，但同时造成了很大的噪声污染。本系统的声光报警器可按需求开启和关闭，如在居民小区内将其关闭，在闹市街头将其开启。（2）油门监控功能。进入防盗状态后，将油门电路关闭，如发现油门被非法开启，将启动声光报警装置，短信通知车主，并及时关闭油门，防止汽车被盗走。（3）车门监控功能。车门被非法开启时，启动报警。（4）GSM短信监控。利用GSM的短信业务对车辆监控，价格便宜，防盗范围广。（4）GPS定位追踪。GPS能实现对汽车的定位和追踪，万一车辆被盗，可方便将车辆追回。（5）内置位置信息数据库，无需入网就可以获得车辆的具体位置。本系统将位置信息数据库存放在大容量的SD卡中，只要从GPS模块获得当前位置的坐标，即可以在数据库中提取出相应的位置，是车主直观地了解爱车的位置。SD卡中的数据可根据需求进行更新。3.2 系统总体设计基于GPS和GSM网络的新型网络式汽车防盗系统的总体结构框图如图3-1所示。系统由车载模块和用户手机组成，依靠GPS全球定位系统获取车辆位置信息，依托GSM全球移动通信网络实现手机对车载模块的远程控制和获取信息。本课题主要是对车载模块的研究和设计，根据图3-1可知，系统的车载模块由单片机控制系统、SIM908模块、稳压电路、SD卡存储设备和其他外围监控报警电路组成。（1）单片机控制系统系统采用ATMEL公司的AT89S52单片机作为主控芯片。主控系统分为主机和从机，分别完成如下功能： 主机完成对各类传感器采集到的信号的处理和判断，以做出准确的响应。图3-1 汽车防盗系统的总体结构框图主机通过串口控制SIM908模块，完成GSM和GPS功能的初始化，接收和发送短信息。主机完成单片机和GSM模块之间的数据协议转换，包括将要发送的短信内容转换成GSM模块能够识别的格式以及将接收到的短信包解析成系统能够识别的信息或命令。 主机完成对车门，油门的检测和控制。 主机完成对声光报警电路的控制。 主机通过从机获取位置信息。从机通过串口从SIM908的GPS模块获取GPS信息并解析成有用的经纬度、高度等信息，并从SD卡中提取位置信息，然后传给主机。（2）SIM908模块系统采用SIM908模块作为GPS和GSM模块。SIM908具有集成度高、体积小、功能完善等特点。SIM908通过串口与单片机通信。该模块实现如下功能：利用GSM模块实现短信息的接收和发送。利用GPS模块实现定位功能。通过GSM串口接收AT指令、数据，发送数据和状态信息给主控芯片；通过GPS串口将GPS信息传递给单片机。（3）稳压电路系统采用汽车蓄电池为供电电源，利用降压稳压器件构成稳压电路，实现系统所需的+5V和+3.3V输出。（4）SD卡存储设备系统使用SD卡存储大容量的地图位置信息数据，使系统得以将不直观的经纬度转换成直观的地标。（5）其他外围监控报警电路。其他外围监控报警电路包括油门监控、车门监控和声光报警电路，主要实现对油门、车门的监视和控制，驱动声光报警电路。4 系统硬件详细设计与实现4.1 稳压电路设计与实现本系统以汽车蓄电池为主电源，并有备用电池以确保可靠。系统需要+5V和+3.3V稳压直流电，+5V供应单片机和SIM908模块使用，+3.3V供应SIM908模块和SD卡存储设备使用。汽车蓄电池电压为+12V，需要使用降压和稳压电路进行降压和稳压。系统采用LM2576S-5.0降压型开关稳压电源控制器以实现降压和稳压，得到+5V电压。LM2576相对普通的三端稳压器是高效的，能够减少散热片的面积或者甚至不用散热器，所以在很多应用特别是对节能要求很高的移动设备上取代了三端稳压器。LM2576使用时仅需要极少的外围器件，内置固定频率振荡器和频率补偿电路，使用简便。系统+5V稳压电源电路如图4-1所示，输入端接汽车蓄电池+12V。输入端与输出端分别接1000uF和0.1uF一大一小电容，以滤除高频和低频波纹。输出端接电感可以很好地控制电压波纹，避免干扰产生。肖特基二极管IN5817起到稳压作用。图4-1 系统+5V稳压电路系统的+3.3V稳压电路如图4-2所示。采用AMS1117-3.3稳压器，输入+5V，输出+3.3V。输入端和输出端接0.01uF电容以滤除高频波纹，避免干扰产生。二极管IN4007反接在输入和输出端之间，起到续流保护作用，防止电路通断时瞬间反向高压脉冲电流，避免稳压器被击穿。图4-2 系统+3.3V稳压电路4.2 SIM908模块及其外围电路4.2.1 SIM908模块简介SIM908是希姆通信息技术有限公司的一款为全球市场设计，高性能的GSM/GPRS/GPS三合一模块。GPS解决方案提供了最佳的采集和跟踪灵敏度、时间修复(TIFF)和准确度。因为尺寸只有30mm x 30mm x 3.2 mm，重量只有5.2g，所以SIM908几乎可以满足所有用户的应用中对空间的要求，例如M2M，智能手机，掌上电脑，导航仪和其他移动设备。SIM908模块供电电压为3.2V5.2V，采用节能技术设计，所以在睡眠模式下（GPS模块关闭）电流消耗在1.2mA以下，支持锂电池充电。其中GSM/GPRS模块为4频模块，工作频段为：GSM 850MHz、EGSM 900MH、DCS 1800MHz和PCS 1900MHz，SIM908可以自动搜寻四个频段，也可以通过AT指令预设频段。在GPS模块关闭状态下，每个频段的发射功率分别为2W（GSM 850和EGSM 900）和1W（DCS 1800和PCS 1900）。SIM908采用AT指令控制，可以通过串口发送AT指令和数据。通过AT指令可以方便地使用SIM908进行语音通话、短信息接收和发送、GPS定位以及连接GPRS网络。短信息支持MT、MO、CB、TEXT和PDU模式。支持电话簿功能，通讯录管理支持SM、FD、LD、RC、ON、MC类型。SIM908模块引脚图（俯视图）如图4-3所示。SIM908有80个贴片焊盘，提供了模块和客户电路板的所有硬件接口。l 串口和调试口可以帮助用户轻松地开发应用。l 2GPS串口l 两路音频接口。可以通过AT指令轻松地进行配置。l 电源接口l 可编程的通用输入输出接口（GPIO）。l 键盘和SPI显示接口可以让用户灵活地开发定制应用。l 无线接口 SIM908模块主要由GSM基带模块、GPS模块、闪存、GSM射频模块、天线接口和其它接口六部分组成。SIM908模块功能框图如图4-3所示。图4-3 SIM908模块功能框图4.2.2 SIM908对外接口电路SIM908模块对外接口电路包括电源接口电路、工作状态指示电路、开机电路、SIM卡接口电路。（1）电源接口电路SIM908模块供电电压范围为3.2V5.2V，采用单电源供电，通过VBAT引脚（62,62脚）对模块进行供电。系统稳压电路输出为+5V，所以SIM908的VBAT引脚可以直接接稳压电路输出端。在VBAT输入端接一个100uF旁路电容，用以滤除干扰波纹，电容尽可能靠近VBAT引脚。 （2）工作状态指示电路工作状态指示电路包括开机指示电路和网络指示电路。STATUS引脚（52脚）的信号用来驱动开机指示灯。当SIM908处于开机状态时，开机指示灯亮。关机状态时，开机指示灯灭。NETLIGHT引脚（51脚）的信号用来驱动网络信号指示灯网络指示灯不同的熄灭状态表示不同的网络状态，具体如下：网络指示灯 网络状态熄灭 SIM908没有工作64ms 亮/800ms 灭 SIM908没有找到网络64ms 亮/3000ms 灭 SIM908连接到网络64ms 亮/300ms 灭 SIM908进行GPRS通信SIM908的工作状态指示电路如图4-4所示。SYNCSystem330R330RNETLIGHTSTATUS图4-4 工作状态指示电路图4-5 开关机电路（3）开关机电路SIM908模块的启动和关闭都可以通过拉低PWRKEY引脚（3脚）电平持续1秒钟以上，然后恢复并保持高电平。开关机电路如图4-5所示。当短路帽接1,2脚时，为手动开机状态，SIM908模块通过S2控制开关机。当短路帽接2,3脚时，为自动开机状态，SIM908模块只要上电就可以自动启动，此时模块的关机可以通过AT指令或关闭模块电源实现。（4）SIM卡接口电路SIM卡是英文Subscriber Identity Module（用户识别模块）的缩写，通常称为手机卡或智能卡。SIM卡用来存储手机用户的身份识别信息、用户电话簿等个人信息，是手机用户的身份证。SIM908通过SIM-DATA（17脚）、SIM-RST（18脚）、SIM-CLK（19脚）和SIM-VDD（20脚）和SIM卡实现连接。SIM卡接口定义：SIM-DATA（17脚）：SIM卡数据输入输出口。SIM-RST（18脚）：SIM卡复位。SIM-CLK（19脚）：SIM卡时钟。SIM-VDD（20脚）：SIM供电。可以根据SIM卡的类型自动选择输出电压，支持1.8V或3V SIM卡。SIM卡接口电路如图4-6所示。电路中的旁路电容起到滤波、减少干扰的作用。22欧姆电阻串联在I/O口线中用来匹配SIM908模块和SIM卡之间的阻抗。图4-6 SIM卡接口电路4.3 单片机外围接口电路本系统采用ATMEL公司生产的AT89S52为主控芯片。AT89S52单片机是一种低功耗高性能的CMOS八位微控制器，使用的指令和引脚定义与工业标准的80C51完全兼容。内置有8Kbyte的Flash程序存储器，在技术上实现了高密度非易失性存储，允许程序存储器反复在线编程，也适用于常规编程器。AT89S52单片为众多嵌入式控制应用系统提供了高灵活、超高效的解决方案。其应用范围广，可解决复杂的控制问题，同时成本较低。单片机外围接口电路包括最小系统电路、油门监控电路、车门监控电路、声光报警电路和SD卡接口电路。4.3.1 SD卡接口电路SD卡是英文Secure Digital Memory Card的简称，在中国普遍称为内存卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新型存储设备，它广泛应用于移动便携式设备，比如手机、数码相机和多媒体播放器等。SD卡的引脚定义如下：表4-1 SD卡的引脚定义引脚名称功能1CS片选2DI数据输入3VSS1电源地4VDD电源5SCLK时钟6VSS2电源地7DO数据输出8NC9NCSD卡支持SD和SPI两种总线方式，由于AT89S52单片机自带SPI控制器，支持SPI总线方式，且SPI方式开发成本较低，所以本系统采用SPI总线方式实现对SD卡的数据读取。SD卡的SPI总线方式接口电路如图4-7。图4-7 SD卡接口电路 5 系统软件详细设计与实现系统以AT89S52单片机为主控芯片，系统的软件设计就是对AT89S52进行编程，控制其外围电路，实现系统的各项功能。系统的软件设计主要包括短信的接收与发生程序设计、GPS接收程序设计以及监控报警程序设计。系统程序流程图如图5-1所示。图5-1 系统程序流程图5.1 短信的发送与接收程序单片机通过AT指令控制SIM908实现短信的收发，其中与短信收发的AT指令和解析如下：AT+CSMS 选择消息服务。支持的服务有GSM-MO、SMS-MT 、SMS-CB 。AT+CNMA 新信息确认应答。AT+CPMS 优先信息存储。这个命令定义用来读写信息的存储区域。AT+CMGF 优先信息格式。执行格式有TEXT 方式和PDU方式。AT+CSAS 保存设置。保存+CSAS和+CSMP的参数。 AT+CNMI 新信息指示。这个命令选择如何从网络上接收短信息。AT+CMGR 读短信。信息从+CPMS命令设定的存储器读取。AT+CMGS 发送信息。 AT+CMGW 写短信息并存储。 AT+CMSS 从存储器中发送信息。 AT+CSMP 设置文本模式的参数。 AT+CMGD 删除短信息。删除一个或多个短信息。 AT+CSCA 短信服务中心地址。 AT+WCBM 单元广播信息标识。 短信的发送首先要设置短信的发送格式，可以通过指令AT+CMGF=<n>设置，当n=1时为TEXT格式，当n=2时为PDU格式。然后要设置短信中心号码，可以通过AT+CSCA设置。接下来设置发送的号码，可以通过AT+CMGS设置。最后写入发送内容，然后发送0x1a启动发送。短信的接收也要设置接收的格式，不同的格式接收同一条信息会有不同的格式，也是通过AT+CMGF设置。然后通过AT+CNMI判断是否收到信息以及信息的存储位置。最后通过AT+CMGR指令在指定位置读取短信。短信的收发流程图如图5-2所示。5.2 GPS数据接收程序与分解单片机通过串口与SIM908的GPS串口连接读取GPS的数据。默认情况下GPS模块是关闭的，所以从机要接收GPS前，必须通过主机控制SIM908模块启动GPS模块。与GPS有关的AT指令如下：AT+CGPSPWR GPS 电源控制 AT+CGPSRST GPS 复位模式 AT+CGPSINF 获得当前GPS 本地信息 AT+CGPSOUT GPS 的NMEA 数据输出控制 AT+CGPSSTATUS GPS 状态 AT+CGPSIPR 设置TE-TA 固定的本地波特率当GPS模块启动后，会不断向串口发送GPS数据，对于本系统来说，以$GPRMC开头的数据已足够使用。计算机接收到GPRS发送的数据格式为：$GPRMC，110521.686，A，45450000，N，12638.0000，E, 0.00, 0.00, 210305, *1F。收到这一组数据后，将其分解为有用的信息。GPS数据接收与分解程序如图5-3所示。图5-2 短信的收发流程图图5-3 GPS数据接收与分解程序流程图6 系统调试与分析 基于GPS和GSM的汽车防盗系统实物图如图6-1所示。采用LCD1602显示器以方便对现象的观察。图6-1 系统实物图调试步骤:（1）将各个模块连接好，连接上电源，打开电源开关。（2）初始化完成后，主机的液晶上显示alarming is turn off。说明系统没有处于防盗状态。从机的液晶上显示GPS is turn off，说明GPS模块没有打开。（3）用手机发送防盗指令，液晶上显示alarming is turn on。说明此时进入防盗状态。从机的液晶上显示GPS is turn on，说明GPS模块已经打开。（4）进入防盗状态后，从机不断接收并解析GPS数据，此时液晶上显示经纬度数据，如图6-2所示.（5）用键盘模拟车油门状态，按下S1说明车油门被非法开启，此时主机模块发出声光报警信号，驱动声光报警，液晶显示alarming。同时发送报警信号alarming和经纬度信息N 24.19 E 109.26到手机上。（6）报警状态下，发送解报信号，主机停止报警，液晶显示alarming is turn on。发送撤防信号，模块停止防盗，液晶显示alarming is turn off。（7）在防盗状态下，手机发送查询指令，模块回复当前位置信息。图6-2 当前经纬度信息本次调试过程还算比较顺利，但也遇到系统上电不稳定的问题，与稳压电路模块的不稳定有关；短信的收发延迟比较大，与天线的信号强度有关；定位信息有偏差，与天线信