精品机动车辆跟踪防盗系统设计本科毕业论文设计.docx

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精品机动车辆跟踪防盗系统设计本科毕业论文设计

本科生毕业论文（设计）

题目：

机动车辆跟踪防盗系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要2

Abstract3

机动车辆跟踪防盗系统设计4

前言4

1相关背景4

1.1GPS概述4

1．2GSM概述6

1．3总述6

2方案论证7

2．1设计要求7

2．2实现方案7

3系统设计7

3．1硬件设计7

3．1．1系统构架7

3．1．2系统电源电路设计8

3．1．3MCU单片机总控电路设计9

3．1．4GSM模块电路设计10

3．1．5GPS模块电路设计11

3．1．5外部输入输出电路设计14

3．2软件设计15

结论17

致谢18

参考文献19

附录20

摘要

２１世纪是信息化的世纪，许多移动通信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步，进而许多数字化远程控制系统应运而生。

近年来，随着社会的进步，以及人们物质生活和精神生活质量的不断提高，机动车辆已开始普及普通家庭，随之而来的车辆安全性问题也成为人们十分关注的问题。

人们越来越希望能即时、准确的、随时的知道自己爱车以及某些人或物的重要信息，如地理位置、移动目标的速度和方向等等，因此，能实现这种愿望的高科技产品，就越来越受到人们的关注和喜爱。

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。

关键词：

GSM远程控制、单片机、GPS定位、跟踪仪、车辆防盗

Abstract

The21stcenturyisthecentury,manyoftheinformatizationofmobilecommunicationandInternettechnologypromotedthegreatprogressofhumancivilization,andmanydigitalremotecontrolsystem.Inrecentyears,alongwiththeprogressofthesociety,aswellaspeoplematerialandspirituallifequalityriseceaselessly,themotorvehiclehasstartedtopopularizehouseholds,vehiclesafetyproblemhasbecomethefocusofattentionpeople.Moreandmorepeoplehopecanreal-timeandaccurate,andthecarhimselfatthatsomepeopleorthingsimportantinformation,suchaslocation,movingtargetsspeedanddirectionand,therefore,canrealizethedesireofhigh-techproducts,andmoreandmoreattention.GPSissuchacanachievehighprecision,all-weather,highefficiency,muti_function,theoperationissimple,priceacceptablehigh-techpositioningproducts.ButinadditiontoprovidepeoplewiththeGSMspeechinformation,itcanalsoinGPSandusers,throughthedatabetweenbusinessandshortmessageservice,goodrelaycontrolandpositioninginformationfortheGPSpositioning,thiskindofhigh-techproducts,theapplicationinfolkcheapsolidfoundation.Therefore,GPSandGSMtwocurrentpopulartechnologycombiningproduct,willmeetpeoplemovingtargettrackingondemand.

Keywords:

GSMremotecontrol,SCM,GPS,tracker,vehicletheft

机动车辆跟踪防盗系统设计

前言

当今科技飞速发展，电子通信技术取得了日新月异地变化。

各种通信网络的出现以及应用给人类带来了方便，数字化地概念开始深入人心。

在此时期一些相应地高新科技应用产业应运而生。

比如有线电话通信技术使得人们的距离拉近了；Internet网络带动了很多PC智能远程控制，以及人机远程控制地发展；GSM无线蜂窝通信技术地完善使得远程监控地概念无处不在。

GPS定位技术在军事领域的应用人们已经知晓，并且经年来GPS技术逐渐走向了商业化、免费化，这给人们随时了解自己爱车精确定位信息带来了很大的方便。

所以GSM与GPS的结合很完美的满足了人们的需求。

1相关背景

1.1GPS概述

GPS导航系统 由24颗覆盖全球上空的卫星组成，它们均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角55度，各个轨道平面之间夹角为60度，同一轨道平面上的卫星之间的升交角距相差90度，任意轨道平面上的卫星比西边相邻平面轨道上的相应卫星超前30度。

空间部分总投资200亿美元，它的实施分成三个阶段：

第一阶段：

1974～1978年为方案论证阶段，在美国加利福尼亚的范登堡空军基地，采用AtlasF火箭，从1978年2月22日发射第一颗GPS试验卫星起，到1985年10月9日发射完最后一颗卫星，共发射了11颗代号为BLOCK的GPS试验卫星在轨道上，运行轨道呈椭圆形，长半轴为26560km，倾角为64度，轨道高度约20000km。

目前仍有4颗卫星在工作。

第二阶段：

1979～1987年为系统论证阶段。

第三阶段：

1988～1993年为生产实验阶段。

自1989年初开始，在美国佛罗里达州肯尼迪空间中心的卡纳维拉尔角基地，采用Delta火箭，发射了代号为BLOCKⅡR型的第三代GPS试验卫星，组成了GPS的卫星星座。

它是由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，称为（21+3）GPS星座。

卫星轨道面有6个，长半轴为26609km，偏心率为0.01，倾角为55度，轨道高度约20200km，运行周期为11小时58分钟（恒星时12小时），载波频率为1575.42MHz和1227.60MHz，卫星能覆盖地面面积38%，通过天顶时可见时间为5小时。

在地球表面上的任何时间和地点，在高度角15度以上，平均可同时观测到6颗以上卫星。

由于卫星对地面的距离和波束覆盖面积基本不变，因此在覆盖区域内，接收机接收到的信号近似相等，这非常有利于定位精度的提高。

GPS卫星是由洛克菲尔国际公司空间部研制的，卫星重774kg，使用寿命为7年。

卫星采用蜂窝结构，主体呈柱形，直径为1.5m。

两侧装有两块双叶对日定向太阳能电池帆板，全长5.33m接受日光面积为7.2平方米。

对日定向系统控制两翼电池帆板旋转，使板面始终对准太阳，为卫星不断提供电力，并给三组镉镍电池充电，以保证卫星在地球阴影部分能正常工作。

在星体底部装有多波束定向天线，能发射张角大约为30度的两个L波段的信号。

在星体的两端面上装有全向遥测遥控天线，用于与地面监控网的通信。

此外卫星还装有姿态控制系统和轨道控制系统，以便使卫星保持在适当的高度和角度，准确对准卫星的可见地面。

GPS卫星的作用主要有三点：

1．用L波段的两个无线载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号。

2．在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段（10cm波段）发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给用户。

3.接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时地改正运行偏差或者起用备用时钟等。

GPS接收机（用户部分）

由于近十几年来，世界各国的企业公司和科研单位竞相开发出各种类型的接收机，因此GPS接收机的分类形式很多。

常规分为两种：

导航型和测地型。

导航型接收机结构简单，体积小，价格便宜，采用C/A码伪距接收技术，定位精度一般可达100～20m，最高可达3～1m。

若采用P码接收技术，达到的精度将更高。

普通C/A码伪距接收机的价格大约在2～3千左右。

测地型接收机结构复杂、精度高，它采用双频伪距和载波相位接收技术，测量基线的精度和高度都比导航型接收机高许多数量级。

双频接收机可达5mm+1ppm?

D,单频接收机可达10mm+2ppm?

D,若用差分定位其精度可达亚米及厘米级。

目前，GPS接收机的体积是越来越小，重量越来越轻，价格越来越低。

1．2GSM概述

我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。

GSM（全球移动通信系统）是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动电话系统。

GSM使用的是时分多址的变体，并且它是目前三种数字无线电话技术（TDMA、GSM和CDMA）中使用最为广泛的一种。

GSM将资料数字化，并将数据进行压缩，然后与其它的两个用户数据流一起从信道发送出去，另外的两个用户数据流都有各自的时隙。

GSM实际上是欧洲的无线电话标准，据GSMMoU联合委员会报道，GSM在全球有15亿的用户，并且用户遍布140多个国家。

因为许多GSM网络操作员与其他国外操作员有漫游协议，因此当用户到其他国家之后，仍

可以继续使用他们的移动电话。

美国著名通信公司Sprint的一个辅助部门，美国个人通信正在使用GSM作为一种宽带个人通信服务的技术。

这种个人通信服务将最终为爱立信、摩托罗拉以及诺基亚现在正在生产的手持机建立400多个基站。

手持机包括电话、短信寻呼机和对讲机。

GSM及其他技术是无线移动通信的演进，无线移动通信包括高速电路交换数据、通用无线分组系统、基于GSM网络的数据增强型移动通信技术以及通用移动通信服务。

1．3总述

GSM网络的不断发展使我们生活交往拉近了距离。

GPS定位系统的不断完善以及不断解禁，使我们知道了我们的精确地立足点。

于是两者的结合形成了一套系统让我们实现了传说中的“千里眼、顺风耳”概念。

今年来该系统广泛应用于航海、航空、陆地交通、地质勘探等行业。

为了进一步了解给系统，本课题基于GSM、GPS技术结合单片机总控管理来实现远程跟踪的目的。

2方案论证

2．1设计要求

设计一款大众实用性机动车辆远程跟踪防盗仪。

2．2实现方案

该研究课题的目的，实现通过普通手机随时随地监控远程跟踪设备的精确经纬度、运动速度、标准时间、监听该设备的现场情况以及实现相应的远程报警远程控制等功能。

定位数据的检测采用高性能SRIF3GPS模块实时接受GPS定位卫星数据以及相应的处理计算，数据远程传输采用SIM300D小型GSM模块；该模块随时等待远程终端的指令并及时将定位信息发送给控制终端。

GPS、GSM模块的驱动以及相应数据的处理识别由单片机总控。

该设计方案硬件简洁、造价低廉、使用方便适合大众使用。

3系统设计

3．1硬件设计

3．1．1系统构架

图1主机框架图

该系统主要有电源部分、MCU单片机控制部分、GPS定位数据实时采集部分、GSM数据传输部分、外部信号检测部分、振铃提示以及对外控制部分组成。

3．1．2系统电源电路设计

图2电源管理电路

该设备采用12V供电，经LM7805降压，将电压稳到5V从而供单片机、定位模块的部分供电；5V电压再经过二极管1N4007，由于二极管导通会有0.7V的压降，于是可以得到4.3V的电压，由于GSM模块的电压使用范围是3.4-4.5V，所以4.3V可以是GSM模块稳定工作。

电路中C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7起到电容滤波作用并且C1、C5、C7与C2、C3、C4、C6容值相差很大，这可以很好的滤除电路中高低频杂波。

DS1通过R6限流与电源直接相连在此起到电源指示作用。

3．1．3MCU单片机总控电路设计

图3单片机总控电路

单片机选用以及介绍

该设备需要实时采集GPS信号、GSM短信指令，需要处理的数据比较多，一般51单片机很难处理。

再者单片机与各模块靠串口连接而普通单片机只有一个串口。

所以控制起来更是不易。

于是综合考虑需要选一种RAM比较大的并且有两个以上串口的单片机。

STC11F32XE是宏晶科技公司生产的单时钟／机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、具有超强抗干扰能力的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍。

内部集成高可靠复位电路，可用在高速通信、智能控制、强干扰等场合；内部有32KB的Flash、29KB的EEPROM和1280字节的SRAM；EA、ALE、PSEN和RST引脚可以定义为通用I／O，即4个P4引脚；编程支持ISP下载功能，使用起来比较方便。

3．1．4GSM模块电路设计

图4GSM模块电路

SIM300D是小体积即插即用模组中完善的三频/四频*GSM/GPRS解决方案使用工业标准界面，使得具备GSM/GPRS900/1800/1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。

三频/四频GSM/GPRS模块，外形尺寸40x33x2.85mm支持用户定制的MMI和键盘/LCD内嵌强大的TCP/IP协议栈。

基本特点：

三频GSM/GPRS900/1800/1900MH或四频850/900/1800/1900MHz

GPRS（class10）标准

GPRS（classB）

满足GSM（2/2+）标准

-Class1（1W@1800/1900MHz）

通过AT命令控制（GSM07.07，07.05和增强AT命令）

SIM应用工具包

支持电压范围3.4...4.5V

正常操作温度：

-20°Cto+55°C

限制操作温度：

-25°Cto-20°C和+55°Cto+70°C

存储温度：

-40°Cto+80°C

功能描述

AT+OFF

关机并重新启动

AT+CSDH=0

在TEXT模式下在返回值中不显示详细的头信息

ATE0

关闭回显

AT+CMGF=1

选择短信格式为TEXT模式

AT+CMGS

发送短信息

AT+CMGR

读取短信息

AT+CMGD

删除短信息

表1常用AT指令

3．1．5GPS模块电路设计

图5GSM模块电路

该系统采用台湾产RoyalTek鼎天RGM-3600高性能SRIF3GPS模块。

该模块采用当今最新的SRIF3技术具有20通道可以同时追踪20颗卫星，定位速度快、精度高、功耗小等优点。

该模块的RX、TX分别与单片机的TX2、RX2相连单片机通过串口来向模块传送指令。

该模块通信协议为NMEA-0183标准格式协议

GPS数据格式说明

NMEA0183格式以“$”开始，主要语句有GPGSA，GPGSV，GPGGA，GPVTG，GPRMC等

1、GPSDOPandActiveSatellites（GSA）当前卫星信息

$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,,,,,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>

<1>模式：

M=手动，A=自动。

<2>定位型式1=未定位，2=二维定位，3=三维定位。

<3>PRN数字：

01至32表天空使用中的卫星编号，最多可接收12颗卫星信息。

<4>PDOP位置精度因子（0.5~99.9）

<5>HDOP水平精度因子（0.5~99.9）

<6>VDOP垂直精度因子（0.5~99.9）

<7>Checksum.（检查位）.

2、GPSSatellitesinView（GSV）可见卫星信息

$GPGSV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,?

<4>,<5>,<6>,<7>,<8>

<1>GSV语句的总数

<2>本句GSV的编号

<3>可见卫星的总数，00至12。

<4>卫星编号，01至32。

<5>卫星仰角，00至90度。

<6>卫星方位角，000至359度。

实际值。

<7>讯号噪声比（C/No），00至99dB；无表未接收到讯号。

<8>Checksum.（检查位）.

第<4>,<5>,<6>,<7>项个别卫星会重复出现，每行最多有四颗卫星。

其余卫星信息会于次一行出现，若未使用，这些字段会空白。

3、GlobalPositioningSystemFixData（GGA）GPS定位信息

$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*hh

<1>UTC时间，hhmmss（时分秒）格式

<2>纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）

<3>纬度半球N（北半球）或S（南半球）

<4>