此次毕业设计是利用GPS定位模块、单片机处理和短消息发送模块，用GPS网络作为传输途径，模拟并跟踪对车辆数据的传输和采集。基本内容如下：此系统主要由空间—GPS卫星星座。地面控制—GPS地面监控系统；用户设备端—GPS信号接收模块三个模块组成。GPS卫星及其星座由21颗工作卫星与3颗备用卫星组成GPS卫星群，记作（21+3）GPS星群。监控中心的设备包括：数据库、监控终端、前端接入设备、业务处理终端。
图3是本次硬件设计单片机的芯片简图。其中GND接地，VCC接电源电压。将P3.0和P3.1引脚与扩展串行口的引脚3和13连接，这样就可以实现串行口的扩展。其它引脚与开发板上的其它芯片相连接，实现不同的功能。
3.2 GPS模块
此次选择的GPS模块为深圳百年星科技有限公司生产的ET—387，全球定位系统接收器类型20个频道，L1的频率为1575.42MHz，C/A码，灵敏度跟踪–159dbm，冷启动平均42秒，暖启动平均38秒，热启动平均1秒；动态条件：海拔高度小于1.8万米（60000英尺），速度小于515米、秒（1000海里）；：默认的NMEA gga，GSA的，gsv（GLL,VTG，and ZDA optional），波特率4800—57600，操作温度范围零下30度到85度，储存温度零下40度到85度；性能描述：高灵敏度SIRF芯片组，高性能接收机轨道多达20颗卫星，低功率消耗，重新获得信息时间是0.1秒，多路径减缓硬件。其GPS模块的连接图如图4所示。
2.1.2 GSM的移动通信技术
GSM数字蜂窝移动通信系统是依据欧洲通信标准化委员会制定的技术规范设计研究的，是作为一种开放结构和面向未来设计的系统。GSM移动通讯系统是国家投资建设的公众网络，是目前国内覆盖范围最广、系统可靠性最高、话音清晰度最高的移动蜂窝通讯系统。它具有强大的保密功能，用户身份鉴别可保护网络避免无权使用。与常规VHF/UHF无线通讯网，800M集群无线通讯网比较，它不但通讯范围广、系统运行可靠，而且经济适用、投资少、易普及，减少各专用通讯网基站的重复投资建设，各地监控中心易于联网。
相比较与世界上的一些发达国家，我国对GPS车辆监控的整体研究才刚刚开始，九十年代时大陆之后很少高校、研究所和一些公司在进行该方面的研究。随着车辆位置实时监控技术的广泛推广，市场对本设计增多。
车辆监控系统的组成:车辆监控主要由GPS卫星模块、GSM网络模块、车载移动终端模块和中心监控模块构成。
关键词：单片机 GPS模块 短消息模块
1.引言
伴随着我国的经济不断发展、城市化的进程极具加快、人们物质生活和汽车工业生产力的不断提高，作为我国国民经济基础的交通运输业得到了快速的发展，汽车早已逐步进入千家万户。随着汽车保有量的数量急剧增多和交通事业的不断发展，交通运输的压力不断加大，交通堵塞和拥挤的现象也越来越多，与此同时交通事故不断发生，十分严重的影响了人们的生活和出行。在此期间，许多和汽车有关的行业就开始迅猛发展。例如，公交车，出租车，医院急救车，旅游客运等行业中所辖车辆就在不断增加，这些车辆慢慢出现了一些难以管理的问题，此外，有的行业对于安全性的要求也是十分严格，例如运钞车，运送重要货物的货车以及夜间往偏远地方出行的出租车等等。怎样科学有效的管理并控制车辆，对车辆进行合理的安排，提高车辆利用率并保证车辆行驶安全，已成为大众和国家所关注的焦点问题。
GSM系统除了提供语音业务服务，还提供数据业务、短消息业务等多项功能。在GSM体系结构中，有一个通信管理层(CM)，CM的功能是：应用户的要求，在用户之间建立连接，并能维持和释放这些呼叫。短消息就是属于CM层地附加功能。GSM系统的话音或数据传送，都是按照一定的规程建立、释放和管理的，而短消息是GSM中唯一不要求建立“端对端”业务路径的业务。GSM系统的通讯信道分为话音信道和控制信道，短消息是通过控制信道来实现的。
GSM的短消息业务就是通过信令信道传输信息，其为GSM通信网所特有。它不用拨号建立连接，可直接把要发的信息加上信宿地址先发到短消息服务中心，再有短消息服务中心把要传输的数据发到最终的信宿。短消息业务用于GPS车辆监控最大的优点在于其建立连接简单、服务费用低。
2.2系统结构总体框架
2.2.1系统方案的构想
STC12C5A60S2是中国广东宏晶科技有限公司生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8—12倍，内部集成MAX810专用复位电路。4路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。STC12C5A60S2的功耗低，供电电压为3.5V~5.5V，通用I/O口，复位后为：准双向口/弱上拉，可设置成四种模式
(1)GPS卫星GPS卫星一直不间断的发送位置信号，由GPS模块接收机进行数据处理，并且生成位置数据。例如具体地点和实时速度等。
(2)GSM通信网络汽车上的移动发射端和监控大厅所发的短消息，都是经过GSM的短消息存储功能发送的，实际生活中短消息应根据车载发送终端的数目，专门发送至监控中心。
(3)车辆移动终端车载发射端是由GPS接收、GPS采集模块组成、主控模块、串行通信的扩展分支，CPU核心控制分支和OLEM成型分支以及大量外围模块所组成的，每个模块交互通过串行通信口连接。能够实时接受GPS星群发射位置信号，解码并简单处理后向监控中心通过短信发送被监控车辆的实时定位信息、时间数据，并能在控制中心显示实时位置与速度，并能通过短信接受监控中心的控制指令。
3.电路硬件设计
3.1 STC12C5A60S2单片机
根据系统的要求和设计的需要，控制核心单元MCU需要与GPS模块和短消息模块连接，并且考虑到整个系统的中断比较多，所以应选择中断级别比较多的MCU。根据以上原因，本系统最终采用的控制核心单元MCU是宏晶的STC12C5A60S2单片机，这是一款可满足复杂高性能仪器仪表要求的单片机。
基于以上的问题，车辆监控系统的研究与发展也就越来越受到人们的关注和重视。车辆监控系统的研发会在车辆管理、交通运输和监控中起到很重要的作用。近几年来，由于GPS技术的发展，使车辆的实时定位变得简单，期间无线通信技术也飞快进展，因此以全球定位技术为前提的交通监控和管理成为可能，依靠其高效率、高精度的优点，已被非常多的人所关注和认识，随着GPS入网费用的降低，因此这一技术也越来越受到厂商的青睐，逐渐在各个领域之中得以应用。
空间部分：GPS卫星星座的基本参数，卫星数为24个，卫星轨道面为6个，轨道的倾角为55度，每个轨道面上有4颗卫星，卫星的高度约为20200km，卫星星座的运行周期为11小时58分，载波频率1575.42MHz。在地球表面的任何时刻，都可以观测到四颗以上的卫星，并能保持良好的定位解算精度。
地面控制部分：控制部分负责监控GPS系统的工作，测量和计算每颗卫星的星历，编辑成电文发送给卫星，然后由卫星实时地发送给用户，这就是卫星提供的广播星历。控制部分包括1个主控站、5个监控站和3个注入站。主控站负责收集各监控站送来的跟踪数据，计算卫星的轨道和钟差参数并发送至各注入站转发至各卫星。监控站共有5个，装配有P码接收机和精密时钟，对所接受的卫星进行连续的P码伪距跟踪测量，并将间隔为1.5秒的观测结果采用平滑的方法，每隔15分钟将获得的结果数据传送至主控站。。
在进行GPS模块调试时，为了操作简便，没有利用扩展串行口，直接把GPS模块和单片机相连接，GPS的引脚TXA和RXA分别连接单片机RXD和TXD引脚，引脚VCC接电源，引脚GND接地，单片机通过USB数据线与电脑相连接。由于GPS模块时刻接受卫星的数据，并通过模块的TXD引脚自动输出从卫星传送定位信息到单片机。
监控终端利用GSM通信模块以及配套的程序接入GSM网络模块的短信中心与在行驶中的车辆进行实时定位传输和控制要求传输，最终完成对车辆综合控制的功能，最终也能够在电子地图上准确的显示定位。
此次毕业论文的主要设计工作与功能就是通过GPS定位模块完成对车辆的跟踪并利用GSM的短信业务把采集信息传送到地面控制终端。这其中包括硬件之间的配合和软件的同意调度。车载处理模块不与其他模块相互配合，为日后的改进留下无限可能。控制模块负责综合控制数据；串行口通信扩展分支负责数据通道分配及传递；GPS采集分支的作用是自动接受实时定位信息；短信分支进行定位信息的确认，其结构如图1所示。
GPS模块通电后（即接上VCC和GND后），GPS模块时刻接受卫星的数据，并通过模块的TXD引脚自动输出从卫星传送来的定位信息，该定位信号每秒都输出从卫星传送来的定位信号，该定位信号每秒钟输出一帧，信号的波特率通常选用4800bps，在定位信号中，GPGGA\GPRMC等多种数据格式。GPS模块TXD和RXD引脚与扩展串行口的2和12引脚相连接，然后连接到单片机，实现数据的传输和存储。GPS模块的外连接电路非常简单只需要连接VCC、GND、TXA和RXA引脚，对模块的引脚功能说明如表1所示。
基于GPS和GSM定位车辆短信追踪系统设计
学生姓名:黄 玥 指导教师：纪辛然 宋子晔
摘要：GPS定位系统起初的研究主要是应用于军事，但随着社会的发展和人们生活水平的提高，汽车的数量也随之增多。与此同时，GPS技术的完善和SA政策的取消，GPS在民用领域得到了很大发展，GPS定位技术逐步的应用到交通管理和车辆监控GPS就是这样一种能实现高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、价格可接受的高科技定位产品。而GSM除了能够提供人们熟悉的语音信息以外，它还能在GPS和使用者之间，通过数据业务和短消息业务，很好的传递控制和定位信息，为GPS这种高科技定位产品，在民间廉价的应用奠定坚实的基础。因此，GPS和GSM这两个当今热门技术结合的产物，将最大程度的满足人们对移动目标的跟踪需求。
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引脚名字
功能说明
1
VCC_5V
+3.0~5.5V电源输入
2
TXA
串口数据输出A
3
RXA
串口数据输入A
4
NC
NC
5
GND
接地
表1 GPS模块功能引脚说明