論文基于GPS-OEM板與單片機(jī)的液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于gps-oem板與單片機(jī)的液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)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(guān)鍵詞：全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)；單片機(jī)；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(hào)構(gòu)建的，具有在海、 陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。利用gps而建立 的實(shí)時(shí)導(dǎo)航、定位、授時(shí)系統(tǒng)目前已被廣泛應(yīng)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(jī)89c51 實(shí)現(xiàn) 實(shí)時(shí)時(shí)間、經(jīng)緯度等綜合信息用液晶模塊jhd162顯示的設(shè)計(jì)。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(dòng)完成初始化之后，將自動(dòng)從天線接收來(lái)自gps衛(wèi)星發(fā)送的 射頻信號(hào)，經(jīng)濾波放大、下變頻、相關(guān)、混頻等一系列處理過(guò)程，然

4、后通過(guò)并行通 道完成對(duì)其視界內(nèi)幾何位置最佳的數(shù)顆衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，并測(cè)量出信號(hào)從衛(wèi)星到接 收天線的傳播時(shí)間，從而解譯出gps衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，進(jìn)而計(jì)算出經(jīng)度、緯度、 海拔高度、速度、日期、時(shí)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(huì)源源不斷地接收并計(jì)算出的gps導(dǎo)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)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(shè)計(jì)中使用了串口第4引腳的數(shù)據(jù)輸出給單片機(jī)進(jìn)行信息處理，第12引腳的 nmea輸出可用于pc機(jī)對(duì)oem接收板進(jìn)行參數(shù)設(shè)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(fù)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(yǔ)句1.2液

6、晶模塊的工作特性jhd162屬于字符/圖形點(diǎn)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(nèi)容16字符x 2行字符點(diǎn)陣5 x 8點(diǎn)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(hào)r/肌讀寫選擇信號(hào)e：讀寫使能信號(hào)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(jī)控制系統(tǒng)的硬件接口電路設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)與lcd的碩件接口電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)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(jī)和lcd的硬件連接圖其屮需要注意的是單片

8、機(jī)的p0.0-p0.7 口作為數(shù)據(jù)端口使用時(shí)需要加上拉電阻, 這里使用排阻，阻值大小為1k。2.2單片機(jī)與gps-oem板的硬件接口電路設(shè)計(jì)gps-oem板與單片機(jī)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(jī)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(jī)的9腳只能接收ttl電平，因此我 們需要使用電平轉(zhuǎn)換器件max232實(shí)現(xiàn)。此外為了實(shí)現(xiàn)對(duì)lcd屏的翻頁(yè)功能，我們?cè)趩纹瑱C(jī)的p1. 3口添加了一個(gè)按鍵。3單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3. 1 gps25-lvs的信息輸出格式gps25-lvs的通信波特率默認(rèn)值為4800,

10、 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)。采用美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)制定的nmea-0183通信標(biāo)準(zhǔn)格式。其輸出數(shù) 據(jù)采用的是ascii碼，內(nèi)容包含了緯度、經(jīng)度、高度、速度、口期、時(shí)間、航向以及 衛(wèi)星狀況等信息，常用的語(yǔ)句有g(shù)ga、gsv、rmco可以通過(guò)與之匹配的專用設(shè)置軟件 snsrcfg發(fā)送相應(yīng)的命令語(yǔ)句給oem板，把gps板設(shè)置為每隔若干毫秒發(fā)送哪種或哪幾 種nmea語(yǔ)句，然后該oem板將這些設(shè)置參數(shù)存儲(chǔ)到板上的eeprom芯片內(nèi)，此后該oem 板將按照這些設(shè)置每隔相應(yīng)的毫秒數(shù)發(fā)送岀一個(gè)或幾個(gè)gps輸出nmea語(yǔ)句。木文應(yīng)用 的語(yǔ)句為rmc記錄語(yǔ)句并設(shè)成每1000ms發(fā)送一次。

11、一條完整的sgprmc語(yǔ)句的傳輸格式為：$gprmc, <1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6>, <7>, <8>, <9>, <10>, <ll>*hh<crxlf><1>當(dāng)前位置的格林尼治時(shí)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(dāng)前接收到的衛(wèi)星個(gè)數(shù)少于3顆;<3> 緯度，格式為ddnini. mmmm；<4>標(biāo)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(biāo)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(dòng)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(jī)上使用串口調(diào)試助手顯示，也可在garmin公司提供的 snsrcfg設(shè)置軟件中顯示，例如在pc機(jī)上看到的實(shí)時(shí)接收gpgga語(yǔ)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(yǔ)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(dòng)速度為0,移動(dòng)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?yàn)槲?，校?yàn)和為5011。3. 2單片機(jī)的信息接收處理gps板只要處于工作狀態(tài)就會(huì)源源不斷地把接收并計(jì)算岀的gps導(dǎo)航定位信息 通過(guò)串口傳送到單片機(jī)系統(tǒng)屮。假如對(duì)信息不經(jīng)過(guò)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(zhǎng)串的ascii碼字節(jié)流，這樣沒(méi)有經(jīng)過(guò)分類 提取的信息是無(wú)法利用的。因此，必須通過(guò)程序?qū)€(gè)人所需要的信息從接收到的字 節(jié)流中提取出來(lái)，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(shí)間、經(jīng)緯度信息。對(duì)gps信息進(jìn)行提取必須首先明確其幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)幀主要由幀頭、幀尾和幀內(nèi)數(shù) 據(jù)組成。對(duì)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(shè)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(jī)串口收到信息 后，首先判別是否為語(yǔ)句引

15、導(dǎo)頭，然后再接收信息內(nèi)容，在收到字符 ascii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)分出信息類別以對(duì)收到 ascii碼進(jìn)行處理顯示。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，由于gps輸出記錄中各ascii碼字段的位數(shù)可能隨著實(shí)際 測(cè)量計(jì)算出的定位數(shù)據(jù)的不同而有所變化，因此在進(jìn)行識(shí)別、分解、解析記錄中各 字段吋必須以逗號(hào)分割符“，”作為各字段的分割標(biāo)志，而不應(yīng)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(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的數(shù)據(jù)錯(cuò)位。同樣需要注意的是在處理北京時(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。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(yǔ)句接收是否完畢？延時(shí)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(shí)間信息格式如下:fig. 7 lcd第一頁(yè)顯示經(jīng)緯度f(wàn)ig. 8 lcd第二頁(yè)顯示日期時(shí)間fig. 9北京時(shí)間顯示流程圖4結(jié)語(yǔ)木文在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)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(duì)gps的定位導(dǎo)航信息的接收和定 位數(shù)據(jù)的提取方法已通過(guò)驗(yàn)證，能夠提供準(zhǔn)確可