PCB: מערכת מעקב אחר רכבים מבוססי GPS ו- GSM: 3 שלבים

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-23 14:46

מערכת מעקב אחר רכבים מבוססת GPS ו- GSM

30 ביוני 2016, פרויקטים הנדסיים הפרויקט מערכת GPS & GSM מבוססת מעקב אחר רכבים משתמשת במערכת מיקום עולמית (GPS) ובמערכת גלובלית לתקשורת סלולרית (GSM), מה שהופך את הפרויקט לחסכוני יותר מאשר יישום מערכת תקשורת באמצעות לווייני GPS בשניים- מערכת תקשורת GPS.

היכרות עם מערכת מעקב אחר רכבים מבוססי GPS ו- GSM

כעת מעקב היה מגמה אחרונה שעקבה אחריה בכל מקום. תהליך זה מסייע לנו לאסוף פרטים ובמקביל למנוע מעקב אחר שוד של מכשירים. הפרויקט "מערכת מעקב אחר רכבים מבוססי GPS ו- GSM", המעסיק מיקרו -בקר כמרכיב העיקרי שלו, מיושם ברובו כדי לעקוב אחר כלי רכב בתקופה האחרונה. פרויקט 'מערכת מעקב אחר רכבי GPS ו- GSM' משתמש במודם GSM כתחליף לאחד ממכשירי ה- GPS כדי להבטיח תהליך תקשורת דו כיווני. מודם ה- GSM וכרטיס ה- SIM משתמשים באותה טכניקה כמו טלפון סלולרי רגיל ליישום תהליך המעקב. המערכת הכוללת של 'מערכת מעקב רכבים מבוססת GPS ו- GSM' כל כך קלה ופשוטה שאפשר לבצע אותה בכל מקום. ניתן לתקן או להתקין מכשיר זה בכל פינות הרכב או ציוד יקר הזקוק להגנה. כן, אנו יכולים גם לעקוב אחר ציוד עם מכשיר זה כאשר נשתול כראוי. לאחר ביצוע תהליך ההתקנה הנכון, כעת יש לנו גישה מוחלטת לשביל הרכב או כל חפץ הנמצא בבחינה. בעזרת הטלפונים הניידים שלנו, אנו מקבלים מידע מלא אודות מיקומו של אותו מועמד.

מרכיב המפתח בפרויקט 'מערכת מעקב אחר רכבים מבוססי GPS ו- GSM' הוא שבב קטן כלומר SIM המחובר למודם ה- GSM המעביר את המיקום הנוכחי של אותו אובייקט בפורמט הטקסט כלומר SMS חזרה לטלפון לאחר מספר הנייד של אותו SIM מחייג. לא מוגדרת מגבלת זמן מיוחדת לפרויקט זה, המשתמש יכול לבקש את מיקומו של האובייקט בכל עת ובכל מיקום בו ניתן להגיע לרשת הסלולר. בין אם זה צי רכבים או מספר ציוד יקר, פרויקט זה ישים בכל מקום לאתר אותם בכל מקום ובכל רגע למרות המרחק הארוך. העובדה שהוא מאפשר לאנשים להשיג מידע שהם צריכים מהווים מקום רחוק מבלי שהם יהיו נוכחים שם פיזית הופכת אותו לגמיש יותר.

שלב 1: שלב 1: תיאור מעגל של מערכת מעקב אחר מכוניות מבוססות GPS ו- GSM

תרשים המעגלים של הפרויקט "מערכת מעקב רכב מבוסס GPS ו- GSM" מתואר באיור 1. כפי שאנו יכולים לראות בבירור, המרכיבים העיקריים המועסקים בפרויקט זה הם: מיקרו -בקר, מודול GPS, מודם GSM ואספקת 9V DC כמקור כוח לפרויקט. ניתן לסכם את עבודת הפרויקט 'מערכת מעקב רכבים מבוססת GPS ו- GSM' בנקודות להלן:

1. פרטי המיקום של הרכב/אובייקט נאספים על ידי מודול ה- GPS מהלווין, מידע זה הוא בצורת קווי רוחב וקווי אורך.

2. כך המידע שנאסף מוזר לאחר מכן לבקר המיקרו. העיבוד הדרוש מתבצע ואז המידע מועבר למודם ה- GSM.

3. מודם ה- GSM אוסף את המידע עבור המיקרו -בקר ולאחר מכן מעביר אותו לטלפון הנייד באמצעות ה- SMS שהוא בפורמט טקסט.

שלב 2: שלב 2: תיאור רכיבים של מערכת מעקב אחר מכוניות מבוססות GPS ו- GSM

מיקרו -בקר ATmega16

מיקרו -בקר זה (IC2) הוא המרכיב העיקרי המבצע את המוח של הפרויקט. הוא פועל כאמצעי ממשק בין ציוד היקפי חומרה מרובה המשמש בפרויקט זה. ה- IC הוא CMOS של 8 סיביות המבוסס על ארכיטקטורת RISC המשופרת של AVR אשר צורכת פחות כוח להפעלה. אנו משתמשים בטכניקת ממשק סדרתי לחיבור IC2 זה עם מודול GPS ומודם GSM. מתוך הנתונים המרובים שנוצרים על ידי מודול ה- GPS, כאן בפרויקט 'מערכת מעקב אחר כלי רכב מבוססי GPS ו- GSM' אנו זקוקים לנתוני NMEA כדי לעקוב אחר מיקום הרכב. המיקרו -בקר מעבד נתונים אלה ולאחר מכן שולח אותם באמצעות מודם GSM לטלפון הנייד. RS-232 הוא הפרוטוקול המוגדר לביסוס תהליך תקשורת סדרתי בין המרכיבים העיקריים; המיקרו -בקר, מודם ה- GPS ו- GSM. וכדי להפוך את רמות המתח RS-232 לרמות מתח TTL, אנו עושים שימוש במנהל ההתקן הטורי IC MAX232 (IC3). יש לציין את מספר הנייד המתאים ל- SIM המחובר למודול בקוד המקור של הבקר. מספר זה שוכן בבטחה בזיכרון הפנימי של ה- MCU.

מודול GPS iWave

מודול GPS iwave מועדף לפרויקט זה, שדמותו מוצגת באיור 2. הפונקציה העיקרית של מודול זה היא העברת נתוני מיקום לבקר המיקרו. החיבור בין IC2 לבין מודול ה- GPS נקבע על ידי חיבור סיכת שידור TXD של GPS למיקרו -בקר באמצעות MAX232. נתוני NMEA הגדירו תקן תקשורת RS-232 למכשירים הכוללים מקלטי GPS. תקן NMEA-0183 שהוא למעשה קבוצת משנה של פרוטוקול NMEA נתמך כראוי על ידי מודול ה- iWave GPS. מודול זה פועל בתדר L1 (1575.42 מגה -הרץ) ועד שטח קבוע של כ -10 מטרים בשמיים, הוא מייצר מידע מדויק. לשם כך, יש להציב אנטנה בחלל הפתוח ולפחות 50 אחוז מהראות של החלל היא חובה.

מודם GSM

מודם SIM300 GSM מיושם בפרויקט זה והנתון המקביל שלו ניתן באיור. 3. תפקידו העיקרי של מודם זה הוא החלפת נתונים. זהו כרטיס SIM תלת-להקה; מנוע GSM/GPRS שעובד בטווחי תדרים שונים EGSM 900 MHz, DCS 1800 MHz ו- PCS 1900 MHz. על מנת להגדיר את החיבור בין מודם GSM למיקרו -בקר, אנו מחברים סיכת שידור TXD ומקבלים סיכה RXD של מודם GSM באמצעות MAX232 (IC3) עם המיקרו -בקר (IC2). באופן דומה, סיכת יציאה PD0 (RXD) וסיכת יציאה PD1 (TXD) של המיקרו -בקר מחוברים לסיכות 12 ו -10 של MAX232, בהתאמה.

ספק כוח

בפרויקט זה סוללת 9V משמשת כמקור האנרגיה העיקרי. מכיוון שהמיקרו -בקר ו- MAX232 מופעלים על ידי 5 וולט, עלינו להמיר אספקה באמצעות וסת 7805 (IC1). הנוכחות של ספק הכוח מסומנת על ידי LED1.

תוכנית תוכנה של מערכת מעקב אחר רכבים מבוססי GPS ו- GSM

בגלל פשטות התוכנית, בחרנו בשפת "C" לתכנת מיקרו -בקר ותהליך האוסף מתבצע על ידי תוכנה בשם AVR studio. יש להקפיד במיוחד לכלול מספר טלפון מדויק בקוד המקור על מנת לקבל שיחה מכרטיס ה- SIM המוגדר עם הגדרת ה- GSM. כדי לצרוב את קוד ה- hex של התוכנית ל- MCU באמצעות תוכנת PonyProg2000, זה היה ממש קשה. אם מתאים, נוכל גם ליישם כל כלי מתאים שניתן לחפש. כאמור בתוכנה, כדי לקבל את הנתונים מלוויינים השתמשנו במודול ה- GPS עם קצב שידור של 9600. פרוטוקול NMEA המשמש בפרויקט זה מפוענח בקלות על ידי התוכנה. אם מדברים על הפרוטוקול, יש לו פורמט מוגדר מראש שדרכו מועברים נתונים בו זמנית על ידי מודול ה- GPS למכשיר שאיתו הוא מתממשק. הפרוטוקול מהווה קבוצה של הודעות המשתמשות בקבוצת תו ASCII ובעלות פורמט מוגדר הנשלח ברציפות על ידי מודול ה- GPS להתקן הממשק. המידע מסופק על ידי מודול ה- GPS או המקלט בצורה של מחרוזות הודעות מופרדות בפסיק ASCII. וכל הודעה מקודדת בסימן דולר '$' (hex 0x24) בהתחלה (hex 0x0D 0x0A) בסוף. כפי שצוין כבר בסעיף הקודם, תוכן ההודעות המסופק על ידי פרוטוקול פלט התוכנה מהווה שני סוגי נתונים שונים; מערכת המיקום הגלובלית נתונים קבועים (GGA) וקו הרוחב/אורך המיקום הגיאוגרפי (GLL). לפרויקט שלנו, אנו דורשים רק תוכן GGA. פורמט הנתונים לפרטי קו הרוחב והאורך נקבע בפורמט 'מעלות, דקות ודקות עשרוניות'; ddmm.mmmm בהתחלה. אך מכיוון שטכנולוגיות המיפוי האחרונות דורשות מידע על פרטי קו הרוחב והאורך במתכונת של עשרוני, מעלות, ב- 'dd.dddddd' יחד עם הסימן המתאים, סוג כלשהו של תהליך המרה חיוני להצגת נתונים בצורה הרצויה. הסימן השלילי קבוע לקו הרוחב הדרומי ולאורך המערב. בנוגע לפיתוח מחרוזת הודעות, תקן NMEA מגדיר כיצד ליצור מחרוזת הודעות חדשה עם סימן דולר ($) המפתחת הודעת GPS חדשה לגמרי.

לדוגמה:

$ GPGGA, 002153.000, 3342.6618, N, 11751.3858, W כאן, $ GPGGA מציין את כותרת פרוטוקול ה- GGA, הנתונים השניים 002153.000 מתייחסים לזמן UTC בפורמט hhmmss.ss, הנתונים השלישיים 3342.6618 הם קו הרוחב של הנתונים הקבועים במיקום ה- GPS ב- ddmm פורמט.mmmm והאחרון; 11751.3858 הוא אורך אורך הנתונים הקבועים של מיקום ה- GPS בפורמט dddmm.mmmm. האלפבית בין כיוונים ספציפיים ישירים כמו; 'N' מייצג צפון ו- 'W' עבור מערב. מאחר שהוא מסופק עם נתונים בפורמט כזה, כל אחד יוכל לחלץ פרטים על המיקום שהוא מעדיף לדעת או על ידי מעבר על פיסת מפה או דרך התוכנה הזמינה.

לחץ כאן להורדת קוד התוכנה

שלב 3: שלב 3: בנייה ובדיקה של מערכת מעקב אחר רכבים מבוססי GPS ו- GSM

איור 4 מציג את המעגל השלם עם פרטי הגודל של פריסת ה- PCB בצד אחד של הפרויקט שלנו. פריסת הרכיב של פרויקט זה מוצגת באיור 5.

רשימת חלקים של מערכת מעקב אחר רכבי GPS ו- GSM:

נגד (כל ¼ וואט, ± 5% פחמן)

R1 = 680 Ω

R2 = 10 KΩ

קבלים

C1 = 0.1 µF (דיסק קרמי)

C2, C3 = 22 pF (דיסק קרמי)

C4 - C8 = 10 µF/16V (קבלים אלקטרוליטיים)

מוליכים למחצה

IC1 = 7805, רגולטור 5V IC2 = מיקרו -בקר ATMega16

ממיר IC3 = MAX232

LED1 = 5 מ מ דיודה פולטת אור

שונות

SW1 = מתג Push-To-On

XTAL1 = קריסטל 12MHz

מודול GPS = מודול GPS iWave

מודם GSM = SIM300

סוללת 9V PP3