基于GPS／GSM技術的防丟失個人定位系統(tǒng)的設計

摘要：采用GPS／GSM技術開發(fā)防丟失個人定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于搜索和保護丟失的小孩或智障老人。系統(tǒng)利用GPS定位技術獲得被保護人員的位置，判斷其是否脫離安全區(qū)域，并可通過GSM網(wǎng)絡，將其位置信息發(fā)送給用戶。用戶可以通過GSM網(wǎng)絡對系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行設置。系統(tǒng)內部的控制是通過單片機完成的，其接收GPS數(shù)據(jù)和來自用戶的命令，在分析后給出相應的處理。系統(tǒng)的定位精度在10米以內，能夠及時將被保護人員的位置通知用戶。
關鍵詞：單片機：全球移動通信系統(tǒng)；全球定位系統(tǒng)；TC35i

0 引言
隨著人們生活水平的提高，無線通信技術和全球衛(wèi)星定位(GPS)技術逐步開始應用到日常生活的各個領域。不論是對汽車的防盜監(jiān)控還是搜索和保護丟失的小孩或智障老人，無線通信(GSM)和DGPS技術都發(fā)揮著重要的作用?；贕SM網(wǎng)絡的無線通信方式覆蓋范圍大、數(shù)據(jù)保密性好、使用方便、成本低。結合GPS系統(tǒng)，GSM系統(tǒng)可以將車輛及人員的位置信息通過無線通信鏈路傳送到用戶手機，實現(xiàn)對車輛和人員的監(jiān)控。
本設計利用GPS系統(tǒng)獲取丟失的小孩或智障老人的位置，通過GSM網(wǎng)絡將位置數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶，由于短消息業(yè)務是按發(fā)送的短信條數(shù)收費，只要短消息每次限制在140個字節(jié)即可，這個數(shù)據(jù)長度足夠傳送GPS定位信息。可以以廉價的方式實現(xiàn)對小孩和老人的保護。本系統(tǒng)采用廣泛使用且便宜的AT89C52單片機、SIRF第三代GPS接收模塊和GSM模塊TC35i設計。

1 個人定位系統(tǒng)硬件設計
個人定位系統(tǒng)主要由四部分組成，即GSM模塊、GPS接收機模塊、單片機控制電路和電源電路。GPS模塊負責接收定位數(shù)據(jù)；GSM模塊在單片機的控制下收發(fā)短信；單片機控制電路對GPS定位數(shù)據(jù)進行分析，并根據(jù)用戶的設置做出相應的處理。電源電路由7805和LM294lCS分別產(chǎn)生為+5V和+4．2v直流電壓。+5V直流電壓作為單片機、GPS模塊的工作電源，+4．2V直流電壓提供給GSM模塊使用。系統(tǒng)的結構框圖如圖1所示。

1．1 單片機控制電路
系統(tǒng)選用廣泛應用的AT89C52單片機作為MCU。其內部有8k字節(jié)的Flash程序存儲器和1256字節(jié)的RAM。該單片機內部僅有一個通用異步串口。為了能夠同時與GPS以及GSM模塊通信，單片機需要兩個串口。所以本系統(tǒng)利用串口擴展芯片GM8123實現(xiàn)對GPS數(shù)據(jù)和GSM數(shù)據(jù)的同時收發(fā)。單片機與GM8123模塊的接口電路如圖2所示。

串口擴展芯片GM8123工作在多通道工作模式下時，模式控制引腳MS=0。多通道模式允許3個子串口同時全雙工地工作。在此工作模式下，芯片的地址線STADDl～O是輸入口，由MCU控制選擇希望發(fā)送數(shù)據(jù)的子串口，地址線SRADDl～0是輸出口，用于向MCU返回接收到數(shù)據(jù)的子串口地址。通過對該芯片的控制，單片機可以同時與GPS模塊和GSM模塊全雙工通信。
1．2 GSM模塊
GSM模塊負責在被保護對象和監(jiān)控用戶之間傳遞信息。本系統(tǒng)采用德國西門子工業(yè)的GSM模塊TC35i。TC35i模塊是一個的工業(yè)級GSM模塊，工作在GSM900和GSMl800雙頻段，支持中文短信息。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)，它支持Text和PDU格式的SMS(短消息)。GSM模塊接口電路如圖3所示。

1．3 GPS模塊
本系統(tǒng)采用的GPS模塊為SIRF第三代高靈敏度引線式GPS接收模塊SIRF starⅢ。該芯片定位精度在10m以內，最多可以同時追蹤20個衛(wèi)星信道。其內部有可充電電池，可以保存星歷數(shù)據(jù)，便于快速定位。串口數(shù)據(jù)格式為TTL電平數(shù)據(jù)輸出，通訊速率為4800通訊波特率，每秒輸出一次GPS全數(shù)據(jù)。該模塊GPS天線采用MMCX接口，數(shù)據(jù)線接口為6線接插件，排線輸出，使用簡單，一般情況下只需用到三根輸出線，第一腳接3．5～5．5V的直流正電源，第五腳是電源地，第二腳是GPS的輸出線，它是TTL電平的串口信號，高電平大于2．4V，低電平小于0．4V，輸出驅動能力為2mA，可以直接和單片機接口。如果只使用默認設置，單片機只從該模塊讀取數(shù)據(jù)即可。