黄庆彩，李东红，丁 斗，黄庆云

（1.太原科技大学，山西太原030024;2.北京地球站，北京 100026）

随着全球经济地飞速发展，汽车越来越多地进入到人们的家庭，而汽车被盗的案件也与日俱增，给车主带来了巨大的损失，在此背景之下，汽车的定位与防盗自然成为当今市场的一大需求。现有的汽车防盗系统主要分为四大类［1］:机械式防盗系统、电子防盗报警系统、芯片式防盗系统、网络防盗系统。本文所设计的监控系统属于网络防盗系统采用低功耗单片机MSP430作为中央处理器，GPS模块接收全球定位卫星发出的定位信息，计算出车所在的经度、纬度、速度、方向等信息，并利用GSM网络的短信或电话与用户的手机来实现定位信息的双向传输和控制。具有功耗低、价格便宜、体积小、便于隐蔽安装、定位精度高等特点，同时又满足了用户远距离及时掌握汽车安全状况等多功能的需要。

1 系统功能概述

无线定位监控系统是把汽车用户的手机作为主要的监控接收终端，不需要监控中心。车主可以通过自己的手机随时查询车的位置和行车状态。监控系统的操作采用汉字短信方式，包含7条短信命令分别为设置号码、定位汽车、打开跟踪、关闭跟踪、打开报警、关闭报警、复位设备。当发送短信“定位汽车”命令，监控系统会返回一条短信，内容包括:经度，纬度等信息。例如返回短信:已定位，位置:23.02943N，113.30589E，速度:105 km/h。在卫星信号接收不到的地方，用户也可以通过读取手机信号的基站扇区信息，来实现查找汽车的位置。

当汽车发动后，上电首先启动手机模块搜索网络，搜索成功，监控系统会自动拨打车主的手机，如果是车主开动车，可以不予理会，不影响车辆的正常使用。若是被非法启动，车主接通电话就可以监听车内的一切声音，也可以及时发送“打开跟踪”短信命令，监控系统会每隔一定时间，将汽车的位置和速度等信息，发送到车主的手机上。发回的跟踪信息，由于短信内容包括了经度、纬度和速度等信息，可以通过在手机上安装各种手机地图软件，将经度和纬度信息输入到软件里面，就可以看到自己汽车的位置。

车子正常启动时监控系统采用汽车蓄电池电源供电，若车主停车熄火则自然断电而不耗电。当车子非法启动后只要车主短信息跟踪命令发出，则车子中的蓄电池电源自动切换到报警器系统本身的电源上，即使盗贼把车停下熄火了报警器仍然会返回报警信息。

2 系统的硬件设计

无线定位监控系统采用GPS模块M-89来接收汽车的位置、速度等状态信息，通过MSP430F149单片机处理和控制这些信息，并利用GSM模块TC35i与用户建立通信联系，其硬件总体框图如图1所示。该系统由CPU控制模块、GSM通信模块、GPS接收模块、电源管理模块四部分组成。

图1 硬件总体框图

2.1 CPU控制模块

控制电路CPU采用美国TI公司超低功耗16位单片机MSP43OF149构成的电路。MSP430F149是德州仪器（TI）公司推出的超低功耗Flash型16位 RISC指令集单片机。MSP430F149有丰富的内部硬件资源，是一款工业级芯片，性价比高。在应用中，MSP430F149不需做过多的扩展，适合要求快速处理的实时系统。MSP430F149的工作电压是3.3V，其I/O电平也是3.3V逻辑电平。MSP430F149有两个串行异步通信口，分别连接GPS接收机模块与GSM无线通信模块。

2.2 GSM通信模块

GSM通信模块采用西门子公司的TC35i。TC35i是西门子公司专为GSM通信设计的支持中文短信息的专用模块。它具有语音、数据、传真和点对点短信功能，工作于EGSM900和GSM1800频段，重量仅为10g，在3.3～4.8V电源范围内均能正常工作，内部有自动充电控制电路。可传输语音和数据信号，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3V/1.8V，TC35i的数据接口（CMOS电平）通过AT命令可双向传输指令和数据。TC35i由供电模块（ASIC）、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。

2.3 GPS定位模块

GPS定位模块，用以确定汽车的位置。将GPS接收机装于汽车内，利用全球定位卫星发送信息，提供经度、纬度、速度及方向等数据信息。通过装在汽车内的GPS接收机，接收到GPS的定位消息，精确测定汽车所在的当前位置。

GPS模块HOLUX M-89是一种根据低耗电Mediatek GPS解决方案设计的超小型12×12×2.05 mm GPS引擎模组。它对于导航应用提供高达-159dBm的绝佳灵敏度与快速的第一次定位时间。适用于汽车导航、船只导航、舰队管理、AVL和定位服务、自动导航、个人导航或旅游装置、追踪装置/系统和地图装置应用。M-89可通过第4脚串行数据输入端、第5脚串行数据输出端与MSP430F149的串行通信接口USART1进行数据通信，如图2所示。

图2 GPS接口电路

2.4 电源管理模块

电源管理模块主要由芯片LM2576和as1117组成，分别提供4V和3.3V供电，输出4V电压能够为GSM通信模块TC35i供电，3.3V电压为MSP430及GPS定位模块M-89供电，电路如图3所示。使用备用电池即电源管理模块供电可满足系统长期需要，可有效防止人为对汽车电源的破坏，提高了防盗系统的安全系数。

图3 电源电路

3 系统的软件设计

无线定位监控系统的软件采用C语言进行编写，主程序软件流程如图4所示。主程序包括系统初始化和循环检测。主程序用来控制报警电路和短信息收发等。单片机通过GSM模块接收用户的设置及请求命令，并在处理后给予回复;以及当单片机判断出汽车在警戒状态下发生了位移而发送给用户的报警及位置信息。在主程序中间还有4ms的并行中断，一旦有中断产生就会转移到相应的中断处理子程序。中断程序主要是读取GPS模块的信息确定车子当前的经纬度、速度等信息。

图4 主程序流程图

4 结束语

本文利用GPS全球定位系统及GSM通信网络，把定位和监控联系起来，实现了数据的双向传输和控制。GPS覆盖范围大，无需建立专用的通讯网，GSM通信网络数据传输速度快、可靠性高，监控系统体积小便于隐蔽安装，双电源供电可靠安全，私家车主可以自主监控自己车辆的位置，不需要监控中心。此装置在应用中取得了良好的效果。

［1］王丰元.汽车试验测试技术［M］.北京:北京大学出版社，2008.

［2］胡大可.Msp430系列flash型超低功耗16位单片机［M］.北京:北京航天航空大学出版社，2001.

［3］华为GTM900数据手册.

［4］HOLUX M-89 GPS Module series.Guang Zhou Xin TU Technology，Inc.

［5］余亚东.基于GPS/GSM的汽车防盗报警系统设计［J］.电子技术，2010（2）.