[原创]一种基于GSM网络的跟踪定位设备的设计与开发

关键词：GSM，Q2303C，AT指令，PIC

1 概述

       本文介绍一种基于GSM的简易定位设备的设计和开发。利用GSM网络，通过单片机读取GSM无线模块的蜂窝信息进而判断目标设备的位置，并通过比较两次读取的位置信息，判断目标设备是否发生了移动。此设备可以用于对定位精度要求不高的场所，用作位置跟踪。并可以通过二次开发应用到许多需要使用GSM网络进行监控的场所。

2 背景知识

从事本设备开发需要具备下列知识和技能：

1）  GSM AT指令相关知识。

2）  Q<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />2303C  GSM无线模块使用。

3）  PIC单片机开发知识。

4）  PCB设计及电子电路设计知识。

5）  C语言。

3 系统简介

3 .1系统应用框图

本设备应用非常简单，通过手机发送短信或拨打电话即可进行控制，使用非常简单。应用场景如图 1系统应用框图。

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图

3 .2原理介绍：

本系统通过使用GSM无线模块，由单片机通过串口读取GSM模块内部的蜂窝信息，通过对蜂窝信息进行分析和处理，以判断目标设备当前的位置状态。系统支持工作模式和待机模式。在工作模式下，由单片机定时进行查询，此时模式功耗会增加，因此平时不推荐使用。待机模式下，设备始终处于待机省电状态，功耗低，只有当收到短信和电话时，才唤醒设备，CPU根据电话号码或短信内容进行相关处理。

4 硬件设计

4 .1器件选型

1）  CPU

CPU选用PIC18LF252单片机。使用低压单片机，方便串口直接与无线模块对接。

2）  无线模块

无线模块选用Q2303C。此模块只支持GSM900/1800标准，支持电话和短信功能，价格低，连接器便于生产加工，体积较小，可以满足本设备的设计要求。

4 .2硬件设计

系统硬件框图如图2。

图 2硬件框图

单片机与GSM模块设计要点如下：

1）  通过串口与无线模块通信，同时串口进行了兼容设计，支持PC机与单片机的通信调试。

2）  GSM模块的RING信号引入单片机中断管脚，用于电话唤醒CPU。

3）  串口接收信号也同时引入中断管脚，用于短信唤醒CPU。

4）  采用8M晶振，串口波特率9600；

5）  GSM无线模块的ON/OFF，INTR，RST，引入单片机进行控制。

6）  GSM无线模块输出的VCC只可用于SIM电路，不要用于ON/OFF，INTR，RST等信号的上拉，因为VCC只有等模块工作正常后才有输出，所以如果使用VCC上拉ON/OFF，INTR，RST会导致模块无法注册。

7）  本设备使用外置天线，将天线直接焊接在PCB上。

电源及充电电路设计要点如下：

1）  电源供电使用4.2v/1500maH的锂电池供电，电池内部集成充放电保护电路，单板待机功耗20mA,待机时间120H以上。

2）  单片机最低工作电压为2.5V，因此使用3V稳压芯片得到3V电源。

3）  无线模块直接由电池供电。

4）  电池充电采用5.5v/500maH充电器充电，充电电路设计中提供二极管防止电池倒灌，TVS管用于防雷。

5）  充电器接口电路设计简单的分压电路引入单片机中断，用于检测充电器插入。

5 软件设计

系统软件框图如图3。

图 3系统软件框图

本系统支持两种模式：待机模式和工作模式。

待机模式下，系统处于休眠状态，只有当有电话或短信到时，由中断唤醒CPU，对电话或短信进行处理，电话用于查询位置信息，短信则用于查询位置信息和进行参数设置。

工作模式下，系统由定时器控制，定时时间到后，则读取当明蜂窝信息进行处理，当位置发生移动时，则向设定的号码发短信通知。如果有电话或短信到来时，中断唤醒CPU，对电话或短信进行处理。系统软件流程如图，其中绿色部分仅在工作模式下才用到。

图 4系统软件流程图

6 总述

本文介绍的GSM定位设备体积小，成本低，在一些对定位精度要求的场合已经得到应用，可以实时跟踪目标的移动，适合用于一些紧急场合。