智能交通物联网系统状态感知与信息采集——基于gprs的gps车载监控终端系统

智能交通物联网系统状态感知与信息采集——基于gprs的gps车载监控终端系统内容摘要：

主，D为差分，E为评估，N为数据无效其中校验值（*后面的字符）为$和*之间每个字符对应的十六进制数（包括逗号在内）异或的结果。 本课题的系统设计中的GPRS通信模块采用了SIM300 GPRS模块。 GPRS （General Packet Radio Service）是通用分组无线业务的英文简称。 GPRS网络是在现有GSM网络上增加GGSN (Gate GPRS Supporting Node，GPRS网关支持节点)和SGSN (Serving GPRS Supporting Node，GPRS服务支持节点)来实现的，使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据，同时兼容电路型数据和分组变换数据，它在技术上已非常成熟。 目前中国移动通讯公司的GPRS业务已非常成熟。 (1)GPRS系统基本工作原理GPRS是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。 与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统。 它特别适用于同断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输，这—特点正适合大多数移动互联的应用。 GPRS因为引入了SGSN和GGSN．其数据支持能力较之GSM网络增强很多，在理想情况下，最高数据速率可达172Kbs，因此GPRS技术正不断受到青睐．GPRS系统采用无线分组交换技术，提供端到端、广域的无线IP连接，通俗地讲，GPRS是一项高速的数据处理技术，方法是以“分组”的形式将信息分发到客户手上。 ：（）网络终端利用GPRS通信模块通过GPRS网络实现与Internet的连接；GPRS通讯模块与GSM基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同的是：GPRS分组是从基站发送到SGSN，而不是连接到语音网络上。 SGSN与GGSN进行通信：GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络。 来自因特网标识有移动台地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到移动台上。 SGSN是GSM网络结构中的一个节点，它与MSC处于网络体系的同层。 SGSN通过帧中继与BTS相连，是GSM网络结构与移动台之间的接口。 SGSN的主要作用足记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。 GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网连接到SGSN，是连接GSM网络和外部分组交换网（如因特网和局域网）的网关。 GGSN主要是起网关作用，也将GGSN称为GPRS路由器。 GGSN可以把GSM网中的CPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/。 SGSN和GGSN利用GTP（GPRS隧道协议），实现二者之间的数据传输。 (2)GPRS的技术优势主要有以下几个方面：资源利用率高。 GPRS引入了分组交换的传输模式，使得原来采用电路交换模式的GSM传输数据方式发生了根本性的变化，这在无线资源稀缺的情况下显得尤为重要。 按电路交换模式来说，在整个连接期内，用户无论是否传送数据都将独自占有无线信道。 而对于分组交换模式，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。 GPRS用户的计费以通信的数据量为主要依据，体现了“得到多少、支付多少”的原则。 实际上，GPRS用户的连接时间可能长达数小时，却只需支付相对低廉的连接费用。 传输速率高。 GPRS可提供高达115kbit/s的传输速率（最高值为171. 2kbit/s，不包括FEC）。 这意味着通过便携式电脑，GPRS用户能和ISDN用户一样快速地上网浏览，同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能。 接入时间短。 分组交换接入时间缩短为少于1秒，能提供快速即时的连接，可大幅度提高一些事务（如信用卡核对、远程监控等）的效率，并可使已有的Internet应用（如Email、网页浏览等）操作更加便捷、流畅。 支持IP协议和X．25协议。 GPRS支持因特网上应用最广泛的IP协议和X．25协议。 且由于GSM网络覆盖面广，使得GPRS能提供Internet和其它分组网络的全球性无线接入。 (3)系统中GPRS通信组网方式的选取虽然GPRS网络使用IP协议，但是其IP地址是GPRS内网地址，并且这个内网IP地址大多是动态分配的。 目前GPRS主要组网方式有五种：公网固定IP方式。 主机接入公网，即Internet网络，具有固定lP地址。 在这种方式下，先由终端机发起连接，终端机登录GPRS后获得IP地址，将这个IP地址发送给主机。 由于终端机的lP地址是GPRS内网的IP地址，所以要经过（Network Address Transfer）服务器进行网络地址转换，之后主机和终端机之间就可以通信。 公网动态IP方式，主机接入公用，但是其IP地址是动态的。 这种情况下，要借助于公同动态DNS（域名解折服务嚣）。 监控点先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到主机公网动态lP建立连接。 GPRS专线方式，主机使用专线接入GPRS网络，在这种方式下，主机具有GPRS内网的固定lP地址，其通信过程和方式一的公网固定lP的组网相似。 区别在于通信过程发生在GPRS同内，和Internet公网无关。 GPRS动态lP方式，主机无线方式接入GPRS，连接GPRS内网的DNS服务器，获得GPRS内网动态lP地址。 远程监控终端采用域名寻址。 由DNS服务器找到主机动态IP，以建立连接。 绑定lP地址方式，主机无线方式接入GPRS网络，其IP地址和SIM卡号绑定，此时的主机具有也GPRS内网的静态lP地址，其通信过程和方式三GPRS专线组同相似。 在使用GPRS网络组建监控系统时，如果监控中心服务器（或称主机）和GPRS终端机都使用动态IP地址，它们是无法通信的。 由于GPRS的无线接入动态IP方式比较容易，建设费用和运行费用较低，所以在监控系统中尽量多地使用这种方式。 同时，监控系统多是由一台服务器和多台终端机组成的星型结构，所以最合理的办法是终端机使用无线按入动态lP方式而服务器使用静态lP地址。 ，实验室监控中心数据库服务器接入通过宽带接入Internet。 具有固定lP地址，在这种方式下，由远程监控终端发起连接，登录GPRS后获得IP地址，同时主动向数据库服务器端建立面向连接(TCP)的通信机制，主机和终端机之间实现通信。 主要考虑依托实验室现有网络资源建立可靠、稳定的通信方式。 （） 300 GPRS模块SIM300是小体积即插即用模组中完善的四频GSM/GPRS解决方案，使用工业标准界面，使得具备GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz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。 SIM1300的优良性能让它应用于许多方面，例如WLL、M2M、手持设备等等。 其基本特点：四频850/900/1800/1900MHzGPRS （class 10）标准GPRS （class B）满足GSM（2/2+）标准Class 4 （2W@850/900MHz）Class1（1W@1800/1900MHz）尺寸：40 mm x 33 mm x 重量：8g通过AT命令控制（，07 05和增强AT命令），低功耗。 (ATCommands)AT 即Attention，AT指令集是从终端设备(Terminal Equipment，TE)或数据终端设备(Data Terminal Equipment，DTE)向终端适配器(Terminal Adapter， TA)或数据电路终端设备(Data Circuit Terminal Equipment，DCE)发送的。 通过TA，TE发送AT指令来控制移动台(Mobile Station，MS)的功能，与GSM 网络业务进行交互。 用户可以通过AT指令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制。 90年代初，AT指令仅被用于Modem操作。 没有控制移动电话文本消息的先例，只开发了一种叫SMS BlockMode的协议，通过终端设备(TE)或电脑来完全控制。 由Hayes公司发明，现在已成为事实上的标准并被所有调制解调器制造商采用的一个调制解调器命令语言。 每条命令以字母AT开头，因而得名。 AT后跟字母和数字表明具体的功能。 几年后，主要的移动电话生产厂商诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP共同为GSM研制了一整套AT指令，其中就包括对SMS的控制。 AT指令在此基础上演化并被加入GSM07．05标准以及现在的GSM07．07标准，完全标准化和比较健全的标准。 如：对SMS的控制共有3种实现途径：最初的BlockMode；基于AT指令的TextMode；基于AT指令的PDUMode。 到现在PDUMode已经取代BlockMode，后者逐渐淡出。 GSM模块与计算机之间的通信协议是一些AT指令集，AT指令是以AT作首，字符结束的字符串，AT指令的响应数据包在中。 每个指令执行成功与否都有相应的返回。 其他的一些非预期的信息(如有人拨号进来、线路无信号等)，模块将有对应的一些信息提示，接收端可做相应的处理。 本课题设计的系统中LCD液晶显示模块采用了LCD1602芯片。 LCD1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。 第3脚：VO为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第7~14脚：DO—D7为8位双同数据线。 第15~16脚：空脚。 （）LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是0l000001B（41H），显不时模块把地址41H中的点阵字符图形显不出来，我们就能看到字母“A”。 （）LCD1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令。 它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的，其中1为高电平、0为低电平：指令1：清显示，指令码O1H，光标复位到地址OOH位置。 指令2：光标复位，光标返回到地址OOH。 指令3：光标和显不模式设置I/D：光标移动方同，高电平右移，低电平左移S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。 高电平有效，低电平则无效。 指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的丌与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示，C：制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示光标B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令5：光标或显示移位S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 指令6：功能设置命令DL:高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N:低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F：低电平时显不5x7的点阵字符，高电平时显不5xl0的点阵字符。 指令7：字符发生器RAM地址设置。 指令8：DDRAM地址设置。 指令9：读忙信号和光标地址BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令10：写数据。 指令11：读数据。 3 系统详细设计与实现3 系统详细设计与实现西安工业大学毕业设计（论文）系统硬件电路的设计需要根据GPS模块的相关资料、LCD1602液晶的技术手册结合AT89C51单片机技术资料进行设计。 GPS模块的输出是串口输出，，LCD1602液晶的RS、RW、，电源输入电压为5V。 （）在Proteus中允许使用串口与物理实体器件模块相连进行模拟仿真，而在该电路设计模拟仿真中，用到了虚拟串口软件VSPD（Virtual Serial Port Driver）。 虚拟串口是计算机通过软件模拟的串口，当设计软件使用到串口的时候，可以通过调用虚拟串口仿真模拟，以查看所设计的正确性。 VSPD可以实现串口虚拟等相关功能。 （）在该软件中串口为成对出现，且软件设置时将所设置的两个虚拟串口对接，这样就可实现发送与接收的监视。 在Windows系统下的设备管理器中可以看到（例如设置COM3和COM4）。 （）。 （）。 （）在本系统的软件设计中，要实现的功能包括：51单片机处理模块系统初始化和串口接收中断、LCD1602液晶的显示驱动、GPS定位信息的解码分析处理、GPRS模块的初始化和GPRS发送相关信息至监控中心。 （）在单片机处理模块系统初始化中，除了相关变量、数组和I/O口的定义之外，最主要的是串口的初始化和相关中断的开启。 在51单片机中，串行口控制寄存器SCON用于定义串行口的工作方式、进行发送接受控制和监控串行口的工作过程。 在这里选择工作方式1，波特率为9600，并对定时/计数器T1进行设置初始化。 驱动模块将LCD1602液晶屏硬件相关功能的实现封装起来，对外提供统一的接口函数。 模块实现的功能，有接口参数定义、清屏函数、显示字符函数、液晶屏初始化函数。 在程序中实现接口参数定义，使用LCD1602驱动程序有很好的兼容性。 51单片机有PPPP3四个接口，当硬什电路因为需要而改变接口时，我们只需要对接口参数进行一些修改，而不须要对程序进行修改。 这样在系统设计中，就极大减轻了程序修改工作量。 接口参数定义代码：sbit LCD_DB0=P2^7。 sbit LCD_DB1=P2^6。 sbit LCD_DB2=P2^5。 sbit LCD_DB3=P2^4。 sbit LCD_DB4=P2^3。 sbit LCD_DB5。