PCB: ระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM: 3 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM

30 มิถุนายน 2559 โครงการวิศวกรรม โครงการ GPS และ GSM ระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ Global Positioning System (GPS) และระบบทั่วโลกสำหรับการสื่อสารเคลื่อนที่ (GSM) ซึ่งทำให้โครงการนี้ประหยัดกว่าการใช้ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม GPS ในสอง ทางระบบสื่อสาร GPS

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM

การติดตามเป็นเทรนด์ล่าสุดที่ติดตามทุกที่ กระบวนการนี้ช่วยให้เรารวบรวมรายละเอียดและในขณะเดียวกันก็ป้องกันการโจรกรรมอุปกรณ์ถูกติดตาม โครงการ 'ระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM' ซึ่งใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นส่วนประกอบหลัก ส่วนใหญ่จะถูกนำมาใช้เพื่อติดตามยานพาหนะในช่วงเวลาที่ผ่านมา โครงการ 'ระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM' ใช้โมเด็ม GSM แทนหนึ่งในอุปกรณ์ GPS เพื่อให้แน่ใจว่ามีกระบวนการสื่อสารแบบสองทาง การรวมโมเด็ม GSM และซิมการ์ดใช้เทคนิคเดียวกันกับโทรศัพท์มือถือมาตรฐานเพื่อใช้กระบวนการติดตาม ระบบโดยรวมของ 'ระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM' นั้นง่ายและตรงไปตรงมาจนสามารถดำเนินการได้ทุกที่ อุปกรณ์นี้สามารถแก้ไขได้หรือติดตั้งไว้ที่มุมใดก็ได้ของรถหรืออุปกรณ์ราคาแพงซึ่งต้องการการปกป้อง ใช่ เรายังสามารถติดตามอุปกรณ์ด้วยอุปกรณ์นี้เมื่อปลูกอย่างถูกต้อง เมื่อปฏิบัติตามขั้นตอนการติดตั้งที่เหมาะสมแล้ว ตอนนี้เราสามารถเข้าถึงทางเดินของรถหรือวัตถุใดๆ ที่อยู่ระหว่างการพิจารณาได้ทั้งหมด ด้วยความช่วยเหลือของโทรศัพท์มือถือของเรา เราได้รับข้อมูลที่สมบูรณ์เกี่ยวกับที่อยู่ของผู้สมัครนั้น

องค์ประกอบหลักในโครงการ 'ระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM' คือชิปขนาดเล็กเช่น SIM ที่ติดอยู่กับโมเด็ม GSM ซึ่งถ่ายทอดตำแหน่งปัจจุบันของวัตถุนั้นในรูปแบบข้อความเช่น SMS กลับมาในโทรศัพท์เมื่อหมายเลขโทรศัพท์มือถือของสิ่งนั้น ซิมถูกโทรออก ไม่มีการจำกัดเวลาสำหรับโปรเจ็กต์นี้ ผู้ใช้สามารถขอตำแหน่งของออบเจกต์ได้ตลอดเวลาและตำแหน่งใดๆ ที่เครือข่ายมือถือสามารถเข้าถึงได้ ไม่ว่าจะเป็นกองยานพาหนะหรืออุปกรณ์ราคาแพงจำนวนมาก โครงการนี้สามารถนำไปใช้ได้ทุกที่และทุกเวลาแม้ในระยะทางไกล ความจริงที่ว่าช่วยให้ผู้คนได้รับข้อมูลที่ต้องการจากที่ห่างไกลโดยไม่ต้องให้พวกเขาอยู่ที่นั่นทำให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้น

ขั้นตอนที่ 1: ขั้นตอนที่ 1: คำอธิบายวงจรของระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM

แผนภาพวงจรของโครงการ "ระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM" แสดงในรูปที่ 1 ดังที่เราเห็นได้อย่างชัดเจน ส่วนประกอบหลักที่ใช้ในโครงการนี้คือ: ไมโครคอนโทรลเลอร์ โมดูล GPS โมเด็ม GSM และแหล่งจ่ายไฟ 9V DC เป็นแหล่งพลังงานสำหรับโครงการ การทำงานของโครงการ 'ระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM' สามารถสรุปได้ในจุดด้านล่าง:

1. รายละเอียดตำแหน่งของยานพาหนะ/วัตถุถูกรวบรวมโดยโมดูล GPS จากดาวเทียม ข้อมูลนี้อยู่ในรูปของมาตราส่วนละติจูดและลองจิจูด

2. ดังนั้นข้อมูลที่เก็บรวบรวมจึงถูกส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ การประมวลผลที่จำเป็นเสร็จสิ้น จากนั้นข้อมูลจะถูกส่งไปยังโมเด็ม GSM

3. โมเด็ม GSM รวบรวมข้อมูลสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์แล้วโอนไปยังโทรศัพท์มือถือผ่าน SMS ซึ่งอยู่ในรูปแบบข้อความ

ขั้นตอนที่ 2: ขั้นตอนที่ 2: คำอธิบายส่วนประกอบของระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM

ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATmega16

ไมโครคอนโทรลเลอร์ (IC2) นี้เป็นองค์ประกอบหลักที่ทำหน้าที่เป็นสมองของโครงการ มันทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ต่อพ่วงฮาร์ดแวร์หลายตัวที่ใช้ในโครงการนี้ IC เป็น CMOS แบบ 8 บิตตามสถาปัตยกรรม RISC ที่ปรับปรุง AVR ซึ่งใช้พลังงานน้อยกว่าในการทำงาน เราใช้เทคนิคการเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อเชื่อมต่อ IC2 นี้กับโมดูล GPS และโมเด็ม GSM จากข้อมูลหลายรายการที่สร้างโดยโมดูล GPS ที่นี่ในโครงการ 'ระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM' เราจำเป็นต้องมีข้อมูล NMEA เพื่อติดตามตำแหน่งของยานพาหนะ ไมโครคอนโทรลเลอร์ประมวลผลข้อมูลนี้แล้วส่งข้อมูลผ่านโมเด็ม GSM ไปยังโทรศัพท์มือถือ RS-232 เป็นโปรโตคอลที่กำหนดไว้เพื่อสร้างกระบวนการสื่อสารแบบอนุกรมระหว่างส่วนประกอบหลัก ไมโครคอนโทรลเลอร์ โมเด็ม GPS และ GSM และเพื่อแปลงระดับแรงดันไฟฟ้า RS-232 เป็นระดับแรงดันไฟฟ้า TTL เราใช้ไดรเวอร์อนุกรม IC MAX232 (IC3) ต้องระบุหมายเลขโทรศัพท์มือถือที่สอดคล้องกับซิมที่แนบกับโมดูลในซอร์สโค้ดของไมโครคอนโทรลเลอร์ หมายเลขนี้อยู่ในหน่วยความจำภายในของ MCU อย่างปลอดภัย

โมดูล iWave GPS

โมดูล iwave GPS เป็นที่ต้องการสำหรับโครงการนี้ซึ่งแสดงในรูปที่ 2 หน้าที่หลักของโมดูลนี้คือส่งข้อมูลตำแหน่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ การเชื่อมต่อระหว่างโมดูล IC2 และ GPS ถูกกำหนดโดยการเชื่อมต่อพินส่งสัญญาณ TXD ของ GPS ไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่าน MAX232 ข้อมูล NMEA กำหนดมาตรฐานการสื่อสาร RS-232 สำหรับอุปกรณ์ที่มีเครื่องรับ GPS มาตรฐาน NMEA-0183 ซึ่งเป็นส่วนย่อยของโปรโตคอล NMEA ได้รับการสนับสนุนอย่างเหมาะสมโดยโมดูล iWave GPS โมดูลนี้ทำงานในความถี่ L1 (1575.42 MHz) และสูงถึงอาณาเขตคงที่ประมาณ 10 เมตรบนท้องฟ้า จะสร้างข้อมูลที่ถูกต้อง เพื่อจุดประสงค์นี้ ต้องวางเสาอากาศไว้ในที่โล่งและต้องมองเห็นได้อย่างน้อย 50 เปอร์เซ็นต์

โมเด็ม GSM

โครงการนี้ใช้โมเด็ม SIM300 GSM และตัวเลขที่เกี่ยวข้องแสดงในรูปที่ 3. หน้าที่หลักของโมเด็มนี้คือการแลกเปลี่ยนข้อมูล เป็น SIM300 แบบไตรแบนด์; เอ็นจิ้น GSM/GPRS ที่ทำงานในช่วงความถี่ต่างๆ EGSM 900 MHz, DCS 1800 MHz และ PCS 1900 MHz เพื่อตั้งค่าการเชื่อมต่อระหว่างโมเด็ม GSM และไมโครคอนโทรลเลอร์ เราเชื่อมต่อขาส่งสัญญาณ TXD และรับพิน RXD ของโมเด็ม GSM ผ่าน MAX232 (IC3) พร้อมไมโครคอนโทรลเลอร์ (IC2) ในทำนองเดียวกัน พินพอร์ต PD0 (RXD) และพินพอร์ต PD1 (TXD) ของไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับพิน 12 และ 10 ของ MAX232 ตามลำดับ

แหล่งจ่ายไฟ

ในโครงการนี้ แบตเตอรี่ 9V ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานหลัก เนื่องจากไมโครคอนโทรลเลอร์และ MAX232 ใช้พลังงานจาก 5 โวลต์ เราจึงต้องแปลงแหล่งจ่ายโดยใช้ตัวควบคุม 7805 (IC1) การมีอยู่ของแหล่งจ่ายไฟจะแสดงด้วย LED1

โปรแกรมซอฟต์แวร์ของระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM

เนื่องจากความเรียบง่ายของโปรแกรม เราจึงเลือกภาษา "C" ให้กับโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ และกระบวนการคอมไพล์ดำเนินการโดยซอฟต์แวร์ที่เรียกว่า AVR studio เราต้องระมัดระวังเป็นพิเศษในการใส่หมายเลขโทรศัพท์ที่แน่นอนในซอร์สโค้ดเพื่อรับสายจากซิมการ์ดที่ตั้งค่าด้วยการตั้งค่า GSM การเขียนโค้ดฐานสิบหกของโปรแกรมลงใน MCU โดยใช้ซอฟต์แวร์ PonyProg2000 เป็นเรื่องยากจริงๆ หากเหมาะสม เรายังสามารถใช้เครื่องมือที่เหมาะสมที่สามารถค้นหาได้ ดังที่กล่าวไว้ในซอฟต์แวร์ ในการรับข้อมูลจากดาวเทียม เราใช้โมดูล GPS ที่มีอัตราบอด 9600 โปรโตคอล NMEA ที่ใช้ในโครงการนี้สามารถถอดรหัสได้อย่างง่ายดายโดยซอฟต์แวร์ เมื่อพูดถึงโปรโตคอล มีรูปแบบที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งข้อมูลจะถูกส่งไปพร้อม ๆ กันโดยโมดูล GPS ไปยังอุปกรณ์ที่มีการเชื่อมต่อ โปรโตคอลประกอบด้วยชุดข้อความที่ใช้ชุดอักขระ ASCII และมีรูปแบบที่กำหนดไว้ซึ่งโมดูล GPS ส่งไปยังอุปกรณ์เชื่อมต่ออย่างต่อเนื่อง ข้อมูลนี้จัดทำโดยโมดูล GPS หรือเครื่องรับในรูปแบบของสตริงข้อความที่คั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาค ASCII และแต่ละข้อความจะถูกเข้ารหัสด้วยเครื่องหมายดอลลาร์ '$' (ฐานสิบหก 0x24) ที่จุดเริ่มต้นและ (ฐานสิบหก 0x0D 0x0A) ในตอนท้าย ดังที่ได้กล่าวไปแล้วในส่วนก่อนหน้า เนื้อหาข้อความที่จัดเตรียมโดยโปรโตคอลเอาท์พุตซอฟต์แวร์ประกอบด้วยข้อมูลสองประเภทที่แตกต่างกัน ข้อมูลคงที่ของระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลก (GGA) และละติจูด/ลองจิจูดของตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ (GLL) สำหรับโครงการของเรา เราต้องการเนื้อหา GGA เท่านั้น รูปแบบข้อมูลสำหรับรายละเอียดละติจูดและลองจิจูดถูกตั้งค่าเป็นรูปแบบ 'องศา นาที และนาทีทศนิยม' ddmm.mmmm เริ่มแรก แต่เนื่องจากเทคโนโลยีการทำแผนที่ล่าสุดต้องการข้อมูลรายละเอียดละติจูดและลองจิจูดในรูปแบบทศนิยม องศา ใน 'dd.dddddd' พร้อมกับเครื่องหมายตามลำดับ กระบวนการแปลงบางประเภทจึงจำเป็นต่อการนำเสนอข้อมูลในรูปแบบที่ต้องการ เครื่องหมายลบถูกกำหนดไว้สำหรับละติจูดใต้และลองจิจูดตะวันตก เกี่ยวกับการพัฒนาสตริงข้อความ มาตรฐาน NMEA กำหนดวิธีสร้างสตริงข้อความใหม่ด้วยเครื่องหมายดอลลาร์ ($) ที่พัฒนาข้อความ GPS ใหม่ทั้งหมด

ตัวอย่างเช่น:

$GPGGA, 002153.000, 3342.6618, N, 11751.3858, W Here, $GPGGA หมายถึงส่วนหัวของโปรโตคอล GGA, ข้อมูลที่สอง 002153.000 หมายถึงเวลา UTC ในรูปแบบ hhmmss.ss, ข้อมูลที่สาม 3342.6618 คือละติจูดของตำแหน่ง GPS คงที่ข้อมูลในหน่วย ddmm.mmmm และรูปแบบสุดท้าย 11751.3858 คือลองจิจูดของข้อมูลคงที่ตำแหน่ง GPS ในรูปแบบ dddmm.mmmm ตัวอักษรระหว่างทิศทางเฉพาะโดยตรงเช่น; 'N' ย่อมาจาก North และ 'W' สำหรับ West เมื่อได้รับข้อมูลในรูปแบบดังกล่าว ทุกคนจะสามารถดึงรายละเอียดของตำแหน่งที่ต้องการทราบได้โดยดูจากแผนที่หรือผ่านซอฟต์แวร์ที่มีให้

คลิกที่นี่เพื่อดาวน์โหลดรหัสซอฟต์แวร์

ขั้นตอนที่ 3: ขั้นตอนที่ 3: การสร้างและทดสอบระบบติดตามยานพาหนะด้วย GPS และ GSM

รูปที่ 4 แสดงวงจรที่สมบูรณ์พร้อมรายละเอียดของขนาดของเค้าโครง PCB ด้านเดียวของโครงการของเรา เค้าโครงส่วนประกอบของโครงการนี้แสดงไว้ในรูปที่ 5

รายการอะไหล่ของระบบติดตามยานพาหนะที่ใช้ GPS และ GSM:

ตัวต้านทาน (ทั้งหมด ¼-watt, ± 5% Carbon)

R1 = 680 Ω

R2 = 10 KΩ

ตัวเก็บประจุ

C1 = 0.1 µF (จานเซรามิก)

C2, C3 = 22 pF (จานเซรามิก)

C4 – C8 = 10 µF/16V (ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์)

เซมิคอนดักเตอร์

IC1 = 7805, 5V Regulator IC2 = ATMega16 ไมโครคอนโทรลเลอร์

IC3 = ตัวแปลง MAX232

LED1 = 5 มม. ไดโอดเปล่งแสง

เบ็ดเตล็ด

SW1 = สวิตช์ Push-to-On

XTAL1 = 12MHz คริสตัล

โมดูล GPS = โมดูล iWave GPS

โมเด็ม GSM = SIM300

แบตเตอรี่ 9V PP3