(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và thi công thiết bị định vị GPS, giám sát trực tuyến phương tiện giao thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ GPS, GIÁM SÁT TRỰC TUYẾN PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI SVTH: TRƯƠNG MINH DƯƠNG MSSV: 12141040 SVTH: PHẠM VŨ HẢO MSSV: 12141074 SKL004351 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2016 LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nếu không thật, xin chịu trách nhiệm trước nhà trường Người thực đề tài Trƣơng Minh Dƣơng Phạm Vũ Hảo LỜI MỞ ĐẦU Với phát triển khơng ngừng khoa học kỹ thuật nói chung kỹ thuật điện tử nói riêng,đã có nhiều phát minh,công nghệ sản phẩm điện tử ứng dụng vào thực tiễn hiệu Trong thành ấy, Cơng nghệ định vị tồn cầu (GPS) phát minh xuất sắc nhân loại Chúng ngày phát triển ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực sống như: quân sự, giao thông,viễn thông…Đề tài “ Thiết kế thi công hệ thiết bị định vị GPS, giám sát trực tuyến phƣơng tiện giao thông ” hình thành từ nhu cầu xây dựng hệ thống quản lý giám sát hành trình phương tiện giao thơng cách chun nghiệp, xác, tiện lợi có tính bảo mật cao Sau thời gian nghiên cứu phát triển , nhóm xây dựng hệ thống quản lý giám sát hành trình hồn chỉnh gồm server quản lý giám sát, ứng dụng giám sát hành trình chạy hệ điều hành android module định vị gắn phương tiện giao thông Tuy đề tài hoàn thành tương đối hoàn chỉnh thời gian có hạn nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót,kính mong q Thầy/Cơ bạn sinh viên thơng cảm Nhóm đề tài mong muốn nhận ý kiến đóng góp quý giá quý Thầy/Cơ bạn sinh viên để đề tài hoàn chỉnh Người thực đề tài PHẠM VŨ HẢO TRƢƠNG MINH DƢƠNG LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Thái trực tiếp hướng dẫn tận tình tạo điều kiện thuận lợi để nhóm hồn thành tốt đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy em bốn năm qua,những kiến thức mà em tiếp thu không giúp em hồn thành đề tài mà cịn hành trang quý giá làm việc tương lai Em muốn gửi lời cảm ơn đến anh chị bạn nhóm, lớp giúp đỡ đóng góp lời khun bổ ích để hồn thành đồ án cách khách quan hạn Cuối cùng, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất bạn bè, đặc biệt cha mẹ người thân kịp thời động viên giúp đỡ em vượt qua khó khăn sống Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài PHẠM VŨ HẢO TRƢƠNG MINH DƢƠNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Tp HCM, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Thái NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp HCM, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản biện MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.4ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.5NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.6BỐ CỤC ĐỀ TÀI 1.7 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1TỔNG QUAN VỀ GPS 2.1.1Lịch sử hình thành phát triển 2.1.2CÁC THÀNH PHẦN CỦA GP 2.1.3Hoạt động hệ thống GPS 2.1.4Độ xác thiết bị GPS 2.1.5 Nguồn lỗi thu GPS 2.2DỊCH VỤ SỐ CẢI TIẾN GPRS 2.2.1Sơ lược GPRS 2.2.2Đặc điểm hệ thống GPRS 2.2.3CÁC LỚP THIẾT BỊ GPRS 2.3BOARD ARDUINO ATMEGA 2560 2.3.1Giới thiệu 2.3.2Đặc điểm 2.3.3 Truyền thông nối tiếp USART 2.3.4 Khối USART Atmega2560 2.3GIỚI THIỆU MODULE SIM 900A 2.4GIỚI THIỆU MODULE GPS UBLOX NEO-6M 2.5 Ngôn ngữ lập trình 2.6 Web Sever 2.7 Cơ sở lý thuyết hệ thống Chƣơng TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.1BÀI TOÁN THIẾT KẾ 3.2YÊU CẦU ĐẶT RA CHO TỪNG KHỐI 3.2.1Web server 3.2.2Thiết bị giám sát 3.3THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 3.3.1Chức khối 3.3.2Thiết kế phần cứng Module SI 3.3.5Phần cứng module NEO-6M 3.3.6Phần cứng module nguồn LM2 3.3.7Thiết kế Web map Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1.1Thi công bo mạch 4.1.2Lắp ráp kiểm tra 4.2 ĐÓNG GÓI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 4.2.1Đóng gói điều khiển 4.2.2Thi cơng mơ hình 4.3 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 4.3.1Lưu đồ giải thuật a Viết chương trình hệ thống 4.3.3 Phần mềm Webserver 4.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 4.4.1 Hình ảnh tiền xử lý 4.4.2 Kết thống kê 4.5 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 4.5.1 Hướng dẫn sử dụng Chƣơng KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.1 Module GPS NEO6M 5.2 Module SIM900A 5.3 Board ardunio atmega 2560 5.4 Web server 5.5 Kết thi công 5.6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 5.6.1 Kết thống kê Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN TÀI LIỆU THAM KHẢO MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Các thành phần hệ thống GPS Hình 2.2 Trạm vệ tinh khơng gian Hình 2.3 Phần kiểm sốt mặt đất Hình 2.4 Thiết bị nhận tín hiệu vệ tinh GPS Hình 2.5 Board Arduino ATMega 2560 14 Hình 2.6 Cấu trúc board Arduino 15 Hình 2.7 Sơ đồ truyền liệu nối tiếp 18 Hình 2.8 Sơ đồ khối USART Atmega2560 20 Hình 2.9 Thanh ghi liệu UDRn 20 Hình 2.10 Thanh ghi điều khiển hoạt động UCSRnA 21 Hình 2.11 Thanh ghi điều khiển hoạt động UCSRnB 21 Hình 2.12 Thanh ghi UCSRnC 22 Hình 2.13 Cấu trúc hai ghi UBRRnL UBRRnH 24 Hình 2.14: Ảnh thực tế Breakout SIM900A 25 Hình 2.15: Module Ublox Neo-6M 30 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 33 Hình 3.2 Sơ đồ thiết kế phần cứng thiết bị giám sát 34 Hình 3.3 Sơ đồ chân module Sim900 35 Hình 3.4 Bật chế độ hoạt động cho phần GSM/GPRS sử dụng nút nhấn 36 Hình 3.5 Bật nguồn cho hoạt động phần mềm lập trình 36 Hình 3.6 Thời gian bật chế độ hoạt động phần GSM/GPRS 37 Hình 3.7 Thời gian tắt chế độ hoạt động phần GSM/GPRS 38 Hình 3.8 Sơ đồ kết nối module sim đèn NETLIGHT 38 Hình 3.9 Mạch giao tiếp SIM Card Holder 39 Hình 3.10 Sơ đồ giao tiếp Arduino Mega2560 Module SIM900A trực tiếp .40 Hình 3.11 Hình ảnh Module NEO-6M 41 Hình 3.12 Sơ đồ giao tiếp Arduino Mega2560 Module NEO-6M trực tiếp 42 Hình 3.13 Module nguồn LM2596 43 Hình 3.14 cấu trúc liệu database 43 Hình 3.15 Giao diện đăng nhập 44 Hình 3.16 hình giao diện phần mềm xử lý web 44 Hình 3.17 Giao diện web hoạt động 45 Hình 4.1 Layout cho board mạch ghép module 46 Hình 4.2 Module nguồn LM2596 47 Hình 4.3.Module SIM900 sau lắp vào board mạch ardunio 47 Hình 4.4 Module NEO-6M sau lắp vào board mạch ardunio 48 Hình 4.5 Kích thước chi tiết vẽ hộp điều khiển 48 Hình 4.6 Mơ hình 3D hộp điều khiển 49 Hình 4.7.Mơ hình thiết bị sau lắp ráp 49 Hình 4.8 Mơ hình sau đặt vào hộp 50 Hình 4.9 Lưu đồ chương trình 51 Hình 4.10 Lưu đồ GPRS 52 Hình 4.11 Lưu đồ GPS 53 Hình 4.12 Lưu đồ cập nhật liệu GPS ………………………………………………….53 Hình 4.13 Lưu đồ wed server 54 Hình 4.23 Kết hiển thị 64 Hinh 4.24 Hình ảnh tín hiệu GPS khơng ổn định 65 Hình 4.25 Hình ảnh đường truyền GPS ổn định 65 Hình 5.1 Hình ảnh tin GPRMC 67 Hình 3.11 Giao diện đăng nhập 68 Hình 4.5 Hình web map 68 Hình 5.2 Thiết bị sau hồn thiện 69 Hình 5.3 Hình ảnh kết thực tế 70 Hình 5.4 Hình ảnh lúc test thực tế xử lý google map 70 Hình 5.6 Hình ảnh liệu GPS truyền tốt xác định tọa độ 71 CHƢƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG { fprintf(&uart0, "ERROR.\n"); return 1; } else { fprintf(&uart0, "PASS.\n"); } fprintf(&uart0, "Current connection status: %d\n", (uint8_t)simcom_tcp_get_conn_status); while(1) { fprintf(&uart0,"looping \n"); current_tcp_status = simcom_tcp_get_conn_status(); fprintf(&uart0, "Current connection status: %d\n", (uint8_t)current_tcp_status); switch(current_tcp_status) { case SIMCOM_TCP_CONSTAT_PDP_DEACT: simcom_tcp_deactive_gprs_pdp_context(); break; case SIMCOM_TCP_CONSTAT_IP_INITIAL: simcom_tcp_start_task_set_apn_username_password("v- internet",NULL,NULL); break; case SIMCOM_TCP_CONSTAT_IP_START: simcom_tcp_bring_up_wireless_connection_with_gprs_or_csd(); break; case SIMCOM_TCP_CONSTAT_IP_GPRSACT: simcom_tcp_get_local_ip_address(); delay = 0; break; case SIMCOM_TCP_CONSTAT_IP_STATUS: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 60 CHƢƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG case SIMCOM_TCP_CONSTAT_TCP_CLOSED: simcom_tcp_startup_tcp_connection("TCP","125.234.104.238","13000"); break; case SIMCOM_TCP_CONSTAT_CONNECT_OK: if(delay == 0) { delay = 1000; gps = neo6m_get_data(); update_gps_data_to_frame(gps,data_frame); fprintf(&uart0, "%s\n", gps); fprintf(&uart0, "%s\n", (char*)data_frame); neo6m_free_memory(); fprintf(&uart0,"%s\n", frame); if(simcom_tcp_send_data(frame)) { fprintf(&uart0,"SEND FAIL\n"); log_frame(frame, "GPSLOG.TXT"); } else { fprintf(&uart0,"SEND OK\n"); } log_frame(frame, "GPS.TXT"); } Gui_du_lieu_chua_duoc_cap_nhat(); break; default: break; } } } void neo6m_interface_init(void) { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 61 CHƢƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG neo6m = (neo6m_interface_t *)malloc(sizeof(neo6m_interface_t)); neo6m->uart_init = uart2_init; neo6m->uart_getchar = uart2_getchar; } void update_gps_data_to_frame(char *gps, data_frame_t *data_frame) { uint8_t comma_index_arr[11],i,j; j=0; / get comma index for(i=0; idate, &gps[comma_index_arr[7]+1], 6); strncpy(data_frame->time, &gps[0], 6); data_frame->date[4] ; // update gps_status data_frame->gps_status = gps[comma_index_arr[0]+1]; // update gps_lon strncpy(data_frame->gps_lon+1, &gps[comma_index_arr[3]+1], comma_index_arr[4]-comma_index_arr[3]); // update gps_la strncpy(data_frame->gps_lat+1, &gps[comma_index_arr[1]+1], comma_index_arr[2]comma_index_arr[1]); } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void simcom_io_init(void) { DDRF |= (1