論文基于GPS-OEM板與單片機的液晶顯示系統(tǒng)設計

1、基于gps-oem板與單片機的液晶顯示系統(tǒng)設計摘要：介紹了gps (全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))接收oem板的工作原理以及要釆用的液晶顯示 模塊的工作特性，給出了gps-oem板與單片機及液晶顯示模塊之間的一種硬件接口電 路，提供了gps的一種輸岀數(shù)據(jù)格式及其接收和參數(shù)提取方法，最后給出了部分軟件流 程圖。關鍵詞：全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)；單片機；液晶design for a lcd system based on gps-oem card andmicrocontrollerabstract: the paper introduces the working principle of gps-oem card

2、 and the speciality of lcd,and presents a interface circuit between gps card and mcu system.then it introduces a gps，s data format, and works out a way to receive it and retrieve the information.in the end, it shows a part of software flowkey words: gps; microcontroller; lcd引言全球定位系統(tǒng)(gps)是利用24顆gps衛(wèi)星所

3、發(fā)射的信號構建的，具有在海、 陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。利用gps而建立 的實時導航、定位、授時系統(tǒng)目前已被廣泛應用。本文介紹使用garmin公司的 gps25-lvs系列oem (original equipment manufacturer)接收板及單片機89c51 實現(xiàn) 實時時間、經(jīng)緯度等綜合信息用液晶模塊jhd162顯示的設計。1 gps-oem板的工作原理以及液晶模塊的工作特性1. 1 gps-oem板的工作原理gps-oem板在加電啟動完成初始化之后，將自動從天線接收來自gps衛(wèi)星發(fā)送的 射頻信號，經(jīng)濾波放大、下變頻、相關、混頻等一系列處理過程，然

4、后通過并行通 道完成對其視界內幾何位置最佳的數(shù)顆衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，并測量出信號從衛(wèi)星到接 收天線的傳播時間，從而解譯出gps衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，進而計算出經(jīng)度、緯度、 海拔高度、速度、日期、時間、航向以及衛(wèi)星狀況等信息。因此，gps接收板只要處 于工作狀態(tài)就會源源不斷地接收并計算出的gps導航定位信息，并且可以使用串口將 這些數(shù)據(jù)傳送給外部的微型計算機系統(tǒng)進行信息提取處理。本文采用的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 1所示。設計中使用了串口第4引腳的數(shù)據(jù)輸出給單片機進行信息處理，第12引腳的 nmea輸出可用于pc機對oem接收板進行參數(shù)設置。12345

5、6789101 112txd2«rxd2®pps txd1rxd1* pwr_dn«vaux*gnd vin tvin *nc n m ea*1fig. 1 gps25lvs引腳示意圖引腳定義功能如下：pint:txd2串口 2輸出pin2:rxd2串口 2輸入pin3:pps秒脈沖輸出pin4:txd1串口 1輸出pin5:rxd1串口 1輸入pin6:rst復位pin7:vaux輔助后備電池充電輸入pin8:gnd電源地pin9:vin電源 vcc:+3. 6-6. ovdcpinlo:vtn同上pinll:nc保留pinl2:nmea輸出nmea語句1.2液

6、晶模塊的工作特性jhd162屬于字符/圖形點陣lcd模組，如圖2 它的主要特性如下：電參數(shù)(vdd=5. 0v 10%, vss=0v, ta=25 )顯示內容16字符x 2行字符點陣5 x 8點驅動方式1/16d12345678910111213141516vss vcc vee rs r/w edo di d2 d3 d4 d5 d6 d7 l+ l-fig.2jhd162引腳示意圖引腳定義功能如下：vcc： +5v 電源;vss和vee屮間接滑動變阻器可以改變液晶屏的背景光亮度;rs：數(shù)據(jù)、指令選擇信號r/肌讀寫選擇信號e：讀寫使能信號d0-d7：數(shù)據(jù)總線l+是led+,背光正電源端l-

7、是led-,接地端2單片機控制系統(tǒng)的硬件接口電路設計2.1單片機與lcd的碩件接口電路設計 單片機與lcd硬件連接參考，如圖3所示。lcd234567813 c12pj15143119l«917 rcrd wrea/vpxix2resetat89c51fpppppppp22p23p24p25p26p27radtxdai.etpsenresxkcc232425262728s c e "5 c e s ak)12mu-r->67 + - jnririelp<idblddidldlplilvcci6pinioitfig.3單片機和lcd的硬件連接圖其屮需要注意的是單片

8、機的p0.0-p0.7 口作為數(shù)據(jù)端口使用時需要加上拉電阻, 這里使用排阻，阻值大小為1k。2.2單片機與gps-oem板的硬件接口電路設計gps-oem板與單片機碩件連接參考,如圖4所示。gps25lvsoem祓+5v功能鍵oik19ol01 11 2p s s+5v10u f8. 2k+5v401 pl 0v cc2 fl 1po.o393 fl 2f0.1384 pl 3p0.2275 pl 4p0.33g6 plsp0.4357 pl 5p0.5348 pl 7339 rstpn 710rxdea3111txdale3012iot*psen2 913intip2.72814 top2.

9、62715t1p乙b26f2.42517 edp2.32418xtal2p2.22819xtal1p2.12220¥ssp2.021 +5¥3ece icceeee匚匚匚 c3512mhz j30pf主主匸fig.4 gps-oem板與單片機89c51的硬件連接圖由于gps的第4引腳輸岀的是rs232電平，單片機的9腳只能接收ttl電平，因此我 們需要使用電平轉換器件max232實現(xiàn)。此外為了實現(xiàn)對lcd屏的翻頁功能，我們在單片機的p1. 3口添加了一個按鍵。3單片機控制系統(tǒng)的軟件設計3. 1 gps25-lvs的信息輸出格式gps25-lvs的通信波特率默認值為4800,

10、 1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位, 無奇偶校驗。采用美國國家海洋電子協(xié)會制定的nmea-0183通信標準格式。其輸出數(shù) 據(jù)采用的是ascii碼，內容包含了緯度、經(jīng)度、高度、速度、口期、時間、航向以及 衛(wèi)星狀況等信息，常用的語句有gga、gsv、rmco可以通過與之匹配的專用設置軟件 snsrcfg發(fā)送相應的命令語句給oem板，把gps板設置為每隔若干毫秒發(fā)送哪種或哪幾 種nmea語句，然后該oem板將這些設置參數(shù)存儲到板上的eeprom芯片內，此后該oem 板將按照這些設置每隔相應的毫秒數(shù)發(fā)送岀一個或幾個gps輸出nmea語句。木文應用 的語句為rmc記錄語句并設成每1000ms發(fā)送一次。

11、一條完整的sgprmc語句的傳輸格式為：$gprmc, <1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6>, <7>, <8>, <9>, <10>, <ll>*hh<crxlf><1>當前位置的格林尼治時間，格式為hhmmss；<2>狀態(tài)，a為有效位置，v為非有效接收警告，即當前接收到的衛(wèi)星個數(shù)少于3顆;<3> 緯度，格式為ddnini. mmmm；<4>標明南北半球，n為北半球，s為南半球；&l

12、t;5>經(jīng)度，格式為dddmm. mmmm；<6>標明東西半球，e為東半球，w為西半球；<7>地面上的gps接收器的移動速度，范圍為0.0999.9；<8>方位角,范圍為000.0-359. 9°；<9>日期，格式為ddmmyy；<10> 地磁變化，從000.0-180. 0°；<11>地磁變化方向，為e或w。gps輸出的信息可在pc機上使用串口調試助手顯示，也可在garmin公司提供的 snsrcfg設置軟件中顯示，例如在pc機上看到的實時接收gpgga語句為：$gprmc, 103320, a

13、, 4350. 9522, n, 12524. 0614, e, 000. 0, 000. 0, 130507, 009. 1, w*50這是一條gps定位數(shù)據(jù)信息語句，涵義是utc吋間為10吋33分20秒，位置在北緯 43度50. 9522分，東經(jīng)125度24. 0604分，移動速度為0,移動范圍為0,日期為2007 年5月13日，地磁變化為9.1°,地磁變化方向為西，校驗和為5011。3. 2單片機的信息接收處理gps板只要處于工作狀態(tài)就會源源不斷地把接收并計算岀的gps導航定位信息 通過串口傳送到單片機系統(tǒng)屮。假如對信息不經(jīng)過處理直接送到lcd顯示的話，那么 在液晶屏上出現(xiàn)的將

14、是從串口接收到的一長串的ascii碼字節(jié)流，這樣沒有經(jīng)過分類 提取的信息是無法利用的。因此，必須通過程序將個人所需要的信息從接收到的字 節(jié)流中提取出來，然后才能送到lcd顯示，這樣才能夠做到一目了然，本文提取的信 息是日期、時間、經(jīng)緯度信息。對gps信息進行提取必須首先明確其幀結構，數(shù)據(jù)幀主要由幀頭、幀尾和幀內數(shù) 據(jù)組成。對于不同的數(shù)據(jù)幀，其幀頭是不同的，主要有$gpgga、毬gpgsv"以及 $gprmc等。本文只需使用rmc信息，因此我們用軟件snsrcfg設置oem板只輸岀rmc 數(shù)據(jù)即可，這樣我們就省去了判斷是何種數(shù)據(jù)類型的麻煩。在單片機串口收到信息 后，首先判別是否為語句引

15、導頭，然后再接收信息內容，在收到字符 ascii碼后再接收二個字節(jié)結束接收，然后根據(jù)語句標識區(qū)分出信息類別以對收到 ascii碼進行處理顯示。在這里需要強調的是，由于gps輸出記錄中各ascii碼字段的位數(shù)可能隨著實際 測量計算出的定位數(shù)據(jù)的不同而有所變化，因此在進行識別、分解、解析記錄中各 字段吋必須以逗號分割符“，”作為各字段的分割標志，而不應該以各字段的字符 位數(shù)作為分割各字段的依據(jù)，否則將會導致嚴重的數(shù)據(jù)錯位。同樣需要注意的是在處理北京時間時應在utc時間上加上8小時才是準確的北京 時，在超出24小時時應作減24小時處理。軟件流程圖參考如下：判斷幀頭是不$gprmc?x.yy有鍵按下？ _nj 丫zlij整條語句接收是否完畢？延時5mss-有鍵按下？ _n等待鍵盤釋放fig. 5串行中斷接收程序流程圖fig. 6鍵盤程序流程圖本文顯示的經(jīng)緯度信息和fl期時間信息格式如下:fig. 7 lcd第一頁顯示經(jīng)緯度fig. 8 lcd第二頁顯示日期時間fig. 9北京時間顯示流程圖4結語木文在實驗的基礎上，給出了完整的硬件電路，并給出了部分軟件流程圖。 這里介紹的液晶顯示系統(tǒng)的硬件接口電路以及對gps的定位導航信息的接收和定 位數(shù)據(jù)的提取方法已通過驗證，能夠提供準確可