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1、摘 要随着汽车拥有量的逐年增加,道路拥挤和交通事故频频发生,这不仅给人们出行带来极大不便,而且还涉及到能源浪费、环境污染、人民生命安全等多方面问题。如何加强对车辆的管理,规驾驶员的驾驶行为,减少交通事故的发生,营造一个和谐、通畅的行车环境己成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。 本课题的主要容是：利用GPS接收机、微控制器、存储设备等设计了一个具有定位功能的车辆行驶信息记录系统。车辆行驶信息记录系统主要由1片MSP430F149型号的单片机组成的控制电路、GPS接收模块组成的信息接收电路、SD卡读写模块电路组成。GPS接收模块接收GPS实时数据,经过MSP430单片机解析,提取出所需要
2、的时间以及经纬度信息通过串口发送到SD卡存储起来。SD卡在写入数据时会创建可命名的txt文件,将收到的数据存储在所命名的文件中。经过多次的系统调试和实验,所设计的系统可正常工作,可实现对车辆实时位置信息的记录,从而监控车辆的行驶信息。关键词：GPS全球定位系统；微控制器；SD卡；信息存储AbstractWith yearly increase in car ownership, road congestion and traffic accidents occur frequently, which not only caused great inconvenience to the peop
3、le to travel, but also to the energy waste, environmental pollution, and other aspects of peoples lives and safety issues. How to strengthen the management of the vehicle, the drivers driving behavior norms, reduce traffic accidents, to create a harmonious, smooth traffic environment has become an i
4、mportant issue for transportation and security administration faces.The main contents of this paper are: the use of GPS receivers, microcontrollers, memory devices, such as a vehicle designed to travel with positioning information recording system. Vehicle information recording system consists of a
5、microcontroller MSP430F149 model consists of a control circuit, the information receiving circuit consists of a GPS receiver module, SD card reader module circuit. GPS receiver module receives GPS real-time data, parse through the MSP430 microcontroller, and latitude and longitude information extrac
6、ted from the time needed to send through the serial port to the SD card for storage. SD card data will be created when writing txt file can be named, will receive the data stored in the named file.After several system debugging and experiments, the system can work properly designed, can achieve real
7、-time vehicle location information records, thereby monitoring a vehicle traveling information.Keywords：GPS global positioning system; MCU; SD card; information storage目录第1章绪论11.1 课题研究的目的和意义11.2 课题的主要研究容21.3 论文的组织结构2第2章系统分析与设计方案32.1 GPS系统及其工作原理32.1.1 GPS基础32.1.2 GPS定位原理32.1.3 GPS数据42.2 系统总体设计7第3章系统硬
8、件设计93.1 系统硬件总体设计概述93.2 系统电路模块设计93.2.1 MSP430F149单片机简介103.2.2MSP430F149单片机最小系统143.2.3 GPS定位信息接收电路163.2.4 SD卡读写电路203.2.5 电源模块电路213.3 整体硬件电路22第4章系统软件设计244.1 系统软件总体设计概述244.2 系统各部分程序244.2.1 主程序244.2.2 SD卡读写模块程序254.2.3 GPS数据处理模块程序30第5章系统调试与结果分析335.1 概述335.2 IAR软件简介335.3 软件调试方法及步骤345.3.1 系统在IAR软件的调试345.3.2
9、 程序下载电路的调试355.4 整体调试365.5 调试结果与分析37第6章经济与社会效益分析406.1经济效益分析406.2社会效益分析40结论41致42参考文献43附录电路原理图45附录部分程序清单46 / 第1章绪论1.1 课题研究的目的和意义随着汽车拥有量的逐年增加,道路拥挤和交通事故频频发生,这不仅给人们出行带来极大不便,而且还涉及到能源浪费、环境污染、人民生命安全等多方面问题。如何加强对车辆的管理,规驾驶员的驾驶行为,减少交通事故的发生,营造一个和谐、通畅的行车环境己成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。而GPS卫星导航全球定位系统自问世以来,在导航、定位领域发展势头迅猛,
10、引起世界各界人士的关注。具备高精度、全天候、全球覆盖、高效率、多功能、操作简便等特点。广泛应用于地面车辆跟踪和城市智能交通管理方面。随着人们对运输载体的监控、跟踪以及智能化管理要求的提高,GPS在中国已经进入爆发性发展阶段,蕴藏着巨大的发展空间。GPS系统包括三大部分：空间部分GPS卫星星座；地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS信号接收机。GPS系统通过使用来自多个卫星的信号来确定地面或近地面任何位置的移动接收机的位置。我国的卫星定位技术综合了GPS卫星导航全球定位,GSM全球数字蜂窝移动通信,GIS地理信息,计算机网络技术全方位的技术应用。利用GPS卫星信号接收机,跟踪这些卫星的运行
11、,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,测量传播时间,解译导航电文。接收机24h不间断地接收卫星发送的数据参数,算出接收的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。本课题就是这种背景下提出的利用GPS的定位导航功能,实现对车辆位置信息的记录,并将车辆的位置信息存储下来,以供后续调查。通过对车辆的位置信息的记录,可以加强车辆的管理,优化车辆的行驶路径,减少交通事故的发生。本课题是一个非常有创新的课题,同时具有非常高的实用价值。对本课题的设计很好的煅炼了自己的能力。让我对GPS的工作原理有了更深的认识。同时,在实现这个设计的过程也很好地煅炼了自己的动手能力和独立思考能力。完成一个这样有实用价
12、值的作品,对我以后步入社会后的工作也很有帮助。1.2 课题的主要研究容本次毕业设计的任务是基于GPS的车辆行驶信息记录系统的设计,主要是通过GPS接收模块接受的信息通过串口传输到MSP430单片机,由单片机进行数据信息的解析与提取,将提取的有效信息储存到SD卡中。主要研究容：1、硬件电路的设计制作,将GPS接收模块、SD存储卡、单片机、电源模块集成到一个系统板中；2、用单片机解析GPS定位数据因为GPS数据是十分丰富的,要提取里边有用的；3、将单片机处理以后的定位数据存储到SD存储卡。本课题重点是实现单片机对SD卡的读写,存储车辆位置信息。1.3 论文的组织结构本文共分为6个章节,以设计顺序为
13、主线对系统进行了详细介绍。第1章主要介绍了该课题研究的目的、意义、题目要求以及论文的组织结构,本章为设计工作的准备阶段。第2章对系统进行了分析,提供了系统的设计方案。第3章介绍了该系统的硬件电路设计原理,详细介绍了系统各个组成电路模块。第4章主要是对软件设计的研究,首先说明了程序设计思路,然后画出了程序流程图,并对各程序流程图作了简要说明。第5章主要是系统实验结果与分析。第6章对该课题的经济和社会效益进行了简要分析。本文还包括结论、致、参考文献、附录部分。第2章 系统分析与设计方案方案设计是系统完成的关键,其设计的合理性直接决定了整个系统的结构和功能。本系统完成了对GPS接收信息的提取,并将其
14、存储到SD卡中。下面对GPS系统及其工作原理和本系统的设计做一下具体说明。2.1 GPS系统及其工作原理2.1.1 GPS基础GPS主系统是由美国发射的卫星系统,由27颗卫星组成,其中24个正常使用,3个备用,27颗卫星不间断的发送地理位置海拔高度和时间信号,由地面的接收机接受再做处理,一般的接收机可以接收5至12个卫星信号。全球定位系统分为三部分：太空卫星部分：24颗绕极转动的卫星分成六个轨道,在20200公里的高空运动,转动一周约12小时,每个卫星都不停的发射载有卫星轨道数据及时间的无线电波以供地球上的各种接收机接收。地面管制部分：在地面设置的地面管制站主要任务是追踪控制卫星运转,修正维护
15、每个卫星能保持运转的个性参数,确保接收信息的可靠性。终端设备：追踪GPS卫星并随时计算出接收机所在位置的坐标,移动速度及时间。GPS接收机及一般分为：无线蓝牙GPS,USB接口GPS。2.1.2 GPS定位原理GPS系统的基本定位原理是：每颗GPS卫星时刻发布其位置和时间数据信号,用户接收机可以测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟,根据信号输出的速度可以计算出接收机到不同卫星的距离。同时收集至少4颗卫星的数据时,就可以算出三维坐标、速度和时间,经由I/O口输出串行数据。2.1.3 GPS数据GPS模块协议支持NMEA-0183协议,NMEA-0183协议是National Marinc Elcctronics Association所指定的标准规格,这一标准还包含传输资料的格式以及传输资料的通信协议。一组正常的GPS协议语句包含GPS固定数据输出语句$GPGGA,建议使用推荐定位信息$GPRMC,地面速度信息$GPVTG语句。1.当前卫星信息$GPGGA$GPGGA,101443.00,4155.48410,N,12323.86670,E,1,05,11.28,89.7,M,7.8,M,*6B；其标准格式为$GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,
