專利名稱:一種車載終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種車輛的車載終端,尤指一種具有全球衛(wèi)星定位、全球數(shù)字蜂 窩移動通信和防盜報(bào)警于一體化的車輛的車載終端。
背景技術(shù):
應(yīng)用于車輛之上的車載終端,諸如全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及防盜系統(tǒng)等 目前越來越普遍。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS),是利用GPS進(jìn)行絕對定位的基本原理, 是以GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間的距離或距離差為基礎(chǔ),并根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐 標(biāo),來確定用戶接收機(jī)天線所在的點(diǎn)位,即觀測站的位置。GPS進(jìn)行定位方法的實(shí)質(zhì), 即是測量學(xué)中的空間距離后方交會。當(dāng)用戶接收終端安裝在運(yùn)動的載體上,并處于動態(tài) 的情況下,確定載體瞬時絕對位置的定位方法,稱為動態(tài)絕對定位,動態(tài)絕對定位,一 般只能得到很少或沒有多余觀測量的實(shí)時解。這種定位方法被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、船舶以 及陸地車輛等運(yùn)動載體的導(dǎo)航。
車輛之上用于調(diào)度通信的設(shè)施,目前逐步以全球數(shù)字蜂窩移動通信(簡稱GSM)為 主,它是由模擬蜂窩移動通信技術(shù)發(fā)展起來的。GSM系統(tǒng)集中了現(xiàn)代信源編碼技術(shù),信 道編碼、交織、均衡技術(shù)、數(shù)字調(diào)制技術(shù),話音編碼技術(shù)以及慢跳頻技術(shù),同時在系統(tǒng) 中引入了大量計(jì)算機(jī)控制和管理。GSM系統(tǒng)提供多種電信服務(wù),包括語音、電文、圖像、 傳真、計(jì)算機(jī)文件、消息等。它具有高頻譜效率,安全性、穩(wěn)定性好,集成度高,容量 大,開放性接口,抗噪音性能強(qiáng),業(yè)務(wù)靈活,覆蓋范圍廣,容易實(shí)現(xiàn)全球聯(lián)網(wǎng),所有條 件下覆蓋區(qū)域內(nèi)信息質(zhì)量都較好,包括高噪聲環(huán)境,小區(qū)無擾及漫游性能好,移動業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)可靠率高。另外GSM還同時具有傳輸點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù),并能區(qū)分接收短消息的"移 動臺被呼點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)"(SMS-MT / PP)和使GSM用戶能向另一個GSM用戶發(fā)短 消息的"移動臺被呼點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)"(SMS-MO/PP)。以及另一種短消息業(yè)務(wù)"蜂 窩廣播短語信息業(yè)務(wù)(SMS-CB),它能以固定時間間隔將一般的短消息向給定地理區(qū)域中 所有用戶廣播。因而在通信方式上,GSM提供的短消業(yè)務(wù)較適合GPS車輛調(diào)度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò) 的要求。
車輛的防盜報(bào)警系統(tǒng)是通常采用聲光報(bào)警系統(tǒng),同時還附帶門窗的自動關(guān)閉和開啟等功能。但是傳統(tǒng)的定位終端和通信終端以及防盜報(bào)警系統(tǒng)是分開的,即通常是采用分 立式終端單獨(dú)工作的,即是現(xiàn)在所具有的通信和定位一體化的終端也只是在終端之間進(jìn) 行電纜相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上的傳輸,但此類終端對使用者而言操作上比較繁鎖,而且在功能 上也不是很強(qiáng)。以上是現(xiàn)有的使用于車輛之上的定位、通信等車載終端的主要不足之處。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有全球衛(wèi)星定位、全球數(shù)字蜂窩移動通信和防盜 報(bào)警于一體化的車載終端,它將定位、通信和防盜功能通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來, 使整個車載終端的智能化程度大為提高,且具有操作簡便、可靠性高的特點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述的任務(wù),本實(shí)用新型采用的解決方案是提供一種具有GPS定位、GSM
通信、防盜報(bào)警于一體化和語音提示的車載終端,包括防盜報(bào)警模塊U1、 GSM模塊U2、 GPS模塊U3、控制芯片U4、防盜報(bào)警模塊Ul與控制芯片U4以串行方式連接,GSM 模塊U2與控制芯片U4以異步串行方式連接,GPS模塊U3與控制芯片U4以異步串口 方式連接,其特征在于,鍵盤操作模塊U6與控制芯片U4的IO連接,語音提示模塊U7 與控制芯片U4的I0連接。
該車載終端還連接有用于顯示漢字信息的液晶顯示模塊U5,該液晶顯示模塊由液晶 顯示屏組成且以串行方式通過電平轉(zhuǎn)換芯片和主控單元之中的單片微處理器的異步串行 口相連。
本實(shí)用新型和傳統(tǒng)的車輛的車載終端相比較具有如下有益效果,由于本實(shí)用新型采 用單片機(jī)系列把傳統(tǒng)的全球衛(wèi)星定位接收模塊、全球數(shù)字蜂窩移動通信模塊和防盜報(bào)警
器模塊有機(jī)地結(jié)合起來,因而在功能上有了極大的提高,且還具有體積小,可靠性高、 成本低的特點(diǎn),此車載終端可提供通話功能,利用GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行話音通信,也可提供短 信息服務(wù),收發(fā)短信息,支持主叫顯示,可利用短信息周期性的向指定號碼發(fā)送位置信 息,也可設(shè)置為報(bào)警器觸發(fā)或被叫時發(fā)送位位置信息,車載終端可將防盜報(bào)警器的信息 和位置信息發(fā)送到指定號碼,也可接收控制信息來控制防盜報(bào)警器進(jìn)行開關(guān)車門、切斷 電路的操作。外部可選接液晶顯示模塊配件,可傳輸調(diào)度信息及常用工作用語等漢字信 息,提高調(diào)度效率和可靠性。
車載終端采用了語音提示的新型技術(shù),該技術(shù)可以在根據(jù)GPS坐標(biāo)査詢出路面信息, 在路況不好時,可以提醒駕駛員安全駕駛,語音提示功能是本終端的顯著特色之一。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
再做一詳細(xì)的描述。
圖1是車載終端的原理框圖2是車載終端的數(shù)據(jù)交換框圖3是車載終端控制芯片與液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)原理圖,按鍵模塊原理圖、音頻提
示模塊電路原理圖; 圖4是車載終端防盜報(bào)警器模塊的電路設(shè)計(jì)原理圖。 圖5是車載終端的GPS和GSM模塊與串行口連接的電路設(shè)計(jì)原理圖。 圖6是ISP1016集成電路連接示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 實(shí)施例
請參閱圖1是車載終端的原理框圖,包括防盜報(bào)警模塊U1、 GSM模塊U2、 GPS模 塊U3、控制芯片U4、防盜報(bào)警模塊U1與控制芯片U4以串行方式連接,GSM模塊U2 與控制芯片U4以異步串行方式連接,GPS模塊U3與控制芯片U4以異步串口方式連接, 其特征在于,鍵盤操作模塊U6與控制芯片U4的10連接,語音提示模塊U7與控制芯片 U4的IO連接。該車載終端還連接有用于顯示漢字信息的液晶顯示模塊U5,該液晶顯示 模塊由液晶顯示屏組成且以串行方式通過電平轉(zhuǎn)換芯片和主控單元之中的單片微處理器 的異步串行口相連。
其中控制芯片U4,負(fù)責(zé)信息采集及控制通信模塊發(fā)送信息,GPS模塊U3即全球衛(wèi)星 定位接收模塊提供當(dāng)前時間、經(jīng)緯度和行駛方向、速度等信息;GSM模塊U2即全球數(shù)字 蜂窩移動通信模塊提供雙向交互通信;防盜報(bào)警模塊U1提供開關(guān)量信息的傳感器組;液 晶顯示模塊U5可顯示調(diào)度信息及常用工作語等漢字信息,并提供良好的人機(jī)界面。
請參閱圖2是車載終端的信息交換過程框圖。外界可通過終端提供的GPS坐標(biāo)信息、 傳防盜報(bào)警信息和工作狀態(tài)信息來向該終端發(fā)送調(diào)度控制信息,以協(xié)調(diào)操作者或車輛的 工作狀態(tài)。
請參閱圖3、圖4、圖5、圖6是車載終端的電路設(shè)計(jì)原理圖。該車載終端由六部分 組成,防盜報(bào)警模塊U1、 GSM模塊U2、 GPS模塊U3、控制芯片U4、液晶顯示模塊U5、鍵 盤操作模塊U6和語音提示模塊U7,其中控制芯片U4作為核心,把防盜報(bào)警器模塊U4、 GPS模塊U3即全球數(shù)字蜂窩移動通信模塊,GSM模塊U2即全球衛(wèi)星定位接收模塊2、液晶顯示模塊U5、鍵盤操作模塊U6和語音提示模塊U7有機(jī)地結(jié)合在一起。
一、 控制芯片U4既有數(shù)據(jù)的處理、又有開關(guān)量的控制,所以選用8位的MSC-51系 列單片機(jī),MCS-51內(nèi)部含有一個功能很強(qiáng)的8位到處理器、它由算術(shù)邏輯運(yùn)算部件
(ALU)、布爾處理器、控制器和工作寄存等組成。內(nèi)部通過三總線(數(shù)據(jù)線、地址線和 控制線)方式連結(jié)。
請參閱圖3,在芯片的選用上,因?yàn)楸窘K端的外圍器件較多,且數(shù)據(jù)的吞吐量相對于 其他的MCS-51系統(tǒng)來說比較大,所以主頻采用24MHZ,且選用片內(nèi)帶64K*8字節(jié)的只 讀程序存儲器(ROM)的MCS-51系列的W78E616-24BP單片微IC1,并外擴(kuò)32K*8字 節(jié)的隨機(jī)程序存儲器,使用的靜態(tài)隨機(jī)存儲器(RAM)是62256芯片IC4滿足系統(tǒng)的需 求,并為以后的終端升級留下很大的余地。
W78E616-24BP芯片IC1是華邦公司最新生產(chǎn)的與MCDS-51系列完全兼容的微處理 器。與80C32具有完全相同的封裝,同時提供了 80C32具有的所有功能。由于采用了重 新設(shè)計(jì)的微處理器內(nèi)核,在原來的基礎(chǔ)上增加了一個4位的端口P4,使系統(tǒng)的端口總線 增加為5個,省去了外圍接口的擴(kuò)展,并使系統(tǒng)的終端增加了 2個,增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時 處理能力。具有很高的性價(jià)比。
請參閱圖5,另外采用ST16C2550芯片IC3作為異步串口的擴(kuò)展,擴(kuò)展兩個串口與 GPS模塊和GSM模塊進(jìn)行通訊。ST16C2550芯片IC3是EXAR公司生產(chǎn)的雙異步串口 (URAT)芯片,該芯片有8位的數(shù)據(jù)接口 , 2個標(biāo)準(zhǔn)異步串行通信接口(RS-232C),與MCS-51 系列的單片機(jī)的系統(tǒng)總線完全兼容,可以按照三總線方式(地址、數(shù)據(jù)、控制總線)直接相 連。
同時選用了 ISP1016可編程芯片IC2,該芯片可通過軟件編程設(shè)置成為地址譯碼、地 址鎖存和輸入/輸出(I/0)擴(kuò)展,加強(qiáng)了系統(tǒng)的可升級性和保密性,降低了系統(tǒng)的組成成 本,大大的提高了該終端的性價(jià)比,該ISP1016芯片IC2的連接線路圖請參閱圖6所示。
二、 防盜報(bào)警模塊U1選用南京百利的S503跳碼型汽車防盜報(bào)警器,主要由傳感器 組成,其中傳感器分為兩大類采集和控制(請參閱圖4所示)。
采集部分的傳感器有震動傳感器、引擎蓋開關(guān)傳感器、人為報(bào)警傳感器和門禁傳 感器。震動傳感器主要檢測車內(nèi)無人時是否有人撬車或損壞車的外觀。引擎蓋傳感器主 要檢測車內(nèi)無人時引擎蓋是否被撬開。人為報(bào)警傳感器主要檢測車內(nèi)有人時車上的人是 否有險(xiǎn)情發(fā)生。門禁傳感器主要檢測車內(nèi)無人時是否有人非法進(jìn)入車內(nèi)??刂撇糠值膫鞲衅饔袛嚯娍刂破?、中央門鎖控制器和聲光控制器。斷電控制器主要 的作用是在車輛發(fā)生被盜或被搶時,車主可以遠(yuǎn)程的控制車的供電系統(tǒng),使車不能發(fā)動
或者熄火。中央門鎖控制器主要的作用是車主可以遠(yuǎn)程的控制車門的開關(guān),同時控制防 盜報(bào)警器進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)和解除報(bào)警狀態(tài)。聲光控制器主要作用是作為防盜報(bào)警器工作狀 態(tài)指示,和防盜報(bào)警器進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)后進(jìn)行聲光報(bào)警。其中BJO表示報(bào)警傳感器O信號 輸出,BJ1表示報(bào)警傳感器1信號輸出,KC表示空車傳感器信號輸出,DH表示火傳感 器信號輸出,MF表示門正傳感器信號輸出,MZ表示門負(fù)傳感信號輸出,YQ表示引擎 傳感器信號輸出。
以上傳感器的采集信號與控制信號分別經(jīng)光電耦合的隔離后直接連到MCS-51單片 機(jī)的P1端口上,節(jié)省外圍器件的開支。
三、GPS模塊U3即全球衛(wèi)星定位接收模塊采用MOTOLORAOEM模塊板Jl作GPS 信息接收終端,它由變頻器、標(biāo)頻器、信號通道、微處理器和存儲單元組成,在完成內(nèi) 部自檢后,它將自動接收來自天線的GPS射頻信號,經(jīng)下變頻、放大、相關(guān)、混頻與晶 體管邏輯(TTL)轉(zhuǎn)換等一系列處理過程,完成并行通道對其視界內(nèi)幾何位置最佳的數(shù)顆衛(wèi) 星的連續(xù)跟蹤,測量出信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間,解釋出GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo) 航電文,后經(jīng)由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)I/0 口輸出串行數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)格式采用美國國家海洋 電子協(xié)會制定的NMEA-Ol 83通信標(biāo)準(zhǔn)格式。它與控制芯片U4之中異步串行通信芯片 ST16C2550芯片IC3的其中一個異步串行擴(kuò)展口相連,以異步通信工作方式把全球衛(wèi)星 定位系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)傳輸給主控單元(請參閱圖5所示)。
其性能如下-
M吏用差分GPS時,定位誤差小于5m *無差分GPS時,定位誤差小于100m(OFF SA) w無差分GPS時;定位誤差小于15m(ON SA) *速度測量誤差小于0.2m / s *體積小巧,有利于減少整機(jī)所占空間
GPS-OEM板的輸入、輸出語句均按串行通信協(xié)議,數(shù)據(jù)格式設(shè)為8個數(shù)據(jù)位、l個 起始位、1個停止位,無奇偶校驗(yàn),波特率默認(rèn)值為4800。其NMEA輸出數(shù)據(jù)采用ASCII 字符碼,其內(nèi)容包括經(jīng)度、緯度、高度、速度、時間、日期、航向、衛(wèi)星狀況等眾多信 息,語句達(dá)數(shù)十種之多。但最為常用的是GGA定位數(shù)據(jù)語句,其結(jié)構(gòu)為$GPGGA,Dl,D2,D3,D4,......D12*hhCRLFI
其中
"$"……語句起始標(biāo)志; "GP"……交談識別符; "GGA"……語句識別符; ","……數(shù)據(jù)區(qū)分別符;
……校驗(yàn)和識別符; "hh"……校驗(yàn)和數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容分別為Dl
協(xié)調(diào)世界時UTC(hhmmss);D2緯度(ddmm. mmm):D3北緯或南緯(N/S);D4
經(jīng)度(dddmm.mmm);D5
東經(jīng)或西經(jīng)(E/W):
D6GPS狀態(tài)指示,0:無效,^GPS有效,2:DGPS有效;D7捕獲衛(wèi)星數(shù)目(00 08);D8
水平精度因子HDOP(1.0 99.9);D9
自平均海平面的天線高度(-9999.9 99999.9米);DIO大地水準(zhǔn)面高(-999.9 9999.9米);Dll差分GPS改正數(shù)的有效期(若無DGPS,無效);D12差分基準(zhǔn)站標(biāo)識(0000 1023);CRLF為語句結(jié)束符。 單片機(jī)對OEM板定位數(shù)據(jù)的讀取過程如下 等待讀取第一個數(shù)據(jù),判斷是否為$,是$就等待第二個數(shù)據(jù),判斷是否為G,若不 是G,就返回至開頭,重新等待讀??;以此繼續(xù)下去,直到順利讀取SGPGGA以后,依 次讀取緊跟著的數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù),直到最后的LF,這樣就讀取了一次位置信息。通過以上 過程可以方便的對GPS-OEM模塊板輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。
四、GSM模塊U2即全球數(shù)字蜂窩移動通信模塊采用MOTOLORA D-10 GSM模塊板J6作為GSM網(wǎng)的接入終端(請參閱圖5所示),它與主控單元1之中的異步串行通信芯片 ST16C2250芯片IC3的另一個異步串行擴(kuò)展口相連,以異步通信工作方式與主控單元1 之間進(jìn)行雙向傳輸通信數(shù)據(jù)。采用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口電平作為控制端口,另外 有一個模擬接口作為話音通道。為實(shí)現(xiàn)車載電話的功能,采用液晶顯示屏(LCD)加鍵盤組 成一個撥號手柄J2,手柄J2與GSM模塊板J6模擬接口直接通訊實(shí)現(xiàn)撥號、摘機(jī)、短信 息收發(fā)等GSM手機(jī)的一般功能。GSM模塊板J6的控制端口滿足GSM 07.07和GSM 07.05 協(xié)議,主控單元1通過串口擴(kuò)展芯片IC3與GSM模塊板J6進(jìn)行通訊,使用GSM模塊板 J6與中心的調(diào)度監(jiān)控軟件進(jìn)行聯(lián)絡(luò),向中心發(fā)送定位信息和調(diào)度信息。
五、液晶顯示模塊U5為一個可選的配件,該液晶顯示模塊5由液晶顯示屏Ll組 成,該液晶顯示屏采用ACM-24080ASR(E)液晶顯示板,且以異步串行方式通過電平轉(zhuǎn)換 芯片MAX232芯片IC6和主控單元1之中單片微處理器IC1上的異步串行口相連,且接 收從主控單元1傳輸過來的數(shù)據(jù),并且在液晶顯示屏Ll上顯示出漢字信息(參閱圖3所 示)。主要組成為240*64的圖形點(diǎn)陣、漢字庫和RS-232C接口。圖形點(diǎn)陣全屏可以顯示 15*8=60個漢字或30*8=240個英文字符,顯示為中文或英文,可切換。漢字庫包括國標(biāo) 一、二級全級全部漢字和字符8192個。RS-232C接口為標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C電平,采用標(biāo)準(zhǔn) 的異步通訊協(xié)議與主機(jī)通訊。串口的電平轉(zhuǎn)換采用美信公司的MAX232芯片IC6雙通道 RS — 232C驅(qū)動器/接收器,內(nèi)部有電壓倍增和轉(zhuǎn)換電路電路,只需+5V電源便可實(shí)現(xiàn) TTL電平與RS-232C電平轉(zhuǎn)換,使用起來十分方便。MAX232芯片IC6引腳及典型電路 所下示。參閱圖3所示, 一個MAX232芯片IC6可連接兩對收/發(fā)線,從而完成TTL EIA雙向電平轉(zhuǎn)換,其中TTL/CMOS電平0V 5, RS-232C電平-12v +12v;外部電 容數(shù)目為四,標(biāo)稱值為1.0微法;傳送速率120k波特率。
液晶顯示模塊U5主要用來顯示系統(tǒng)中心傳來的信息,并做一些相映的應(yīng)答,回傳給 中心。
車載終端工作過程為終端加電后,首先防盜報(bào)警器工作,鎖住車門、斷電、喇叭 響等。主控單元初始化GPS模塊和GSM模塊,向GPS模塊發(fā)送輸出定位信息指令,使 其輸出定位信息;向GSM模塊設(shè)置工作方式,短信息中心號,接收手機(jī)號等。初始化完 成后防盜報(bào)警器開始正常工作,主控單元開始按照服務(wù)中心分配的方式發(fā)送定位信息。 在待機(jī)狀態(tài)下,如報(bào)警器報(bào)警主控單元向服務(wù)中心發(fā)送報(bào)警信息。服務(wù)中心有調(diào)度信息 下發(fā),主控單元接收后,通過串口送給液晶屏,等待車上的人應(yīng)答后,由液晶屏送給主控單元通過GSM模塊送回服務(wù)中心。
圖六中電路實(shí)現(xiàn)CPU對外圍接口的邏輯控制,由于MCU的10 口數(shù)量有限,該圖 中芯片用以實(shí)現(xiàn)IO 口擴(kuò)展,以實(shí)現(xiàn)對鍵盤以及語音模塊的擴(kuò)展。
權(quán)利要求1、一種具有定位、通信、防盜報(bào)警于一體化和語音提示的車載終端,包括防盜報(bào)警模塊U1、GSM模塊U2、GPS模塊U3、控制芯片U4、防盜報(bào)警模塊U1與控制芯片U4以串行方式連接,GSM模塊U2與控制芯片U4以異步串行方式連接,GPS模塊U3與控制芯片U4以異步串口方式連接,其特征在于,鍵盤操作模塊U6與控制芯片U4的IO連接,語音提示模塊U7與控制芯片U4的IO連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有定位、通信、防盜報(bào)警于一體化和語音提示的車載終端, 其特征在于,該車載終端還連接有用于顯示漢字信息的液晶顯示模塊U5,該液晶顯 示模塊由液晶顯示屏組成且以串行方式通過電平轉(zhuǎn)換芯片和主控單元之中的單片微 處理器的異步串行口相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種車載終端,具有GPS定位、GSM通信、防盜報(bào)警于一體化和語音提示的車載終端,其特征在于,由控制芯片、防盜報(bào)警模塊、GSM模塊、GPS模塊、語音電路、液晶顯示電路、按鍵控制模塊及相關(guān)軟件組成,控制芯片通過串口直接與GSM模塊連接,控制GSM模塊收發(fā)短信;控制芯片通過串口與GPS模塊連接,接收GPS模塊獲得定位信息,控制芯片通過串口與通訊電路連接;控制芯片通過SPI總線與語音電路連接,控制錄、放音;本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是體積小巧、功能緊湊、功耗低且抗干擾性能強(qiáng)。
文檔編號H05K11/02GK201230441SQ20082005722
公開日2009年4月29日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者楊曉波, 毛偉鈞, 陳小鵬, 宇 魏 申請人:上海三吉電子工程有限公司