簡(jiǎn)易GPS定位信息顯示系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 簡(jiǎn)易簡(jiǎn)易 gps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)畢業(yè)生姓名生姓名 ： ： 專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè) ： ： 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) ： ： 指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師 ： ： 所屬系（部）所屬系（部） ： ： 二二一一年六月一一年六月 簡(jiǎn)易型 gps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) i 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱書(shū) 題目：題目： 簡(jiǎn)簡(jiǎn)易易 gps 定位信息定位信息顯顯示系示系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 系系 專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè) 姓名姓名 設(shè)計(jì)時(shí)間：設(shè)計(jì)時(shí)間： 評(píng)閱意見(jiàn)：評(píng)閱意見(jiàn)： 成績(jī)：成績(jī)： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：（簽字）（簽字） 職職務(wù)：務(wù)： 200 年年月月日日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄卡畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄卡 簡(jiǎn)易型

2、 gps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ii 系系 專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè) 姓名姓名 答答 辯辯 內(nèi)內(nèi) 容容 問(wèn)問(wèn) 題題 摘摘 要要評(píng)評(píng) 議議 情情 況況 記錄員：記錄員： （簽（簽 名）名） 成成 績(jī)績(jī) 評(píng)評(píng) 定定 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)答辯組評(píng)定成績(jī)答辯組評(píng)定成績(jī)綜合成績(jī)綜合成績(jī) 注：評(píng)定成績(jī)?yōu)樽ⅲ涸u(píng)定成績(jī)?yōu)?100 分制，指導(dǎo)教師為分制，指導(dǎo)教師為 30%，答辯組為，答辯組為 70%。 專(zhuān)業(yè)答辯組組長(zhǎng)：專(zhuān)業(yè)答辯組組長(zhǎng)：（簽名）（簽名） 200 年年月月 簡(jiǎn)易型 gps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) i 前言前言 gps 作為最先進(jìn)的空間定位技術(shù)，在社會(huì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。隨著 gps 定位技術(shù)的快速

3、發(fā)展，其功能越來(lái)越強(qiáng)，精度越來(lái)越高，在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣 泛。 本文討論了簡(jiǎn)易 gps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì), 提出了對(duì) gps 全球定位系統(tǒng)定 位信息的接收以及對(duì)各定位參數(shù)數(shù)據(jù)的提取方法。在硬件方面，采用了 gps25-lvs 作為衛(wèi)星信息接收器；控制器選用 at89c52 單片機(jī)，以串口方式 1 接收 gps 信息； 設(shè)計(jì)了由 7 段共陽(yáng) led 組成的顯示器。在軟件方面，進(jìn)行了單片機(jī)的信息接收處理， 對(duì)內(nèi)存中的信息存放地址進(jìn)行了分配，并編制控制程序。最后對(duì)硬件和軟件進(jìn)行了 綜合調(diào)試。實(shí)現(xiàn)了 led 顯示器輪流顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、緯度、經(jīng)度。 該系統(tǒng)的時(shí)間為原子鐘時(shí)間，因此非常精確。能滿(mǎn)足一

4、般應(yīng)用項(xiàng)目的使用。 簡(jiǎn)易型 gps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ii 目錄目錄 第一篇 緒論.1 第一章 gps 概述.1 第二章 本設(shè)計(jì)的目的和意義.2 第三章 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容和所做的工作 .4 第一節(jié) 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 .4 第二節(jié) 本設(shè)計(jì)所做的工作 .4 第二篇 元件選擇.5 第三篇 方案論證.9 第四篇 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).11 第五篇 硬件電路制作.15 第六篇 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).16 第一章 gps25-lvs 的信息輸出格式.16 第二章 單片機(jī)的信息接收處理 .17 第三章 內(nèi)存中的信息存放地址分配 .18 第七篇 控制程序編制和調(diào)試.20 第八篇 硬件和軟件綜合調(diào)試及性能分析.

5、28 第一章 硬件和軟件綜合調(diào)試 .28 第二章 性能分析 .30 結(jié)論.32 參考文獻(xiàn).33 致謝.34 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 第一篇 緒論 第一章第一章 gpsgps 概述概述 gps 作為最先進(jìn)的空間定位技術(shù)，在社會(huì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。隨著 gps 定位技術(shù)的快速發(fā)展，其功能越來(lái)越強(qiáng)，精度越來(lái)越高，在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣 泛。 gps 系統(tǒng)的基本定位原理是：每顆 gps 衛(wèi)星時(shí)刻發(fā)布其位置和時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)， 用戶(hù)接收機(jī)可以測(cè)量每顆衛(wèi)星信號(hào)到接收機(jī)的時(shí)間延遲，根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)乃俣瓤梢?計(jì)算出接收機(jī)到不同衛(wèi)星的距離。同時(shí)收集至少 4 顆

6、衛(wèi)星的數(shù)據(jù)時(shí)，就可以算出三 維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。 全球定位系統(tǒng)（global positioning system 簡(jiǎn)稱(chēng) gps）是美國(guó)第二代軍用導(dǎo)航 系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)導(dǎo)航和定位。gps 由空間部分、地面監(jiān)控部分、用 戶(hù)設(shè)備部分組成。 gps 系統(tǒng)的空間部分是指 gps 工作衛(wèi)星星座，其由 24 顆衛(wèi)星組成，其中 21 顆工 作衛(wèi)星，3 顆備用衛(wèi)星，均勻分布在 6 個(gè)軌道上。衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面傾角 為 55，各個(gè)軌道平面的升交點(diǎn)赤經(jīng)相差 60，軌道平均高度為 20200km.衛(wèi)星運(yùn) 行周期為 11 小時(shí) 58 分（恒星時(shí)） ，同一軌道上的各衛(wèi)星的升交角距為 90，gps 衛(wèi)

7、星的上述時(shí)空配置，基本保證了地球上任何地點(diǎn)，在任何時(shí)刻均至少可以同時(shí)觀測(cè) 到 4 顆衛(wèi)星，以滿(mǎn)足地面用戶(hù)實(shí)時(shí)全天候精密導(dǎo)航和定位。gps 衛(wèi)星的主體呈圓柱 形，直徑約為 1.5m，重約 774kg，兩側(cè)各安裝兩塊雙葉太陽(yáng)能電池板，能自動(dòng)對(duì)日 定向，以保證衛(wèi)星正常工作用電。每顆衛(wèi)星帶有四臺(tái)高精度原子鐘，其中 2 臺(tái)為銣 鐘，2 臺(tái)為銫鐘。gps 衛(wèi)星上設(shè)有微處理機(jī)，可以進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理工作，它主要 的 3 個(gè)基本功能：根據(jù)地面監(jiān)控指令接收和儲(chǔ)存由地面監(jiān)控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信息，調(diào) 整衛(wèi)星姿態(tài)、啟動(dòng)備用衛(wèi)星；向 gps 用戶(hù)播送導(dǎo)航電文，提供導(dǎo)航和定位信息；通 過(guò)高精度衛(wèi)星鐘向用戶(hù)提供精密的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

8、 地面監(jiān)控部分由 5 個(gè)地面站組成。1 個(gè)主控站，其位于美國(guó)本土科羅拉多斯平 土（colorado spings）的聯(lián)合空間執(zhí)行中心 csoc，3 個(gè)注入站，其分別設(shè)在印度洋 的迭哥加西、南大西洋的阿松森島和南太平洋的卡瓦加蘭。5 個(gè)監(jiān)控站，其中 4 個(gè) 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 與主控站、注入站重疊，另外一個(gè)設(shè)在夏威夷。主控站的主要任務(wù)為：根據(jù)各監(jiān)控 站提供的觀測(cè)資料推算編制各顆衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差、和大氣層修正參數(shù)并把這 些數(shù)據(jù)傳送到注入站；提供 gps 系統(tǒng)的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)；調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù) 定的軌道運(yùn)行；啟用備用衛(wèi)星以取代失效的

9、工作衛(wèi)星。注入站的主要任務(wù)為：在主 控站的控制下，把主控站傳來(lái)的各種數(shù)據(jù)和指令等正確并適時(shí)地注入到相應(yīng)衛(wèi)星的 存儲(chǔ)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)站的主要任務(wù)為：給主控站編算導(dǎo)航電文提供觀測(cè)數(shù)據(jù)，每個(gè)監(jiān)控 站均用 gps 信號(hào)接收機(jī)，對(duì)每顆可見(jiàn)衛(wèi)星每 6 秒鐘進(jìn)行一次偽距測(cè)量和積分多普勒 觀測(cè)，并采集氣象要素等數(shù)據(jù)。 用戶(hù)設(shè)備部分由 gps 接收機(jī)硬件和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件以及微處理機(jī)及其終端 設(shè)備組成。其主要功能是接收 gps 衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，獲得必要的導(dǎo)航和定位信息及 觀測(cè)量，并經(jīng)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航和定位，用后處理軟件包對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行 精加工，以獲取精密定位結(jié)果。 第二章第二章本設(shè)計(jì)的目的和意義本設(shè)計(jì)的目的

10、和意義 自從五七年第一顆人造衛(wèi)星上天，六十年代的人造衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)，七十年 代美國(guó)軍方開(kāi)始發(fā)展 gps（global positioning system）衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，直至 1995 年 4 月 27 日美國(guó)國(guó)防部宣布“gps 系統(tǒng)已具備全部運(yùn)作能力” 。gps 計(jì)劃的實(shí) 現(xiàn)歷時(shí) 23 年，耗資 200 多億美元，前后共發(fā)射 35 顆衛(wèi)星，目前仍在軌道上正常工 作的有 25 顆衛(wèi)星，其中 1 顆為實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，24 顆為工作衛(wèi)星。它具有海、陸、空全 方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力，是美國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特點(diǎn)是全天候、高 精度、應(yīng)用廣，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它廣泛的應(yīng)用價(jià)值，引起了各國(guó)

11、科學(xué) 家的關(guān)注和研究，前蘇聯(lián)和西歐各國(guó)的科學(xué)家在積極開(kāi)發(fā)利用 gps 信號(hào)資源的同時(shí)， 還致力于研究開(kāi)發(fā)各自的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，如前蘇聯(lián)建成的 glonass 衛(wèi)星導(dǎo)航系 統(tǒng)，我國(guó)也在致力于發(fā)展自已的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。同時(shí)，它的出現(xiàn)也導(dǎo)致了測(cè)繪 行業(yè)一場(chǎng)深刻的技術(shù)變革。 gps 全球定位系統(tǒng)在實(shí)際生活中被廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今信息時(shí)代發(fā)展中的重要組 成部分。因其具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，使其成為了迄今最好的導(dǎo)航定 位系統(tǒng)。 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 gps 導(dǎo)航定位系統(tǒng)之所以在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了與 gps 系統(tǒng)相關(guān)的 產(chǎn)業(yè)，這都得

12、益于其本身所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面。 定位精度高：通過(guò)很多應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，gps 相對(duì)定位精度在 50km 以?xún)?nèi)可達(dá) 10-6，100km500km 可達(dá) 10-7，1000km 以上可達(dá) 10-8，在 300-1500m 工程精密定位 中，1 小時(shí)以上觀測(cè)的解算，其平面位置誤差小于 1mm。基線(xiàn)邊長(zhǎng)越長(zhǎng)越能突顯是定 位精度高的優(yōu)勢(shì)。 觀測(cè)時(shí)間短：由于 gps 系統(tǒng)的不斷完善，軟件不斷更新，目前 20km 以?xún)?nèi)相對(duì)靜 態(tài)定位，僅需 1520 分鐘，快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量時(shí)，當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距 在 15km 以?xún)?nèi)時(shí)，流動(dòng)站只需觀測(cè) 12 分鐘，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位測(cè)量時(shí)，流動(dòng)站

13、出發(fā)時(shí) 觀測(cè) 12 分鐘，然后可隨時(shí)定位，每站觀測(cè)僅需幾秒鐘。 測(cè)站間無(wú)須通視：gps 測(cè)量不要求站點(diǎn)間相互通視，只需測(cè)站上空開(kāi)闊即可。 可提供三維坐標(biāo)：經(jīng)典大地測(cè)量將平面與高程采用不同方法施測(cè)，而 gps 可同 時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，目前 gps 水準(zhǔn)可達(dá)到四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度。 操作簡(jiǎn)便：隨著 gps 機(jī)不斷改進(jìn)，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，體積也越來(lái)越小，重 量越來(lái)越輕，有的已達(dá)“傻瓜化”的程度。 全天候作業(yè)：使用 gps 測(cè)量，不受時(shí)間限制，24 小時(shí)都可以工作，也不受起霧、 刮風(fēng)、下雨下雪等氣候的影響。 功能多、應(yīng)用廣：gps 系統(tǒng)不僅可用于測(cè)量，還可用于測(cè)速、測(cè)時(shí)。測(cè)速精度 可達(dá) 0.

14、1m/s，測(cè)時(shí)精度可達(dá)幾十毫秒。隨著人們對(duì) gps 系統(tǒng)的不斷開(kāi)發(fā)，其應(yīng)用領(lǐng) 域正在不斷地?cái)U(kuò)大。 由于 gps 具有全球覆蓋以及精度高、定位速度快、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)等 特點(diǎn)，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了極大的作用，已成為 了信息時(shí)代不可以或缺的一部分。 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 第三章第三章 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容和所做的工作本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容和所做的工作 第一節(jié)第一節(jié) 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 本設(shè)計(jì)是由 at89c52 單片機(jī)控制 gps 模塊較為精確地計(jì)算和顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、經(jīng) 度、緯度等衛(wèi)星信息。 此設(shè)計(jì)主要是在

15、了解掌握了 gps 和單片機(jī)的理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，選用 atmel（愛(ài)特梅爾）公司的 at89c52 提取 gps 模塊的接收數(shù)據(jù)并由 6 位 led 顯示器顯 示接收數(shù)據(jù)。在此設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要熟悉了簡(jiǎn)易 gps 定位信息顯示系統(tǒng)各性能指標(biāo)， 學(xué)習(xí) nmea 封包并懂得使用 nmea 輸出命令，結(jié)合單片機(jī)串行通信知識(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì) gps 接收到的衛(wèi)星信息進(jìn)行提取，并在 6 位 led 顯示器上選擇性的顯示數(shù)據(jù)。 第二節(jié)第二節(jié)本設(shè)計(jì)所做的工作本設(shè)計(jì)所做的工作 本文討論了簡(jiǎn)易 gps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì), 提出了對(duì) gps 全球定位系統(tǒng)定 位信息的接收以及對(duì)各定位參數(shù)數(shù)據(jù)的提取方法。在硬件方面，單片

16、機(jī)采用 12mhz 晶振，以串口方式 1 接收 gps 信息，p0 口和 p2 口用于 7 段共陽(yáng) led 顯示接口，led 顯示器輪流顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、緯度、經(jīng)度或其他 gps 信息數(shù)據(jù)。在軟件方面，首先進(jìn) 行了單片機(jī)的信息接收處理，給出了系統(tǒng)的軟件流程圖，然后對(duì)內(nèi)存中的信息存放 地址進(jìn)行了分配，并對(duì)控制程序進(jìn)行了編制。最后對(duì)硬件和軟件進(jìn)行了綜合調(diào)試。 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 第二篇 元件選擇 簡(jiǎn)易 gps 定位信息顯示系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：衛(wèi)星信息接收器、單片機(jī)控制 器和顯示器件。 衛(wèi)星信息接收器選用 garmin 公司的 gps25-lv

17、s 系列 oem 接收板。 garmin 公司總部座落在美國(guó)的 kansas, 是目前世界上最大的導(dǎo)航型 gps 生產(chǎn)的 專(zhuān)業(yè)廠家。garmin 公司在這一領(lǐng)域所取得的非凡成就及所做的巨大貢獻(xiàn)是有目共睹 的。garmin 公司通過(guò)其遍及全球的代理商，維修中心，銷(xiāo)售及技術(shù)支持人員等不斷 反饋的市場(chǎng)信息，憑借自己的各項(xiàng) gps 專(zhuān)利技術(shù)，最先進(jìn)的電子技術(shù)的應(yīng)用，以及 對(duì)各行業(yè)用戶(hù)使用特點(diǎn)的深刻認(rèn)識(shí)，使 garmin 公司的產(chǎn)品在各方面性能指標(biāo)上已遠(yuǎn) 遠(yuǎn)領(lǐng)先于同行業(yè)伙伴。 gps25-lvs 是 garmin 公司 oem 板系列中的主打產(chǎn)品。它具有全屏蔽的封裝，抗 干擾性好；內(nèi)置鋰電池保存數(shù)據(jù)，開(kāi)

18、機(jī)定位速度快；232 電平接口，可直接與計(jì)算 機(jī)相連，極易上手；3.66v 供電，電壓范圍寬；標(biāo)準(zhǔn) nmea-0183 輸出，簡(jiǎn)單易 讀；秒脈沖寬度可調(diào)，方便授時(shí)應(yīng)用。 garmin oem 板一直以定位速度快、工作穩(wěn)定、耐電壓沖擊和高抗干擾性而深受 青睞。在車(chē)輛調(diào)度、精細(xì)農(nóng)業(yè)、高速追擊、普通授時(shí)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其極高 的性能價(jià)格比令許多 oem 用戶(hù)別無(wú)它求。 單片機(jī)控制器選用 atmel（愛(ài)特梅爾）公司的 at89c52 來(lái)提取 gps 模塊的接收 數(shù)據(jù)。 at89c52 是一個(gè)低電壓，高性能 cmos 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù) 擦寫(xiě)的 flash 只讀程序存儲(chǔ)

19、器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram） ，器件采 用 atmel 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) mcs-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi) 置通用 8 位中央處理器和 flash 存儲(chǔ)單元，在許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制場(chǎng)合應(yīng)用比較廣 泛。 at89c52 有 40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外 中斷口，3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫(xiě)口線(xiàn)， at89c52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線(xiàn)編程。其將通用的微處理器和 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 flash

20、 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成 本。 at89c52 有 pdip、pqfp/tqfp 及 plcc 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 其主要功能特性如下。 兼容 mcs51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫(xiě)(1000 次）flash rom 32 個(gè)雙向 i/o 口 256x8bit 內(nèi)部 ram 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 0-24mhz 2 個(gè)串行中斷 可編程 uart 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線(xiàn) 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 at89c52 單片機(jī)的引

21、腳圖如圖 1 所示。 圖 1 at89c52 單片機(jī)引腳圖 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 顯示器件采用 led（發(fā)光二極管的英文縮寫(xiě)）顯示器。它是一種通過(guò)控制半導(dǎo) 體發(fā)光二極管的顯示方式，用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、行情、視頻、錄像 信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。 led 顯示器集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動(dòng) 態(tài)范圍廣、亮度高、壽命長(zhǎng)、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，成為最具優(yōu)勢(shì)的新一代顯示媒 體，目前，led 顯示器已廣泛應(yīng)用于大型廣場(chǎng)、商業(yè)廣告、體育場(chǎng)館、信息傳播、 新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿(mǎn)足不同環(huán)境的需要。 led 顯示

22、器結(jié)構(gòu)： 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片按圖 12 排列而成的。可實(shí)現(xiàn) 09 的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有“反射罩式” 、 “條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字 式”等 （一）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個(gè) led 貼在與反射罩的七個(gè)反射腔互相對(duì)位的印刷電路板上，每個(gè)反射腔底部的中心 位置就是 led 芯片。在裝反射罩前，用壓焊方法在芯片和印刷電路上相應(yīng)金屬條之 間連好 30m 的硅鋁絲或金屬引線(xiàn)，在反射罩內(nèi)滴入環(huán)氧樹(shù)脂，再把帶有芯片的 印刷電路板與反射罩對(duì)位粘合，然后固化。 反射罩式數(shù)碼管的封裝方式有空封和實(shí)封兩種。實(shí)封方式采用散射劑和染料的 環(huán)氧樹(shù)脂，較

23、多地用于一位或雙位器件。空封方式是在上方蓋上濾波片和勻光膜， 為提高器件的可靠性，必須在芯片和底板上涂以透明絕緣膠，這還可以提高光效率。 這種方式一般用于四位以上的數(shù)字顯示（或符號(hào)顯示） 。 （二）條形七段式數(shù)碼管屬于混合封裝形式。它是把做好管芯的磷化鎵或磷化 鎵圓片，劃成內(nèi)含一只或數(shù)只 led 發(fā)光條，然后把同樣的七條粘在日字形“可伐” 框上，用壓焊工藝連好內(nèi)引線(xiàn)，再用環(huán)氧樹(shù)脂包封起來(lái)。 （三）單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片） ，利用集成電 路工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過(guò)劃片把合格芯片選出，對(duì)位貼在印刷電 路板上，用壓焊工藝引出引線(xiàn)，再在上面蓋上“魚(yú)眼透鏡”外殼。

24、它們適用于小型 數(shù)字儀表中。 （四）符號(hào)管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類(lèi)似。 （五）矩陣管（發(fā)光二極管點(diǎn)陣）也可采用類(lèi)似于單片集成式多位數(shù)字顯示器 工藝方法制作。 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 led 顯示器分類(lèi)： （一）按字高分：筆畫(huà)顯示器字高最小有 1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一 般在 23mm） 。其他類(lèi)型筆畫(huà)顯示器最高可達(dá) 12.7mm（0.5 英寸）甚至達(dá)數(shù)百 mm。 （二）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。 （三）按結(jié)構(gòu)分，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。 （四）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽(yáng)極和共陰極兩種。 led 顯示器的參數(shù)

25、： 由于 led 顯示器是以 led 為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部 分與發(fā)光二極管的相同。但由于 led 顯示器內(nèi)含多個(gè)發(fā)光二極管，所以需有如下特 殊參數(shù)： （一）發(fā)光強(qiáng)度比 由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng) 度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強(qiáng)度比。比值可以在 1.52.3 間，最大不能超過(guò) 2.5。 （二）脈沖正向電流 若筆畫(huà)顯示器每段典型正向直流工作電流為 if，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn) 大于 if。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9

26、 第三篇 方案論證 gps 接收板在市場(chǎng)上品種較多，garmin 公司的 gps25-lvs 系列 oem 接收板具有 很高的性?xún)r(jià)比，是目前應(yīng)用最廣泛的 gps 接收處理板，能滿(mǎn)足各種導(dǎo)航和實(shí)時(shí)領(lǐng)域 的需要。gps25-lvs 系列 oem 板采用單一 5v 供電，內(nèi)置保護(hù)電池，rs-232、ttl 兩 種電平自動(dòng)輸出 nmea-0183 2.0 格式（asc字符型）語(yǔ)句。其主要性能特點(diǎn)如下。 專(zhuān)利技術(shù)：12 并行通道 phasetrac12 定位時(shí)間：重新捕獲2sec 自動(dòng)搜索：90sec 熱啟動(dòng)：15sec 冷啟動(dòng)：45sec 更 新 率：1/sec-1/900sec 可調(diào) 位置精度：15

27、mrms(sa off)/10m(差分) 速度精度：0.1m/s ； 速度限制：515m/s 坐標(biāo)系統(tǒng)：102 個(gè)預(yù)定義,1 個(gè)自定義； 加速度限制：6g 電氣特性：兩個(gè) rs-232 兼容串行口 cmos 通訊速率：300、600、1200、2400、4800、9600、 19200 bps 可選 數(shù)據(jù)格式：nema v2.0 ascii/二進(jìn)制可設(shè)置 輸入數(shù)據(jù)：初始位置/日期/時(shí)間,2d/3d 方式 坐標(biāo)系統(tǒng),rtcm-104 差分校正 輸出數(shù)據(jù)：速度、時(shí)間、機(jī)器/衛(wèi)星狀態(tài)、幾何因子及誤差估計(jì) 秒脈沖輸出：1pps 精度1us 輸入電壓：3.66v(lvc lvs 或 6-40v(hvc

28、hvs)可選 后備電源：可充板置 3v 鋰電(10 年壽命) 功 耗：0.9w 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 靈 敏 度：-166dbw 天線(xiàn)接口：50-ohm mcx 接頭有源(5v)或無(wú)源天線(xiàn) 電源/數(shù)據(jù)口：?jiǎn)闻?12 插針 工作溫度：-30-+85 儲(chǔ)存溫度：-40-+90 結(jié) 構(gòu)：?jiǎn)纹芍鳈C(jī)板 尺 寸：4569.811.8mm 重 量：40g nmea 協(xié)議是為了在不同的 gps（全球定位系統(tǒng)）導(dǎo)航設(shè)備中建立統(tǒng)一的 btcm（海事無(wú)線(xiàn)電技術(shù)委員會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)，由美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)（nmea-the national marine elec

29、tronics associa-tion）制定的一套通訊協(xié)議。gps 接收機(jī) 根據(jù) nmea-0183 協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將位置、速度等信息通過(guò)串口傳送到 pc 機(jī)、pda 等設(shè)備。 nmea-0183 協(xié)議是 gps 接收機(jī)應(yīng)當(dāng)遵守的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也是目前 gps 接收機(jī)上使 用最廣泛的協(xié)議，大多數(shù)常見(jiàn)的 gps 接收機(jī)、gps 數(shù)據(jù)處理軟件、導(dǎo)航軟件都遵守 或者至少兼容這個(gè)協(xié)議。 不過(guò)，也有少數(shù)廠商的設(shè)備使用自行約定的協(xié)議比如 garmin 的 gps 設(shè)備（部分 garmin 設(shè)備也可以輸出兼容 nmea-0183 協(xié)議的數(shù)據(jù)） 。 考慮到端口的使用要求，決定使用 4 組端口的 at89c52

30、 單片機(jī)作為控制器，用 led 共陽(yáng)顯示器及 gps25-lvs 系列 oem 接收板實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。簡(jiǎn)易 gps 定位信息顯 示器電路設(shè)計(jì)框架圖如圖 2 所示。 圖 2 簡(jiǎn)易 gps 定位信息顯示器電路設(shè)計(jì)框架 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 第四篇 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi) 部的功能單元，如 rom、ram、i/o、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng) 的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)的 配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤(pán)、顯

31、示器、打印機(jī)、a/d、d/a 轉(zhuǎn) 換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。 系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置應(yīng)遵循以下原則： （一）盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、 模塊化打下良好的基礎(chǔ)。 （二）系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留 有適當(dāng)余地，以便進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。 （三）硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會(huì)產(chǎn)生相 互影響，考慮的原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)殃，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。 但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時(shí)間比硬件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)，且占用 cpu 時(shí) 間。 （四）系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。如選用 cmos 芯片單片機(jī)構(gòu)

32、成 低功耗系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。 （五）可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)必不可少的一部分，它包括芯片、器件 選擇、去耦濾波、印刷電路板布線(xiàn)、通道隔離等。 （六）單片機(jī)外圍電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力。驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，系統(tǒng) 工作不可靠，可通過(guò)增設(shè)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力或減少芯片功耗來(lái)降低總線(xiàn)負(fù)載。 （七）盡量朝“單片”方向設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多，器件之間相互干擾 也越強(qiáng)，功耗也增大，也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著單片機(jī)片內(nèi)集成的 功能越來(lái)越強(qiáng)，真正的片上系統(tǒng) soc 已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，如 st 公司新近推出的 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息

33、顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 psd32系列產(chǎn)品在一塊芯片上集成了 80c32 核、大容量 flash 存儲(chǔ)器、 sram、a/d、i/o、兩個(gè)串口、看門(mén)狗、上電復(fù)位電路等等。 簡(jiǎn)易 gps 定位信息顯示器電路原理如圖 3 所示。單片機(jī)采用 12mhz 晶振，以串 口方式 1 接收 gps 信息，p0 口和 p2 口用于 7 段共陽(yáng) led 顯示接口，led 顯示器輪流 顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、緯度、經(jīng)度或其他 gps 信息數(shù)據(jù)。 圖 3 簡(jiǎn)易 gps 定位信息顯示器電路原理圖 gps25-lvs 系列 oem 接收板采用 12 腳的接口，接口各引腳的功能如圖 4 所示。 設(shè)計(jì)中使用了串口 1 或 12 腳的

34、nmea 輸出，串口 1 可用于 pc 機(jī)對(duì) oem 接收板進(jìn)行參 數(shù)設(shè)置，12 腳 nmea 輸出用于單片機(jī)信息處理。 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 圖 4 gps25-lvs 板引腳接口功能 單片機(jī)和衛(wèi)星接收器的串行通信，需要接上一個(gè) max232 芯片。max232 芯片是 美信公司專(zhuān)門(mén)為電腦的 rs-232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v 單電源供電。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分： 第一部分是電荷泵電路。由 1、2、3、4、5、6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生 +12v 和-12v 兩個(gè)電源，提供給 rs-232 串口電平的需要。

35、 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 7、8、9、10、11、12、13、14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù) 通道。其中 13 腳（r1in） 、12 腳（r1out） 、11 腳（t1in） 、14 腳（t1out）為第一 數(shù)據(jù)通道。8 腳（r2in） 、9 腳（r2out） 、10 腳（t2in） 、7 腳（t2out）為第二數(shù)據(jù) 通道。 ttl/cmos 數(shù)據(jù)從 t1in、t2in 輸入轉(zhuǎn)換成 rs-232 數(shù)據(jù)從 t1out、t2out 送到電 腦 dp9 插頭；dp9 插頭的 rs-232 數(shù)據(jù)從 r1in、r2in 輸入轉(zhuǎn)換成 ttl/cmos 數(shù)據(jù)后從 r1out、r2out 輸出。 第三部分是供電。

36、15 腳 dng、16 腳 vcc（+5v） 。 74ls244 是 8 路 3 態(tài)緩沖驅(qū)動(dòng),也叫做線(xiàn)驅(qū)動(dòng)或者總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)門(mén)電路，可以增加 p2 口 的驅(qū)動(dòng)能力。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它有 8 個(gè)輸入端，8 個(gè)輸出端。 各引腳定義如下： 1-1g 1y1-1y4 輸出控制，低電平有效，高電平高阻 2-1a1 輸入端，對(duì)應(yīng)的輸出為 1y1 3-2y4 輸出端，對(duì)應(yīng)的輸入為 2a4 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 4-1a2 5-2y3 6-1a3 7-1y2 8-1a4 9-2y1 10-gnd 地 11-2a1 12-1y4 13-2a2 14-1y3 15-2

37、a3 16-1y2 17-2a4 18-1y1 19-2g 2y1-2y4 輸出控制端 20-vcc 電源正 晶振，其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻率經(jīng)過(guò)頻率發(fā)生器的放大或縮 小后就成了電腦中各種不同的總線(xiàn)頻率。 晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精 密切割磨削并鍍上電極焊上引線(xiàn)做成。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給他通 電，他就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給他機(jī)械力，他又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī) 電效應(yīng)。他們有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等 密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非 常穩(wěn)定，由于控制

38、幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。 根據(jù)石英晶體的機(jī)電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個(gè)電磁振蕩回路，即諧振回 路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)-電-機(jī)-電.的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路 是電場(chǎng)-磁場(chǎng)的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個(gè)高 q 值的電磁諧振 回路。由于石英晶體的損耗非常小，即 q 值非常高，做振蕩器用時(shí)，可以產(chǎn)生非常 穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線(xiàn)。 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 另外，進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮諸多干擾因素。影響單片機(jī) 系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行的主要因素來(lái)

39、自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，并受系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些干擾因素，常會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn) 行失常，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，重則會(huì)導(dǎo)致事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。 第五篇 硬件電路制作 制作硬件電路首先應(yīng)根據(jù)電路原理圖，使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件，如 protel,繪制 出系統(tǒng)硬件電路原理圖。其次將購(gòu)買(mǎi)的器件焊接在線(xiàn)路板上，為保證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能 在現(xiàn)場(chǎng)可靠工作，制作時(shí)要注意以下幾點(diǎn)。 （一）盡量采用高質(zhì)量的印制電路板，孔化電阻、線(xiàn)距、熔劑、阻焊劑、打孔 精度、鍍金厚度、基板質(zhì)量、是否數(shù)控打孔和熱風(fēng)整平等因素，都會(huì)影響應(yīng)用系統(tǒng) 的調(diào)試、使用和壽命，差的板半年左右就出問(wèn)題，而且時(shí)好時(shí)

40、壞，很難維修。 （二）在電路板上盡量多加去耦電容，一般在電路板電源入口處并上 2247f 的低頻電容，在中間的電源與地線(xiàn)間并上 0.1f 左右的高頻小電容去耦， 每四個(gè) 14 腳以上的芯片附近也須加上 22f 電解電容和 0.1f 的高頻小電容去耦。 這樣能保證減小電源線(xiàn)及地線(xiàn)上的毛刺，保證可靠工作。 （三）很好的安排地線(xiàn)、電源線(xiàn)走線(xiàn)，電源線(xiàn)盡量粗、盡量多、盡量組成網(wǎng)絡(luò)。 模擬地、數(shù)字地、電源地、大地分開(kāi)走線(xiàn)，在一點(diǎn)上可靠連接。小信號(hào)、模擬信號(hào) 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 用屏蔽線(xiàn)，在板上走線(xiàn)時(shí)盡量靠近地線(xiàn)，遠(yuǎn)離大電流信號(hào)線(xiàn)、電源線(xiàn)。數(shù)字部分

41、既 會(huì)干擾小信號(hào)線(xiàn)，又會(huì)受大電流信號(hào)及電源線(xiàn)干擾，也要很好安排。 （四）直流供電盡量使用開(kāi)關(guān)電源，開(kāi)關(guān)電源很少受市電的電壓波動(dòng)、頻率波 動(dòng)的影響，也能隔離從電源線(xiàn)進(jìn)入的傳導(dǎo)干擾。輸入輸出接口應(yīng)盡量采用光電隔離 器，使控制系統(tǒng)做成全浮空的系統(tǒng)，使之不受傳導(dǎo)干擾的影響。 （五）某些小信號(hào)線(xiàn)、器件、電路板應(yīng)加電磁屏蔽板或罩。 （六）按照電路原理圖焊接 garmin gps25-lvs oem 接收板、at89c52 單片機(jī)、 led 顯示器以及一些輔助器件的時(shí)候要保持細(xì)心和謹(jǐn)慎。 第六篇 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 第一章第一章 gps25-lvsgps25-lvs 的信息輸出格式的信息輸出格式 gps25

42、-lvs 的通信波特率默認(rèn)值為 4800，1 個(gè)起始位，8 個(gè)數(shù)據(jù)位，1 個(gè)停止位， 無(wú)奇偶校驗(yàn)。通常使用 nmea-0183 格式輸出，數(shù)據(jù)代碼為 ascii 碼字符。nmea-0183 是美國(guó)海洋電子協(xié)會(huì)為海用電子設(shè)備制定的標(biāo)準(zhǔn)格式，目前廣泛使用 v2.0 版本。由 于該格式為 ascii 碼字符串，比較直觀和易于處理，在許多高級(jí)語(yǔ)言中都可以直接 進(jìn)行判別、分離，以提取用戶(hù)所需要的數(shù)據(jù)。gps25-lvs 系列 oem 板可輸出 12 句語(yǔ) 句，分別是 gpgga，gpgsa，gpgsv，gprmc，gpvtg，lcgll，lcvtg，pgrme，pgrmf，pgrmt，pgr mv，gp

43、gll。不同的語(yǔ)句中傳送不同的信息，如 gpgga 語(yǔ)句中傳送的格式為 $gpgga,m,m,*hh 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 傳送的信息說(shuō)明如下： $gpgga 起始引導(dǎo)符及語(yǔ)句格式說(shuō)明（本句為 gps 定位數(shù)據(jù)） utc 時(shí)間，時(shí)時(shí)分分秒秒格式 緯度，度度分分.分分分分格式（第一位是零也將傳送） 緯度半球，n 或 s（北緯或南緯） 經(jīng)度，度度分分.分分分分格式（第一位零也將傳送） 經(jīng)度半球，e 或 w（東經(jīng)或西經(jīng)） gps 質(zhì)量指示，0 為方位無(wú)法使用，1 為非差分 gps 獲得方位， 2 為差分方式獲得方位（dgps） ，6 為估計(jì)獲

44、得 使用衛(wèi)星數(shù)量，從 00 到 12（第一個(gè)零也將傳送） 水平精確度，0.5 到 99.9 天線(xiàn)離海平面的高度，-9999.9 到 9999.9 米 m 指單位米 大地水準(zhǔn)面高度，-999.9 到 9999.9 米 m 指單位米 差分 gps 數(shù)據(jù)期限（rtcm sc-104） ，最后設(shè)立 rtcm 傳送的秒數(shù)量（如無(wú) dgps 為 0） 差分參考基站標(biāo)號(hào)，從 0000 到 1023（首位 0 也將傳送。如無(wú) dgps 為 0） *語(yǔ)句結(jié)束標(biāo)志符 hh 從$開(kāi)始的所有 ascii 碼的校驗(yàn)和 此項(xiàng)在 gps25-lvs 板中不傳送 此項(xiàng)在 gps25-lvs 板中不傳送 oem 板輸出的信息可

45、在 pc 機(jī)的超級(jí)中端中顯示，也可在 garmin 公司提供的 gpscfg.exe 設(shè)置軟件中顯示，如在 pc 機(jī)上看到的實(shí)時(shí)接收 gpgga 語(yǔ)句為 $gpgga,114641,3002.3232,n,12206.1157,e,1,03,12.9,53.2,m,11.6,m,*4a 這是一條 gps 定位數(shù)據(jù)信息語(yǔ)句，意思為 utc 時(shí)間為 11 時(shí) 46 分 41 秒，位置在 北緯 30 度 2.3232 分，東經(jīng) 122 度 6.1157 分，普通 gps 定位方式，接收到 3 顆衛(wèi)星， 水平精度 12.9 米，天線(xiàn)離海平面高度 53.2 米，所在地離地平面高度 11.6 米，校驗(yàn) 和

46、為 4ah。 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 第二章第二章單片機(jī)的信息接收處理單片機(jī)的信息接收處理 在單片機(jī)串口收到信息后，先判別是否為語(yǔ)句引導(dǎo)頭“$” ，然后再接收信息內(nèi) 容，在收到“*”字符 asc碼后再接收二個(gè)字節(jié)結(jié)束接收,然后根據(jù)語(yǔ)句標(biāo)識(shí)區(qū)分 出信息類(lèi)別以對(duì)收到 asc碼進(jìn)行處理顯示。 注意：在處理北京時(shí)間時(shí)應(yīng)在 utc 時(shí)間上加上 8 小時(shí)才是準(zhǔn)確的北京時(shí)，在超 出 24 小時(shí)時(shí)應(yīng)作減 24 小時(shí)處理。 串口中斷程序的處理流程如下圖 5。 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 比較前6字節(jié)，信

47、息處理并移入顯示 單元，清、 標(biāo)志 1次接收到？ 中斷接收開(kāi)始 是*嗎？ 是？ 置結(jié)束接收標(biāo)志移入內(nèi)存，置允許接收標(biāo)志 移入內(nèi)存 中斷返回 圖 5 串口中斷程序流程圖 第三章第三章 內(nèi)存中的信息存放地址分配內(nèi)存中的信息存放地址分配 為了存放接收及處理后的時(shí)間及經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，在內(nèi)存中劃出了固定的空間。其 中 40h5fh 用于存放接收到的時(shí)間及經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，68h7fh 存放處理后的時(shí)間及經(jīng) 緯度數(shù)據(jù)。內(nèi)存中的信息存放地址分配表如表 1 所列。 表 1 內(nèi)存中的信息存放地址分配表 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 5f h 5e h 5d h 5c h

48、5b h 5a h 59 h 58 h 57 h 56 h 55 h 54 h 53 h 52 h 51 h 50 h 004641 ， 3002.3232 時(shí)分秒度分分小數(shù)部分 接收時(shí)間信息存放單元接收緯度信息存放單元 4f h 4e h 4d h 4c h 4b h 4a h 49 h 48 h 47 h 46 h 45 h 44 h 43 h 42 h 41 h 40 h ,n/ s ,122061157,e/ w , 南 北 度分分小數(shù)部分東 西 緯度信 息 接收經(jīng)度信息存放單元 7f h 7e h 7d h 7c h 7b h 7a h 79 h 78 h 77 h 76 h 75

49、h 74 h 73 h 72 h 71 h 70 h 0046410a0a300a020a0a0c 時(shí)分秒不亮度分 n 處理后時(shí)間顯示數(shù)據(jù)存放單元處理后緯度顯示數(shù)據(jù)存放單元 6f h 6e h 6d h 6c h 6b h 6a h 69 h 68 h 1220a060a0b 度分 e 處理后緯度顯示數(shù)據(jù)存放單元 第七篇 控制程序編制和調(diào)試 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 以下是簡(jiǎn)易 gps 定位信息顯示器單片機(jī)控制源程序： ;* ;* gps 方位顯示系統(tǒng) * ;* ;用 at89c52 單片機(jī) ;本程序接收 gps 的$gpgga 信息中的時(shí)

50、間數(shù)據(jù)，采用 12mhz 晶振，4800 波特率接收 ;使用資源：r0、r1、r3、r5、r6、r7，定時(shí)器 t2（作波特率發(fā)生器） ，20h 單元 ;顯示緩沖單元在 68h7fh，時(shí)間接收數(shù)據(jù)在 7ah7bh（秒） 、7ch7dh（分） 、 ; 7eh7fh（時(shí)） ;定時(shí)器 t2 定義 t2con equ 0c8h ; t2 控制寄存器 t2mod equ 0c9h tl2 equ 0cch ; t2 計(jì)數(shù)寄存器低字節(jié) th2 equ 0cdh ; t2 計(jì)數(shù)寄存器高字節(jié) tr2 equ 0cah ; t2 啟動(dòng)位 rcap2l equ 0cah ; t2 計(jì)數(shù)重栽寄存器低字 節(jié) rcap2

51、h equ 0cbh ; t2 計(jì)數(shù)重栽寄存器高字 節(jié) dispsp equ 2fh ;顯示首址指針 sflag bit 00h ;信息頭標(biāo)志 ok g1flag bit 01h ;g1 ok pflag bit 02h ;p ok g2flag bit 03h ;g2 ok g3flag bit 04h ;g3 ok aflag bit 05h ;a ok dflag bit 06h ;ok ;*中斷入口程序 * org 0000h ljmp start 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 org 0003h reti org 000bh reti

52、 org 0013h reti org 001bh reti org 0023h ljmp ints org 002bh reti ;*主 程 序 * start: mov psw, #00h ; 設(shè)第 0 組寄存器 mov sp, #30h ; 設(shè)置堆棧指針 mov scon, #01010000b ; 串口工作方式 1 (8 bit uart) 允許接收 mov t2con, #00110000b ; t2con mov a,#0b2h mov tl2, a ;設(shè)置波特率 ( 4800) mov rcap2l, a mov a,#0ffh mov th2, a mov rcap2h, a

53、mov r0, #40h ;清 40-7f 內(nèi)存單元 mov r7, #40h cleardisp: mov r0, #00h inc r0 djnz r7,cleardisp mov 20h, #00h ;清標(biāo)志單元 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 mov r0,#5fh ;gps 數(shù)據(jù)在 40-5f 內(nèi) mov r3,#20h ;接收 32 個(gè)數(shù)據(jù) setb es ; 允許串口中斷 mov ip, #00h ; 低優(yōu)先級(jí) setb ren ; 啟動(dòng)串口接收 clr ti ; 清串口發(fā)送中斷標(biāo)志位 clr ri ; 清串口接收中斷標(biāo)志位 set

54、b tr2 ; 啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器 2 setb ea ; 開(kāi)放所有中斷 start1: mov dispsp,#78h ;顯示首址為 78h mov r2,#03h ;顯示首址變化次數(shù) 3 start2: lcall display mov a,dispsp subb a,#08h mov dispsp,a ;顯示首址減 8 djnz r2,start2 mov r2,#03h sjmp start1 ;*顯示程序 * display: mov r4,#0ffh display1: mov r1,dispsp mov r5,#0feh play: mov a,r5 mov p2,a mov a,

55、r1 mov dptr,#tab movc a,a+dptr mov p0,a lcall dl1ms inc r1 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 mov a,r5 jnb acc.7,endout rl a mov r5,a ajmp play endout: djnz r4,display1 mov p2,#0ffh mov p0,#0ffh ret tab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,0ffh,086h,0c8h ; “0” ， “1” ， “2” ， “3” ， “4

56、” ， “5” ， “6” ， “7” ， “8” ， “9” ， “滅？” ， “e” ， “n” ret ;*延時(shí)程序 * dl1ms: mov r6,#14h dl1: mov r7,#19h dl2: djnz r7,dl2 djnz r6,dl1 ret ;*中斷接收程序 * ints: push acc jbc ri,rxints clr ti ljmp intsout rxints: mov a,sbuf jb dflag,df ;是$gpgga，轉(zhuǎn) af 接收時(shí)間數(shù)據(jù) jb aflag,af ;判斷是否是“,” jb g3flag,g3f ;判斷是否是 a jb g2flag,

57、g2f ;判斷是否是第三個(gè) g 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25 jb pflag,pf ;判斷是否是第二個(gè) g jb g1flag,g1f ;判斷是否是 p jb sflag,sf ;判斷是否是第一個(gè) g xrl a,#24h ;判斷是否是“$” jz syes mov 20h,#00h ;不是$,清所有標(biāo)志 ljmp intsout syes: setb sflag ;是$，設(shè)標(biāo)志 ljmp intsout sf: xrl a,#47h ;是第一個(gè)“g”嗎？ jz g1yes ;是 g，轉(zhuǎn) g1yes mov 20h,#00h ljmp int

58、sout g1yes: setb g1flag intsout: pop acc reti g1f: xrl a,#50h ;是“p”嗎？ jz pyes ;是 p，轉(zhuǎn) pyes mov 20h,#00h ljmp intsout pyes: setb pflag ljmp intsout pf: xrl a,#47h ;是第二個(gè)“g”嗎？ jz g2yes ;是 g，轉(zhuǎn) g2yes mov 20h,#00h ljmp intsout g2yes: setb g2flag ljmp intsout g2f: xrl a,#47h ;是第三個(gè)“g”嗎？ jz g3yes ;是 g，轉(zhuǎn) g3yes

59、 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26 mov 20h,#00h ljmp intsout g3yes: setb g3flag ljmp intsout g3f: xrl a,#41h ;是“a”嗎？ jz ayes ;是 a，轉(zhuǎn) ayes mov 20h,#00h ljmp intsout ayes: setb aflag ljmp intsout af: xrl a,#2ch ;是“,”嗎？ jz dyes ;是“,” ，轉(zhuǎn) dyes mov 20h,#00h ljmp intsout dyes: setb dflag ljmp intsout

60、;接收 gps 時(shí)間數(shù)據(jù)，共 32 個(gè)字節(jié)，在 40-5f 單元 df: mov r0,a dec r0 djnz r3,intsout mov r3,#20h ;數(shù)字 asc碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字 mov r0,#40h df1: mov a,r0 clr c subb a,#30h mov r0,a inc r0 djnz r3,df1 mov a,5fh ;格林時(shí)轉(zhuǎn)換成北京時(shí)間（時(shí)加 8） mov b,#10 簡(jiǎn)易型簡(jiǎn)易型 gpsgps 定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定位信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27 mul ab add a,5eh add a,#08h clr c cjne a,#18h,df2 ;是否大于