PCB: sistema di localizzazione del veicolo basato su GPS e GSM: 3 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM

30 giugno 2016, Progetti di ingegneria Il progetto Vehicle Tracking System basato su GPS e GSM utilizza il Global Positioning System (GPS) e il sistema globale per la comunicazione mobile (GSM), il che rende questo progetto più economico rispetto all'implementazione di un sistema di comunicazione tramite satelliti GPS in due modo sistema di comunicazione GPS.

Introduzione al sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM

Il monitoraggio è ormai una tendenza recente seguita ovunque. Questo processo ci aiuta a raccogliere i dettagli e, allo stesso tempo, a prevenire il furto di dispositivi tracciati. Il progetto "Sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM", che utilizza il microcontrollore come componente principale, è stato implementato principalmente per tenere traccia dei veicoli negli ultimi tempi. Il progetto "Sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM" utilizza un modem GSM in sostituzione di uno dei dispositivi GPS per garantire un processo di comunicazione bidirezionale. La combinazione di modem GSM e scheda SIM impiega la stessa tecnica di un telefono cellulare standard per implementare il processo di tracciamento. Il sistema generale di "Sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM" è così semplice e diretto che può essere eseguito ovunque. Questo dispositivo può essere fissato o montato in qualsiasi angolo del veicolo o costoso equipaggiamento che necessita di protezione. Sì, possiamo anche tracciare l'attrezzatura con questo dispositivo se piantata correttamente. Una volta seguito il corretto processo di installazione, ora abbiamo accesso totale al percorso del veicolo o di qualsiasi oggetto in esame. Attraverso l'aiuto dei nostri telefoni cellulari, otteniamo informazioni complete sul luogo in cui si trova quel richiedente.

Il componente chiave del progetto "Sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM" è un piccolo chip, ad esempio una SIM collegata al modem GSM, che trasmette la posizione corrente di quell'oggetto in formato testo, ad esempio SMS, nel telefono una volta che il numero di cellulare di tale La SIM è composta. Non esiste un limite temporale particolare per questo progetto, l'utente può richiedere la posizione dell'oggetto in qualsiasi momento e in qualsiasi luogo in cui la rete mobile sia raggiungibile. Che si tratti di una flotta di veicoli o di una serie di attrezzature costose, questo progetto è applicabile ovunque per localizzarli ovunque e in qualsiasi momento nonostante la lunga distanza. Il fatto che consenta alle persone di ottenere le informazioni di cui hanno bisogno da un luogo lontano senza che siano fisicamente presenti lì lo rende più flessibile.

Passaggio 1: Passaggio 1: Descrizione del circuito del sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM

Lo schema elettrico del progetto “Sistema di localizzazione veicoli basato su GPS e GSM” è rappresentato in fig.1. Come possiamo vedere chiaramente, i componenti principali impiegati in questo progetto sono: microcontrollore, modulo GPS, modem GSM e alimentazione a 9V DC come fonte di alimentazione per il progetto. Il funzionamento del progetto "Sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM" può essere riassunto nei seguenti punti:

1. Il dettaglio della posizione del veicolo/oggetto viene raccolto dal modulo GPS dal satellite, queste informazioni sono sotto forma di latitudine e longitudine.

2. Le informazioni così raccolte vengono quindi inviate al microcontrollore. Viene eseguita l'elaborazione necessaria e quindi le informazioni vengono trasmesse al modem GSM.

3. Il modem GSM raccoglie le informazioni per il microcontrollore e poi le trasferisce al cellulare tramite l'SMS che è in formato testo.

Passaggio 2: Passaggio 2: Descrizione dei componenti del sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM

Microcontrollore ATmega16

Questo microcontrollore (IC2) è il componente principale che funge da cervello del progetto. Funge da mezzo di interfaccia tra più periferiche hardware utilizzate in questo progetto. L'IC è un CMOS a 8 bit basato sull'architettura RISC potenziata AVR che consuma meno energia per funzionare. Usiamo una tecnica di interfacciamento seriale per connettere questo IC2 con modulo GPS e modem GSM. Tra i molteplici dati generati dal modulo GPS, qui nel progetto "Sistema di localizzazione del veicolo basato su GPS e GSM" abbiamo bisogno di dati NMEA per tracciare la posizione del veicolo. Il microcontrollore elabora questi dati e li invia tramite un modem GSM al telefono cellulare. RS-232 è il protocollo definito per stabilire un processo di comunicazione seriale tra i componenti principali; il microcontrollore, il GPS e il modem GSM. E, per trasformare i livelli di tensione RS-232 in livelli di tensione TTL, utilizziamo un driver seriale IC MAX232 (IC3). Il numero di cellulare corrispondente alla SIM collegata al modulo deve essere menzionato nel codice sorgente del microcontrollore. Questo numero risiede in modo sicuro nella memoria interna dell'MCU.

Modulo GPS iWave

Per questo progetto è preferito il modulo GPS iwave, la cui figura è mostrata in fig.2. La funzione principale di questo modulo è trasmettere i dati sulla posizione al microcontrollore. La connessione tra IC2 e modulo GPS viene impostata collegando il pin di trasmissione TXD del GPS al microcontrollore tramite MAX232. I dati NMEA hanno definito uno standard di comunicazione RS-232 per i dispositivi che includono ricevitori GPS. Lo standard NMEA-0183, che in realtà è un sottoinsieme del protocollo NMEA, è supportato correttamente dal modulo iWave GPS. Questo modulo opera nella frequenza L1 (1575,42 MHz) e fino a un territorio fisso di circa 10 metri nel cielo, genera informazioni accurate. A tal fine, un'antenna deve essere posizionata nello spazio aperto e almeno il 50 percento della visibilità dello spazio è un must.

modem GSM

Il modem GSM SIM300 è implementato in questo progetto e la sua figura corrispondente è data in fig. 3. La funzione principale di questo modem è lo scambio di dati. È una SIM300 tri-band; Motore GSM/GPRS che funziona su vari range di frequenze EGSM 900 MHz, DCS 1800 MHz e PCS 1900 MHz. Per impostare la connessione tra modem GSM e microcontrollore, colleghiamo il pin di trasmissione TXD e riceviamo il pin RXD del modem GSM tramite MAX232 (IC3) con il microcontrollore (IC2). Allo stesso modo, il pin della porta PD0 (RXD) e il pin della porta PD1 (TXD) del microcontrollore sono collegati rispettivamente ai pin 12 e 10 di MAX232.

Alimentazione elettrica

In questo progetto, una batteria da 9V funge da principale fonte di energia. Poiché il microcontrollore e il MAX232 sono alimentati da 5 Volt, dobbiamo convertire l'alimentazione utilizzando un regolatore 7805 (IC1). La presenza dell'alimentatore è segnalata dal LED1.

Programma software del sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM

Per la semplicità del programma, abbiamo scelto il linguaggio "C" per programmare il microcontrollore e il processo di compilazione viene eseguito da un software chiamato AVR studio. Bisogna fare molta attenzione a includere un numero di telefono esatto nel codice sorgente in modo da ricevere una chiamata dalla scheda SIM che è impostata con il GSM impostato. Per masterizzare il codice esadecimale del programma nell'MCU utilizzando il software PonyProg2000, è stato davvero difficile. Se adatto, possiamo anche implementare, qualsiasi strumento adatto che può essere cercato. Come accennato nel software, per ricevere i dati dai satelliti abbiamo utilizzato il modulo GPS con un baud rate di 9600. Il protocollo NMEA utilizzato in questo progetto è facilmente decodificato dal software. Parlando del protocollo, ha un formato predefinito attraverso il quale i dati vengono trasmessi contemporaneamente dal modulo GPS al dispositivo con cui è interfacciato. Il protocollo costituisce un insieme di messaggi che utilizzano un insieme di caratteri ASCII e hanno un formato definito che viene inviato continuamente dal modulo GPS al dispositivo di interfaccia. Le informazioni sono fornite dal modulo o ricevitore GPS sotto forma di stringhe di messaggi ASCII delimitate da virgole. E ogni messaggio è codificato con un segno di dollaro "$" (hex 0x24) all'inizio e (hex 0x0D 0x0A) alla fine. Come già accennato nella sezione precedente, il contenuto del messaggio fornito dal protocollo di output del software costituisce due diversi tipi di dati; dati fissi del sistema di posizionamento globale (GGA) e latitudine/longitudine della posizione geografica (GLL). Per il nostro progetto, richiediamo solo contenuti GGA. Il formato dei dati per i dettagli di latitudine e longitudine è impostato come formato "gradi, minuti e minuti decimali"; ddmm.mmmm inizialmente. Tuttavia, poiché le recenti tecnologie di mappatura richiedono informazioni sui dettagli di latitudine e longitudine in formato decimale, gradi, in "dd.dddddd" insieme al rispettivo segno, è essenziale una sorta di processo di conversione per presentare i dati nella forma desiderata. Il segno negativo è fisso per la latitudine sud e la longitudine ovest. Per quanto riguarda lo sviluppo di una stringa di messaggio, lo standard NMEA definisce come creare una nuova stringa di messaggio con il simbolo del dollaro ($) che evolva un messaggio GPS completamente nuovo.

Ad esempio:

$GPGGA, 002153.000, 3342.6618, N, 11751.3858, W Qui, $GPGGA indica l'intestazione del protocollo GGA, il secondo dato 002153.000 si riferisce all'ora UTC in formato hhmmss.ss, il terzo dato 3342.6618 è la latitudine dei dati fissi della posizione GPS in ggmm formato.mmmm e l'ultimo; 11751.3858 è la longitudine dei dati fissi di posizione GPS in formato dddmm.mmmm. Gli alfabeti tra le direzioni particolari dirette come; 'N' sta per Nord e 'W' per Ovest. Avendo a disposizione i dati in tale formato, chiunque potrà estrarre i dettagli della località che preferisce conoscere sia scorrendo un pezzo di mappa sia passando attraverso il software a disposizione.

CLICCA QUI PER SCARICARE IL CODICE DEL SOFTWARE

Passaggio 3: Passaggio 3: costruzione e test del sistema di localizzazione dei veicoli basato su GPS e GSM

La Figura 4 mostra il circuito completo con i dettagli delle dimensioni del layout PCB single-side del nostro progetto. La disposizione dei componenti di questo progetto è illustrata in fig.5.

ELENCO DEI COMPONENTI DEL SISTEMA DI LOCALIZZAZIONE DEI VEICOLI BASATO SU GPS E GSM:

Resistore (tutti ¼-watt, ± 5% di carbonio)

R1 = 680

R2 = 10 KΩ

Condensatori

C1 = 0,1 µF (disco ceramico)

C2, C3 = 22 pF (disco ceramico)

C4 – C8 = 10 µF/16V (condensatore elettrolitico)

Semiconduttori

CI1 = 7805, Regolatore 5V IC2 = Microcontrollore ATMega16

IC3 = Convertitore MAX232

LED1 = diodo a emissione luminosa da 5 mm

Varie

SW1 = Interruttore push-to-on

XTAL1 = Cristallo 12MHz

Modulo GPS = Modulo GPS iWave

Modem GSM = SIM300

Batteria 9V PP3