基于GPS-GSM汽车防盗报警系统的设计

《基于GPS-GSM汽车防盗报警系统的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于GPS-GSM汽车防盗报警系统的设计（116页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、华北水利水电大学毕业设计存档编号 华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 毕 业 设 计题目 基于GPSGSM汽车防盗报警系统的设计 学 院 电力学院 专 业 电子科学与技术 姓 名 张洪彬 学 号 200909115 指导教师 完成时间 教务处制独立完成与诚信声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文

2、的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名： 指导导师签名： 签字日期： 签字日期：1毕业设计（论文）版权使用授权书本人完全了解华北水利水电学院有关保管、使用毕业设计（论文）的规定。特授权华北水利水电学院可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。毕业设计（论文）作者签名： 导师签名：签字日期： 签字日期：1I

3、IIII摘 要随着我国经济的发展，交通工具也足见的普及，以及人们对生活质量的提高。汽车的需求量也正在增多，在给人们带来交通方便的同时，也给车主带来了汽车被盗的风险，致使人们蒙受很大的经济损失。本文设计的背景是在分析了人们对防盗器的需求以及具有研究价值上来完成的。起初的时候，本文是以GSM汽车防盗的设计，但是考虑到在施主收到信息后，却不知道位置信息，这样就会欠缺很多功能，因此，在此基础上加入了GPS定位技术，这样车主就可以对汽车进行实时监控，具有远程无线控制以及一般防盗器的普通功能。目前市场上的普通防盗器，防盗功能单一，可靠性低而且缺乏有效的跟踪监控等缺陷。此种防盗器采用了诸多特点，目前具有广阔

4、的市场前景和研究价值。本防盗器的设计主要由单片机STC12C5A60S2、GSM模块和GPS模块，以及震动模块等组成。论文详细论述了汽车定位防盗系统所涉及的基本原理，给出系统设计方案、模块选择、系统硬件电路设计及电源设计。当汽车有事故发生或被盗时，系统会通过GSM网络将汽车的GPS定位信息发送给车主，并且车主对汽车进行监控和控制等。在系统的设计过程中，预留了许多端口，可以随时的对此系统进行添加更多的功能，比如当车主知道汽车被盗时，可以通过预留的端口，对汽车的油路进行控制、语音播报、门窗锁死和摄像监控等。关键词：汽车防盗系统，单片机，GPS模块，GSM模块，传感器IIAbstract With

5、the development of chinese economy, transport also shows the popularity,and improves peoples quality of life.The demand for cars is increasing .Cars not only bring in the traffic convenience to people ,but also to the owners to bring it stolen risks, causing people to suffer great economic losses .T

6、he background is the analysis of the demand for anti-theft device and has research value to complete the .At first, this paper is to design a GSM car alarm, but considering the donor after receiving the information, but do not know the location information, it will lack a lot of functions, therefore

7、, on the basis of accession to the GPS positioning technology, so the owner can be real-time monitoring of vehicles, with wireless remote control as well as ordinary functions anti-theft device .Currently on the market the common anti-theft device, anti-theft single function, low reliability and the

8、 lack of defects and effective tracking and monitoring. The anti-theft device used at present has many characteristics, market prospect and the research value of broad. The anti-theft device design is mainly composed of STC12C5A60S2 MCU, GSM module and GPS module, and a vibration module etc. The pap

9、er discusses in detail the basic principle of anti-theft vehicle positioning system involved, provide the scheme of system design, module selection, hardware circuit design and power supply design .When the car accidents or stolen, the system will send the car GPS positioning information to the owne

10、r through the GSM network, and the owner of the car are monitored and controlled. In the system design process, set aside a lot of port, this system can at any time to add more functions, such as when the owners know the stolen car, can by a reserved port, the automobile oil control, voice broadcast

11、, windows and doors locked and camera monitoring etc. Keywords: vehiele alann system，MCU，GPS，GSM，vibration transducer独立完成与诚信声明I毕业设计（论文）版权使用授权书II摘 要IIIAbstractIV第1章 绪论11.1 课题研究的背景和意义11.2 防盗系统的发展现状2第2章 系统的体系结构设计32.1 系统的总体结构32.1.1 系统概述32.1.2 系统的功能需求32.1.3 系统的体系结构32.2 GPS全球定位系统42.2.1 GPS的基本组成42.2.2 GPS前

12、景52.2.3 GPS特点62.2.4 GPS用途62.3 GSM系统72.3.1 GSM的原理72.3.2 GSM网络72.3.3 GSM系统的特点82.3.4 SMS短信息发送模式8第3章 汽车防盗系统的硬件设计113.1 单片机简述及最小系统113.1.1 STC12C5A60S2系列单片机简介113.1.2 STC12C5A60S2的最小系统123.1.3 最小系统的外围基本电路173.2 GPS定位模块183.2.1 GPS模块的简要概述183.2.2 GPS模块外围电路193.2.3 GPS模块引脚功能193.2.4 GPS电源及其他部分213.2.5 GPS数据解析233.3 G

13、SM通信模块253.3.1 GSM的总体概述253.3.2 TC35模块的组成及部分参数263.3.3 TC35模块的特性说明273.3.4 TC35模块引脚功能简介283.3.5 TC35模块的电路设计293.3.6 所用部分AT指令323.4 本系统其他模块323.4.1 串口通信模块323.4.2 震动传感模块343.4.3 LCD12864模块353.4.4 蜂鸣器模块35第4章 系统的软件设计364.1 系统流程图364.2 串口初始化程序404.3 震动模块程序434.4 短信发送及打电话程序444.5 GPS接收程序45参考文献47致 谢47附录1：外文参考资料及翻译49附录3：

14、毕业设计开题报告60附录5：毕业设计原理图101附录6：PCB图104附录7：实物108VI第1章 绪论1.1 课题研究的背景和意义近年来，随着我国经济的飞速发展，汽车作为人类现代的重要交通工具也随之增加。但是，现代科技的发展同样促使犯罪分子作案手段的提高。但是汽车每年(特别是轿车)的偷、盗、抢案越来越多。据南方某中等城市统计，平均每日被盗劫车辆达45辆，找回概率占20，以每辆车20万元计算，每年保险公司就损失人民币2.6亿元。如果安装防盗反劫报警系统后，以提高破案率80计算，每年可使保险公司减少损失达人民币2亿元。据不完全统计，全国每天有340辆车被诲被抢，这给企业、事业单位和个人带来很大损

15、失和不变，同时也给保险公司带来每年几百亿人民币的损失。这样严峻的情势，迫使车主及保险公司都在迫切地寻求一种安全、快捷而有效的反偷、盗、抢车辆手段。并且随着私有车的高速增长这必将成为一个值得关注的社会问题。为了防止汽车被盗，科研人员发明了汽车防盜装置，被广泛应用于汽车。本课题研究的内容是基于GPS全球定位系统对汽车进行全球定位，通过GSM模块把汽车的位置信息用短消息方式，通过GSM公用网络传递给用户手机，从而实现一个电子化、智能化、高可靠性的汽车定位防盗系统。该系统把汽车用户的手机作为整个监控平台，通过短消息与车载模块进行通信。GPS-GSM汽车防盗报警系统是非常具有应用价值和市场前景的。短消息

16、通信作为一种崭新的通信手段，具有可靠性高、开发方便、费用低和免维护等优点。因此，我们可以利用普及广泛的手机短消息业务并用廉价的成本开发汽车防盗系统，来实现一些简单、实用的远程控制功能及安防功能，以满足人们的需要。它可以克服电话远程控制系统电话费用高，控制延时长等缺点，具有良好的可扩展性和实用价值。因此，相应的研发领域也应运而生，新技术、新产品层出不穷。该系统能在汽车被盗走、破坏以及防盗系统被部分拆卸的情况下，将相关信息发送到车主预先设定的手机等通信设备，以实现对汽车状况的了解和跟踪。经过几十年的发展，我国已建成了覆盖全国的移动通信网。在此基础上开发的系统可以使汽车用户随时随地了解汽车的位置，对

17、车辆进行位置跟踪，保障汽车用户的生命财产安全，经济效益显著，具有很强的市场竞争力。研究和开发本课题是具有实际的经济效益和社会意义。1.2 防盗系统的发展现状汽车防盗系统最早始于20世纪初，经过几十年的发展和不断的升级，已经从简单的机械式发展到复杂的电子网络式，防盗性能得到了大幅的提高。随着汽车电子技术的发展，汽车防盗设备按其结构与功能可分四大类:机械式防盗器、电子式防盗系统、芯片式防盗系统和基于GSM/GPS的网络式防盗系统141。它们之间各有优劣，但是汽车防盗的发展方向是向智能程度更高的芯片式和网络式发展的。本系统就是为网络是防盗，能够在发生警情时的几秒钟内，通过GSM将GPS定位信息发送短

18、信到车主手机，同时根据需要可以切断汽车供油电路，是车子无法启动通过网络实现不限时间、不限距离的远程防盗，使人车“形影不离”，具有真正意义上的防盗功能。GSM 防盗系统无需缴纳昂贵的服务费用，仅需每条 0.1 元的短信费用即可，价格便宜。第2章 系统的体系结构设计2.1 系统的总体结构2.1.1 系统概述本次设计采用STC12C5A60S2型单片机，将GPS定位信息进行提取和处理，并通过TC35模块来实现手机和单片机之间的通信。基于GPS/GSM汽车防盗系统的设计采用单片机，传感器，借口等多种技术，并利用无线网了，来实现对被盗车辆的报警和控制。在车主接到报警后，通过车主手机及其他通讯设备，接收到

19、GPS数据，获取被盗车辆的位置信息。此时，车主就可以实时知晓被盗车辆的位置，通过车主手机进行对被盗车辆的控制，并可以报警，协助警察尽快破案。(字体、行距需修改)2.1.2 系统的功能需求（1）功能设置。通过车主手机对单片机中的指令进行设定，其中包括，车主手机号码，查询GPS定位信息的查询字符，报警手机的号码，或者是进行系统初始化。（2）远程报警过程。将SIM卡插入主机，系统即被联网。当车被盗时，车内传感器被触发，传感器发出驱动信号激发发射机，发射机将存储在系统内的一个或数个报警电话号码发送出去。经GSM基站转发，被车主手机或者报警手机接收。（3）处警控制过程：车主接警后，可以通过车主手机发出控

20、制信号，经GSM基站转发，被盗车辆的GSM接收机收到信号后，驱动执行结构发出报警标志。(触发断油断电等等其他机械功能)（4）定位跟踪过程。利用短信服务的方式实现车辆定位跟踪。一旦触发报警，将每隔5S对GPS的定位信息反馈到报警手机中。2.1.3 系统的体系结构本系统主要由五部分组成，即单片机模块、GPS模块、GSM模块、电源电路、震动模块。GPS模块负责接收定位数据；GSM模块在单片机的控制下收发短信等功能；单片机控制电路对GPS定位数据进行分析，并根据车主的设置进行相应的处理。电源电路由LM2576S-5.0为单片机和GSM直接提供5V的直流电压，AMS1117-3.3再将5V直流电压为3.

21、3V提供给GPS使用。该系统的结构框图如图2.1所示。串口232GS模块GP模块 手机 单片机震动模块5V GSM模块5V单片机 端口 电源电路AMS1117-3.3 电源电路 LM2576S-5.03.3V GPS模块图2.1 结构框图2.2 GPS全球定位系统2.2.1 GPS的基本组成GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全

22、球导航能力。GPS 卫星产生两组电码, 一组称为C/A 码( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) ;一组称为P 码(Precise Code 10123MHz) ,P 码因频率较高,不易受干扰,定位精度高,因此受美国军方管制,并设有密码,一般民间无法解读,主要为美国军方服务。C/ A 码人为采取措施而刻意降低精度后,主要开放给民间使用。地面控制部分由一个主控站,5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟

23、踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS 卫星每天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出

24、用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成,主控制站位于美国科罗拉

25、多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。其次则为使用者接收器,现有单频与双频两种,但由于价格因素,一般使用者所购买的多为单频接收器。2.2.2 GPS前景(前景部分一般放在内容介绍的最后)由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006年期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点

26、定位的精度由100米提高到10米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在中国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。2.2.3 GPS特点 全球定位系统的主要特点：(1)全球、 全天候工作。定位精度高。单击定位精度优于10m，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。功能多，应用广。 1、定位精度高 应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6(单位)，100-500KM可达10-7，1

27、000KM可达10-9。在300-1500M工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为0.5mm,校差中误差为0.3mm。 2、观测时间短随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。2.2.4 GPS用途全球定位系统的主要用途：(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监

28、测、 市政规划控制等；(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。2.3 GSM系统2.3.1 GSM的原理GSM90O和DSC1800就是我们平常讲的双频网络，它们都是GSM标准。两个系统功能相同，主要是频率不同，GSM90O工作在 900MHZ，DSC1800工作在1800MHz。我国最早使用的是GSM90O，随着通信网络规模和用户数量的迅速发展，原有的GSM90O网络频率变得日益紧张，为更好地

29、满足用户增长的需求，我国近期引入了DCS1800，并采用以GSM900网络为基础，DCS1800网络为补充的组网方式，构成GSM900/DCSI800双频网，以缓和高话务密集区无线信道日趋紧张的状况。只要用户使用的是双频手机，就可在GSM900/DCS1800两者之间自由切换，自动选择最佳信道进行通话，即使在通话中手机也可在两个网络之间自动切换而用户毫无察觉，而且手机选择了最佳信道，接通率得到了提高。为适应这个趋势，进一步抢占市场份额，诺基亚、摩托罗拉、爱立信等世界著名移动电话设备生产厂商竞相开发并推出多频段手机。2.3.2 GSM网络(调整到第一小节) GSM是“全球移动通信系统”(Glob

30、al System For Mobile Communications)的英文缩写，蜂窝概念由美国贝尔实验室最先提出来的，很多不同地方的研究人员对蜂窝系统进行了研究，70年代随着半导体技术的出现和不断成熟，以及微处理器和大规模集成电路的应用，为蜂窝通信提供了基础。GSM数字移动通信系统是由蜂窝通信系统发展而来的。GSM是最广泛用于标准移动电话系统的。 GSM数字移动通系统起源于欧洲。欧洲在1982年有几大模拟蜂窝移动通信系统在市场上运行，化括北欧几个国家的NMT，英国的TACS和西欧其他各国。为了使全欧洲方便使川统一的移动电话，必须有一种公共系统，而当时的系统只能在国内使用，到外就完全没有作用

31、了。北欧要求制定900MHZ频段的公共欧洲电信业务，并在1982年向CEPT提交了一份申请书。大会成立了欧洲电信标准学会技术委员会下的移动特别小组，即GSM，由这个特别小组来制定有关的技术标准。GSM移动台被禁止在航空中使用，但是允许在船上和陆地移动通信中使用和扩展。除了车载移动通信以外，系统还为手机和其它类型的移动台提供服务。GSM系统被设计成所有移动台都可以在所有参加国家中使用，提高了系统的灵活性和可靠性，除电话传输外，还可以适用于其他类型的服务，如ISDN服务。由于移动通信的特有性质，可以为系统提供在PSTN/ISDN中所提供的服务，以及其他公共网所提供的服务，并且提供一些补充服务。系统

32、可以对用户的消息加密，而且对那些不需要这种功能的使用者，在成本方面的影响不大。GSM系统考虑了城市和乡村以及新的业务的应用和发展，要求较高的频谱效率才能实现，使系统工作在890MHz915MHz和935MHz960MHz之间的频段。识别的方式是建立在CCITT的相关的建议之上，系统允许在不同的网上使用多种不同的付费方式和金额，必须使用国际标准信令系统连接移动交换中心和位置登记器。编号的规划需要以CCITT的相关的建议为基础。另外，GSM移动通信系统需要对网络控制信息和信令信息进行必要的保护。2.3.3 GSM系统的特点 1. GSM的保密功能和抗干扰能力较好。GSM系统有较好的保密功能，它对用

33、户位置和电话内容保密。GSM 系统给移动台识别码加密，窃听者识别不出移动台的电话号码，因而不能对用户定位。同时GSM系统对用户通话的数据、语音和识别码加密，窃听者不能对通话数据解码。 2. GSM具有国内和国际漫游的功能。 3. GSM的多种业务可以同时进行，如语音、短消息、数据传真等，另外，还开放多种补充业务、承载业务以及和 ISDN 相关的业务，便于与今后的ISDN 兼容。GSM 的短消息是非对称业务，因此，即使业务信道拥塞时，短消息能够顺利到达。 4. GSM具有越区自动切换的功能。5. GSM的组网结构灵活、方便。2.3.4 SMS短信息发送模式SMS短信（Short Messagin

34、g Service）是最早的短消息业务，而且也是现在普及率最高的一种短消息业务。目前，这种短消息的长度被限定在140字节之内，这些字节可以是文本的。SMS短信以简单方便的使用功能受到大众的欢迎，却始终是属于第一代的无线数据服务，在内容和应用方面存在技术标准的限制。目前，发送短消息常用Text和PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元)模式。使用Text模式收发短信代码简单，实现起来十分容易，但最大的缺点是不能收发中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信。PDU模式收发短信可以使用3种编码：7-bit、8-bit和UCS2编码。7-bit编码用于发送普通的ASC

35、II字符，8-bit编码通常用于发送数据消息，UCS2编码用于发送Unicode字符。PDU发送短信的方法如下：1. 地址部分，用字符串addr表示（1） 将短信中心号码去掉“+”号，看看长度是否为偶数，如果不是，最后添加一个F。即addr=“+8613010911500”= addr=“8613010911500F”（2） 将奇数位和偶数位进行交换= addr=“683110901105F0”（3） 将中心号码前面加字符91，91是国际化的意思= addr =“91683110901105F0”（4）算出addr长度，结果除2，格式化成2位的16进制字符串，16 / 2 = 8 = “08”

36、= addr =“0891683110901105F0”2. 手机号码处理：用字符串表示（1）将手机号码去掉+号，看看长度是否为偶数，如果不是，最后添加F即 phone =“+8615978419935”= phone =“8615978419935F”（2）将手机号码奇数位和偶数位交换。= phone =“685179489139F5”3. 短信部分处理：用字符串msg表示（1） 将要发送的中文字符内容转换为Unicode代码，例如“中”的Unicode代码为4E2D（2） 将 msg 长度除2，保留两位16进制数，并加到msg前面即4E2D=4/2=2=“02”= msg=“024E2D”

37、4. 组合（1）手机号码前加上字符串11000D91（1100：固定，0D：手机号码的长度，不算号，十六进制表示，91：发送到手机为91，发送到小灵通为81）即 phone = 11000D91 + phone= phone=“11000D91685179489139F5”（2）手机号码后加上000800和刚才的短信息内容，000800也写死就可以了即 phone = phone +“000800”+ msg即11000D91685179489139F5+000800+024E2D= phone =“11000D916835179489139F5000800024E2D”（3）phone 长度

38、除以2，格式化成2位的十进制数即11000D916835179489139F5000800024E2D= 34位 / 2 = 175.所要发送的内容AT+CMGS=17Addr+phone+“ ”其中“ ”是换行加回车，它的ASCII码为26，它的十六进制为1A= “0891683110901105F011000D916835179489139F5000800024E2D ”109第3章 汽车防盗系统的硬件设计 根据基于GPS/GSM汽车防盗系统的设计，所以本系统需要两个USART串口分别实现通信和定位,这些功能是汽车防盗系统中最关键的技术；需要单片机具有较高的处理速度，使系统能及时迅速地报警

39、和起到控制作用；GPS的定位精度要求在10米之内，使用户或者控制中心能准确找到被盗汽车；要求系统的功耗要低，防止防盗系统在运行过程突然断电的情况发生；需要GSM通信指示灯、GPS定位指示灯和电源指示灯，使系统的状态能够被有效反应。因此，本设计采用了功能更加强大的STC12C5A60S2。主要有如下模块：单片机最小系统模块、GPS模块、GSM模块、电源模块、LCD模块、传感器模块等。3.1 单片机简述及最小系统3.1.1 STC12C5A60S2系列单片机简介STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机

40、，指令代码完全兼容传统的8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒），针对电机控制，强干扰场合。(字体大小需调整)其指标特性为：（首行缩进）(1) 增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。(2) 工作电压：5.5V-3.5V（5V单片机）。(3) 工作频率范围：035MHz，相当于普通8051的0420MHz。(4) 用户应用程序空间：8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字节。(5) 片上集成1280字节RAM。(6) 通用I/O口，复位

41、后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）；可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120 mA。(7) ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器和仿真器，可通过串口（RxD/P3.0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。(8) 有EEPROM功能(9) 看门狗(10)内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）(11)外部掉电检测电路：在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.33V，误差为5%(12)时钟源

42、：外部高精度晶体/时钟，内部R/.C振荡器（温漂为5%到10%以内），用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为5V单片机为11MHz17MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。(13) 共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器，16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。(14)3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可

43、以在P1.0口输出时钟。(15) 外部中断I/O口7路，传统的下降沿中断或低电平触发中断，并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒。(16)PWM(2路)/PCA（可编程计数器阵列，2路）(17)A/D转换，10位精度ADC，8路，转换速度达250K/S（每秒钟25万次）(18) 通用全双工异步串行口（UART），由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口。(19)STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2（可通过寄存器设置到P4.2），TxD2/P1.3（可通过寄存器设置到P4.3）(20

44、) 工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）(21) 封装：LQFP-48，LQFP-44，PDIP-40,PLCC-44，QFN-40。I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接74HC164/165/595（均可级联）来扩展I/O口，还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU，三线通信，还多了串口。3.1.2 STC12C5A60S2的最小系统本设计采用STC12C5A60S2（PDIP-40）直插式封装，其引脚如图3.1.1所示。 图3.1.1 STC12C5A60S2-PDIP单片机引脚其引脚功能如表1所示：表1 STC12C5A60S2引脚功能管脚管脚编号说

45、明P0.0P0.73932P0：P0口既可以作为输入/输出口，也可以作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线A0A7，数据线的D0D7。P1.0/ADC0/CLKOUT21P1.0标准I/O口 PORT10ADC0ADC输入通道-0CLKOUT2独立波特率发生器的时钟输出可通过设置WAKE_CLKO2位/BRT-CLKO将该管脚配置为CLKOUT2P1.1/ADC12P1.0标准I/O口 PORT11ADC1ADC 输入通道-1P1.2/ADC2/ECI/RxD23P1

46、.2标准I/O口 PORT12ADC2ADC 输入通道-2ECIPCA计数器的外部脉冲输入脚RxD2第二串口数据接收端P1.3/ADC3/CCP0/TxD24P1.3标准I/O口 PORT31ADC3ADC输入通道-3CCP0外部信号捕获（频率测量或当外部中断使用）、高速脉冲输出及脉宽调制输出TxD2第二串口数据发送端P1.4/ADC4/CCP1/5P1.4标准I/O口 PORT14ADC4ADC 输入通道-4CCP1外部信号捕获（频率测量或当外部中断使用）、高速脉冲输出及脉宽调制输出SPI同步串行接口的从机选择信号P1.5/ADC5/MOSI6P1.5标准I/O口 PORT15ADC5ADC

47、 输入通道-5MOSISPI同步串行接口的主出从入（主器件的输出和从器件的输入）P1.6/ADC6/MISO7P1.6标准I/O口 PORT16ADC6ADC 输入通道-6MISOSPI同步串行接口的主入从出（主器件的输入和从器件的输出）P1.7/ADC7/SCLK8P1.7标准I/O口 PORT17ADC7ADC 输入通道-7SCLKSPI同步串行接口的时钟信号P2.0P2.72128Port2：P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用（A8A15）。当P2口作为输入/输出口时，P2是一个8位准双向口。P3.0/RxD10P3.0标准I/O口 PORT30RxD

48、串口1数据接收端P3.1/TxD11P3.1标准I/O口 PORT31TxD串口1数据接收端P3.2/12P3.2标准I/O口 PORT32外部中断0，下降沿中断或低电平中断P3.3/13P3.3标准I/O口 PORT33外部中断1，下降沿中断或低电平中断P3.4/T0/CLKOUT014P3.4标准I/O口 PORT34T0定时器/计数器0的外部输入定时器0下降沿中断CLKOUT0定时器/计数器0的时钟输出可通过设置WAKE_CLKO0位/T0CLKO将该管脚配置为CLKOUT0P3.5/T1/CLKOUT115P3.5标准I/O口 PORT35T1定时器/计数器1的外部输入定时器1下降沿中

49、断CLKOUT0定时器/计数器1的时钟输出可通过设置WAKE_CLKO1位/T1CLKO将该管脚配置为CLKOUT1P3.6/16P3.6标准I/O口 PORT36外部数据存储器写脉冲P3.7/17P3.7标准I/O口 PORT37外部数据存储器读脉冲P4.0/P4.0标准I/O口 PORT40SPI同步串行接口的从机选择信号P4.1/ECI/MOSIP4.1标准I/O口 PORT41ECIPCA计数器的外部脉冲输入脚MOSISPI同步串行接口的主出从入（主器件的输出和从器件的输入）P4.2/CCP0/MISOP4.2标准I/O口 PORT42CCP0外部信号捕获（频率测量或当外部中断使用）、

50、高速脉冲输出及脉宽调制输出MISOSPI同步串行接口的主入从出（主器件的输入和从器件的输出）P4.3/CCP1/SCLKP4.3标准I/O口 PORT43CCP1外部信号捕获（频率测量或当外部中断使用）、高速脉冲输出及脉宽调制输出SCLKSPI同步串行接口的时钟信号P4.4/NA29标准I/O口 PORT44P4.5/ALE30P4.5标准I/O口 PORT45ALE地址锁存允许信号输出引脚/编辑脉冲输入引脚P4.6/EX_LVD/RST231P4.6标准I/O口 PORT46EX_LVD外部低压检测中断/比较器RST2第二复位功能脚P4.7/RST9P4.7标准I/O口 PORT47RST复

51、位脚P5.0标准I/O口 PORT50P5.1标准I/O口 PORT51P5.2标准I/O口 PORT52P5.3标准I/O口 PORT53XTAL119内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端。XTAL220内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出。VCC40电源正极GND20电源负极，接地3.1.3 最小系统的外围基本电路本最小系统的外围基本电路主要有晶振电路、复位电路等。1.晶振电路单片机内部本身有一个时钟振荡电路，只需要外接振荡源

52、，就能产生一定频率的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度。如果外部时钟频率在33MHz以上时,建议直接使用外部有源晶振如果使用内部R/C振荡器时钟(室温情况下5V单片机为:11MHz17MHz,3V单片机为 8MHz 12MHz),XTAL1和XTAL2脚浮空。如果外部时钟频率在27MHz以上时,使用标称频率就是基本频率的晶体，不要使用三泛音的晶体，否则如参数搭配不当，就有可能振在基频，此时实际频率就只有标称频率的1/3了，或直接使用外部有源晶振,时钟从XTAL1脚输入,XTAL2脚必须浮空。本系统采用精准的晶体振荡器11.05926MHz，其电路如图3.1.2所示。 图3.

53、1.2 晶振电路在进行系统设计中，为保证系统的可行性，其晶振电路的两个电容的取值应小于47pF。电路中两个电容C10、C11的作用有两个：一是帮助振荡器起振（C10、C11值大，起振速度慢；C10、C11值小，起振速度快）；二是对振荡器的频率起微调作用（C10、C11值大，频率略有降低；C10、C11值小，频率略有提高）。一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22pF的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。2. 复位电路为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5

54、V5%，即4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。当时钟频率低于12MHz时,可以不用C1,R1接1K电阻到地。当时钟频率高于12MHz时,建议使用第二复位功能脚（STC12C5A60S2系列第二功能引脚在RST2/EX_LVD/P4.6口）。因此本设计采用接1K电阻到地，如图3.1.3所示。 图3.1.3 复位电路3.2 GPS定位模块3.2.1 GPS模块的简要概述（字体均需要调整）（首行缩进）在本设计的系统中，采用瑞士的u-blox N

55、EO-6M。该芯片尺寸仅16.0*12.2mm*2.4mm，内置低噪声放大器，有50个通道的u-blox引擎,1百多万个有效相关器，热启动和辅助启动首次定位时间小于1秒，-162dBm的SuperSense捕获和跟踪灵敏度，具备KickStart功能,型号微弱时可实现加速启动，支持AssistNow Online和AssistNow Offline等A-GPS服务。1. 主要特性：50个通道卫星功能100万个以上相关系引擎可同步追踪GPS及伽利略导航卫星提供多种接口：UART，USB，IIC，SPI2. 性能参数接收器类型：50个接收通道GPS L1频率，C/A码SBAS：WAAS，EGNOS

56、，MSAS，GAGAN启动时间：冷启动29 sec热启动1 sec辅助启动1 sec首次定位时间：1 sec最大更新速率：4 Hz灵敏度：冷启动144dBm跟踪灵敏度-160dBm捕获灵敏度-160dBm定位精度：Auto2.5mSBAS 2m定时精度：RMS30ns99%60ns极限速度：500m/s运行温度：4085封装尺寸：16*12.2*2.4 mm3. 电气性能：工作电压：2.7V3.6V功 耗：全速模式135mW 3.0VECO模式129mW 3.0V备用电池：1.4V3.6V，25uA4. 接口协议：串行接口：1UART1 USB V2.0 全速 12Mbit/s1IIC1 SP

57、I其他接口：1时间脉冲输出1外部中断输入协 议：NMEA,UBX二进制3.2.2 GPS模块外围电路在本设计中，GPS采用独立模块。在使用的过程中，以便于及时更新或者选取更加适合的模块，其外围电路主要以天线为主。模块电路图如图3.2.1所示。图3.2.1 GPS模块外围电路3.2.3 GPS模块引脚功能表2 GPS模块引脚功能（图、表的标题要写在同一页上）功能引脚引脚编码I/O说明备注电源VCC23I电源电压最大允许在VCC = 50 mVpp振荡GND10,1213,24I接地确保一个好的GND连接至模块中的所有GND引脚，最好是一个大的接地层V_BCKP22I备份供电电压连接备用电源是为了

58、确保接收器的暖启动和热启动，其他的则连接GNDVDDUSB7IUSB供电使用USB接口连接这个引脚到3.0 - 3.6 V，如果没有USB串行端口则要连接到地使用。天线RF_IN11IGPS信号输入天线天线连接至PCB路线上。使用一个50的控制阻抗连接RF_IN到天线或天线连接器。VCC_RF9O输出电压射频部分八、九针必须连接在一起。VCC_RF也可用于电力外部活跃的天线UARTTxD120O串口1通讯接口,可以设定为TX为I2C的准备接口。RxD121I串口1串行输入。如果没有打开使用可作为VCC的内部上拉电阻器。USB SystemUSB_DM5I/OUSB I/O线如果没有打开使用，U

59、SB2.0为双向通讯引脚USB_DP6I/OUSB I / O线TIMEPULSE3OTimepulse信号可配置的Timepulse信号(每秒一个脉动默认情况下)。如果没有打开使用。EXTINTO4I外部中部外部中断引脚。如果没有使用打开，可作为VCC的内部上拉电阻器。SDA218I/ODDC引脚DDC数据。如果没有使用，保持打开。SCL219I/ODDC引脚DDC时钟。如果没有使用，保持打开。Reserved17I/O保留可配置为ANTOFFCFG_COM1/MISO15I/O配置引脚/SPI MISO如果没有使用，保持打开。CFG_COM0/MOSI14I/O配置引脚/SPI MOSI如果没有使用打开。注：连接到地使用USB自我动力模式部分Reserved8I保留八、九针必须连接在一起。可以作为一个RESET_N输入。Reserved1保留保持打开SS_N2I/OSPI选择如果没有使用，保持打开CFG_GPS0/SCK16I/O配置引脚/SPI SCK如果没有使用，保持打开3.2.4 GPS电源及其他部分在本设计系统中，采用AMS1117-33芯片进行稳压，其封装为SOT-223，输出电流为800mA。稳压模块如图3.2.2所示。图3.2.2 稳压模块备用电池部分如图3.2.3所示。图3.2.3 备用电池模块指示灯部分：D5为电源指示灯，接通电源后，D5亮起；