【正文】 11o UARTO提供四種工作方式(一種同步方式和三種異步方式)。相關(guān)初始化設(shè)置如下: 初始化I/0口 void PORT Init(void) { XBRO=0x04。被交叉開關(guān)分配給輸入信號(hào)(例如RXO )的引腳所對(duì)應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器被禁止。被交叉開關(guān)分配的那些端口引腳的輸出狀態(tài)受使用這些引腳的數(shù)字外設(shè)的控制，再向端口數(shù)據(jù)寄存器(或相關(guān)的端口位)寫入數(shù) 據(jù)時(shí)對(duì)這些引腳的狀態(tài)沒有影響。i++)。當(dāng)CLKSL ()=0時(shí)，由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK，復(fù)位之后CLKSL為0，故復(fù)位后，控制器使用內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK。在軟件抗干擾技術(shù)中重要方面是防止程序出現(xiàn)“跑飛”的情況，即程序可能進(jìn)入非程序區(qū)，造成系統(tǒng)運(yùn)行的一系列錯(cuò)誤現(xiàn)象。6雙面板布線時(shí)，應(yīng)盡量把電源線和信號(hào)線放置在不同的層面。本系統(tǒng)在抗干擾方面考慮了如下的問題。它具有100腳的TQFP封裝，功耗低，}，全部I/0, RST, JTAG引腳均耐SV電壓。芯片最大特點(diǎn)是在串口無數(shù)據(jù)輸入的情況下可以靈活的進(jìn)行電源管理，即當(dāng)ONLINE為低電平，SHUTDOWN為高電平時(shí)，ONLINE功能有效。協(xié)議規(guī)定傳輸?shù)淖畲缶嚯x為15米，實(shí)際應(yīng)用中可以通過降低通信速率為代價(jià)適當(dāng)延長通信距離。 圖410 JTAG接口電路 (2) C8051F020與接收板的串行接口 單片機(jī)通過串口對(duì)GPS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)信息的提取。交叉開關(guān)是一個(gè)多路選擇器，用于為器件內(nèi)部的硬件外設(shè)分配I/0端口。(8)可編程數(shù)字I/O和交叉開關(guān) C8051F020系列單片機(jī)具有標(biāo)準(zhǔn)8051的端口(0, 1, 2和3)另外還有4個(gè)附加的端口((4, 5, 6和7)，這些端口v。像其他單片機(jī)一樣有256字節(jié)RAM,另外不同的是C8051F020具有位于外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間的4K字節(jié)的RAM塊和一個(gè)用于訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的外部存儲(chǔ)器接口(EMIF) o C8051F020單片機(jī)程序存儲(chǔ)器為64K字節(jié)的Flash存儲(chǔ)器。 (3)增強(qiáng)了復(fù)位方式 C8051F020把8051單一的外部復(fù)位變成多源復(fù)位，C8051F020提供了多達(dá)7個(gè)復(fù)位產(chǎn)生源:一個(gè)片內(nèi)VDD監(jiān)視器、一個(gè)看門狗定時(shí)器、一個(gè)時(shí)鐘丟失檢測(cè)器、一個(gè)由比較器0和比較器1提供的電壓檢測(cè)器、一個(gè)軟件強(qiáng)制復(fù)位CNVSTR引腳及RST弓}腳。由于采用了高性能的MCU，省掉了大量的外圍器件，如外擴(kuò)RAM, ROM存儲(chǔ)器和UART串行接口等，使硬件結(jié)構(gòu)大大簡化，提高了系統(tǒng)的可靠性，而且為日后的擴(kuò)展設(shè)計(jì)提供了良好的片內(nèi)資源。CygnalC8051F020有100個(gè)引腳，是TQFP封裝，工作溫度為一45 0C85 0C。其高電平持續(xù)時(shí)間為200ms。選擇線寬、板材厚度、長度、頻率、材質(zhì)等等，進(jìn)行計(jì)算并調(diào)整，使Zo=50歐姆!}s}04. 2. 4電源供電模塊設(shè)計(jì) 模塊供電電源穩(wěn)壓電路為5V轉(zhuǎn)3V的五腳LDO，對(duì)電壓穩(wěn)定精度較高，要求輸出紋波在50mv以下，電流為150mA左右，我們這里選用精工的SOT 235封裝的LDOS1112 ，能滿足電源供應(yīng)的要求[}?1。，不用時(shí)懸空。 DP, I/0口USB輸入/出端。注意引腳到天線間SOOhm阻抗匹配。這些特點(diǎn)的組合使此模塊能適應(yīng)包括高性能、低電耗和小體積等關(guān)鍵要求的運(yùn)用場(chǎng)合[”]?？删幊糖铱膳渲玫腇lash EPROM為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)提供了充足的空間。因采用SNT 6A (H(僅限S1112系列)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來做數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。選擇此單片機(jī)作為主控芯片不僅僅是因?yàn)樗哂袃蓚€(gè)硬件串口而是基于諸多因素考慮:C8051F020功能強(qiáng)大，幾乎在單片機(jī)中包括了所有常用的功能。目前商用的GPS模塊，大都支持16通道，采用C/A編碼，其中最大更新速率為4Hz，對(duì)于具有授時(shí)功能，或具有DGPS差分功能等的模在價(jià)格上要高出許多。而且一般常用的51單片機(jī)本身沒有看門狗電路，程序在運(yùn)行中遇到干擾容易跑飛，更增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。在結(jié)構(gòu)上，單板機(jī)和通用PC一樣，可支持通用的PC操作系統(tǒng)，通用PC上的應(yīng)用軟件可直接進(jìn)行移植。 目前，針對(duì)各種GPS導(dǎo)航系統(tǒng)雖然它們的性能有所差異，開發(fā)環(huán)境各不相同，但是其實(shí)現(xiàn)方案大致如下: (1)基于嵌入式的實(shí)現(xiàn)方案 嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，其硬件部分包括處理器/微處理器，存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和I/0端口、圖形處理器等。2. 7 GPS通信協(xié)議 NMEA0183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)常見的GPS接收機(jī)、GPS數(shù)據(jù)處理軟件、導(dǎo)軟件都遵守或者至少兼容這個(gè)協(xié)議。而且北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)需要中心站提供數(shù)字高程圖數(shù)據(jù)和用戶機(jī)發(fā)上行信號(hào)，從而使該系統(tǒng)的用戶容量、導(dǎo)航定位維數(shù)、隱蔽性方面受到限制。 vto一為接收機(jī)的鐘差。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)乃俣染涂梢杂?jì)算出接收機(jī)到不同衛(wèi)星的距離。由于SA的影響，引起的等效偽距測(cè)量誤差大約為30米，這是影響GPS定位精度的最主要原因。值得指出的是，由國際GPS地球動(dòng)力學(xué)服務(wù)組織(IGS)所測(cè)算預(yù)報(bào)的精密星歷比美國軍方測(cè)定的精密星歷的精度要高得多，衛(wèi)星位置精度可達(dá)土3厘米。對(duì)于陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的接收設(shè)備，即GPS信號(hào)接收機(jī)，就可以在任何時(shí)候用GPS信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位測(cè)量。監(jiān)控站設(shè)有GPS用戶接收機(jī)、原子鐘、收集當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理的計(jì)算機(jī)。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時(shí)間和地點(diǎn)的不同而不同，最少可見到4顆，最多可見到11顆。2. 4. 1 GPS系統(tǒng)的組成 GPS系統(tǒng)包括三大部分:空間部分一GPS衛(wèi)星星座。并且，信息處理中心具有定時(shí)和短報(bào)文通信功能[al02. 4 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)是美國從本世紀(jì)70年代由美國國防部批準(zhǔn)開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，是具有在海、陸、空，進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。 北斗定位系統(tǒng)采用三球交會(huì)測(cè)量原理進(jìn)行定位，即分別以兩顆衛(wèi)星為球心、到用戶的距離為半徑作兩個(gè)球面，再以地球質(zhì)心為球心，到用戶的距離為半徑作一個(gè)球面，三個(gè)球面的交會(huì)點(diǎn)就是用戶的位置(計(jì)算時(shí)要排除其鏡像點(diǎn))。定位標(biāo)校站為差分定位提供基準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)。例如，美國在20世紀(jì)90年代的海灣戰(zhàn)爭期間，不僅中斷了全球定位系統(tǒng)，而且給P碼加密，使對(duì)方無法使用。伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)是歐洲空間局(ESA)主導(dǎo)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由27+3顆衛(wèi)星分布在3個(gè)軌道平面上，計(jì)劃于2008年運(yùn)行，目前己經(jīng)推遲到2010年。GLONASS衛(wèi)星之間的識(shí)別方法采用頻分復(fù)用(FDMA)技術(shù)，, GLONASS衛(wèi)星測(cè)距粗碼(C/A碼) MHz，碼長為511比特，重復(fù)周期為lms。直至1995年衛(wèi)星星座布成，經(jīng)過數(shù)據(jù)加載、調(diào)整和檢驗(yàn)，已于19%年1月18日整個(gè)系統(tǒng)正式運(yùn)轉(zhuǎn)。第五章主要簡要介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。焊接元器件做系統(tǒng)調(diào)試。SOC單片機(jī)克服了普通單片機(jī)功能單一、資源分配不靈活的缺點(diǎn)，從眾多單片機(jī)中脫穎而出。并且隨著我國城市建設(shè)和改造步伐加快，城區(qū)道路不斷新建，錯(cuò)綜復(fù)雜的道路時(shí)而涌現(xiàn)。因此研發(fā)一套價(jià)格適合中低層用戶且定位精度高的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，具有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)前景。 隨著社會(huì)信息化的日益發(fā)展，GPS的應(yīng)用己經(jīng)深入到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，其發(fā)展方向是監(jiān)控跟蹤及導(dǎo)航相結(jié)合，其長遠(yuǎn)發(fā)展則是導(dǎo)航、測(cè)量、線路勘測(cè)、智能交通、通信等。 從上個(gè)世紀(jì)九十年代開始，各發(fā)達(dá)國家都加快了導(dǎo)航定位系統(tǒng)的研制開發(fā)速度。 我國使用的是“雙星定位系統(tǒng)”，自行研制的第一顆導(dǎo)航定位衛(wèi)星一“北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星”于2000年10月31日成功發(fā)射。這個(gè)系統(tǒng)可以保證在任意時(shí)刻，在地球上任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到4顆以上衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度，以便實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時(shí)等功能。 目錄第1章 緒論 4 5 6 7 9第2章衛(wèi)星定位系統(tǒng)相關(guān)技術(shù) 9 GLONASS(格魯納斯)衛(wèi)星定位系統(tǒng) 9 9 10 10 10“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng) 11 11 11 122. 4 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng) 12 GPS系統(tǒng)的組成 13 14 16 172. 6 GPS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 182. 7 GPS通信協(xié)議 18第3章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 20 20 20 20 20 22 22 GPS模塊的選取 22 22第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 22 22 GPS接收板的設(shè)計(jì) 23 23 LCD模塊電路設(shè)計(jì) 254. 2 GPS接收板設(shè)計(jì) 25 GPS模塊LEA5H介紹 25 27 284. 2. 4電源供電模塊設(shè)計(jì) 29 RS232串口模塊設(shè)計(jì) 30 314. 3單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì) 314. 314. C8051 F020單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì) 35 RS232C串口模塊設(shè)計(jì) 37 RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)與電氣特性 37 374. 5 LCD顯示模塊 384. 5. 1 OCM12864介紹 384. 5. 2 LCD顯示模塊與C8051F020單片機(jī)硬件接口設(shè)計(jì) 39 40 PCB抗干擾設(shè)計(jì) 40 41第5章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 415. 1系統(tǒng)時(shí)鐘初始化 41 1/0口的初始化 42 UARTO的初始化 435. 4 LCD模塊的初始化 45 45 46 LCD模塊的初始化程序[Zs} 47第6章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論 496. 1系統(tǒng)調(diào)試軟件介紹 496. 2接收板硬件系統(tǒng)調(diào)試 506. 3單片機(jī)硬件系統(tǒng)調(diào)試 53第7章結(jié)論 547. 1結(jié)論 54 55致謝 55參考文獻(xiàn) 56附錄 57附錄A管腳分配圖 57附錄A. l GPS LEA5H模塊引腳封裝圖 58附錄B電路原理圖 59 GPS接收板原理圖 60附錄C本文所用到的英文檢索詞 61第1章 緒論 眾所周知，全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，以下簡稱GPS)是一種廣泛使用的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，在地球上空分布有24顆衛(wèi)星，用戶通過GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，就可以實(shí)時(shí)地獲得高精度的三維位置/速度和時(shí)間信息，給車輛、輪船等交通工具的導(dǎo)航定位提供了具體、實(shí)時(shí)的定位能力。第二部分，作為導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理，定位控制以及顯示部分的設(shè)計(jì)，對(duì)單片機(jī)、液晶屏(OCM12864)以及相關(guān)串口設(shè)計(jì)等也做了相應(yīng)介紹。常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作 者： 印 坤 學(xué) 號(hào)： 51350234 系 部： 信息工程系 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 題 目： 基于單片機(jī)的GPS導(dǎo)航裝置設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者：左亞旻評(píng)閱者： 2015 年 7 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要 本文以基于單片機(jī)的GPS導(dǎo)航裝置設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，圍繞“單片機(jī)控制GPS模塊實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航功能”這一熱點(diǎn)課題，利用ublox公司的GPS模塊和美國Cygnal公司的C8051F020單片機(jī)，制作了GPS接收板和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、控制終端。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，采用C51語言編程，完成了單片機(jī)初始化程序、主程序(定位數(shù)據(jù)接收、處理)、液晶屏(OCM12864)初始化和顯示程序的設(shè)計(jì)。目前許多國家已經(jīng)批量生產(chǎn)各種GPS終端模塊，俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)有幾年的歷史，我國的北斗系統(tǒng)也開始進(jìn)入了應(yīng)用階段，歐洲的伽利略計(jì)劃己經(jīng)啟動(dòng)。它可用于引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、車輛以及個(gè)人，安全、準(zhǔn)確地沿著選定的路線準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地。為滿足國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航需求，我國自行建立了第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(北斗一號(hào))。運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)、定位技術(shù)、控制技術(shù)，大大提高了人們的出行安全和工作效率，為現(xiàn)代信息社會(huì)提供了準(zhǔn)確、迅速的出行服務(wù)。本文提出的導(dǎo)航定位終端設(shè)計(jì)方案，將終端設(shè)計(jì)為一個(gè)基于單片機(jī)C8051F020的簡易導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)GPS導(dǎo)航、電子地圖實(shí)時(shí)定位等功能。也是對(duì)導(dǎo)航定位技術(shù)運(yùn)用的一種初步嘗試。因此如何根據(jù)用戶實(shí)際需要，開發(fā)出一套價(jià)格低廉且適合于用戶工作環(huán)境的導(dǎo)航地圖尤為重要。選擇合適CPU內(nèi)核和IP模塊構(gòu)架成具有特定功能的SOC單片機(jī)，使得其滿足位導(dǎo)航終端功能所需。 (4)通過核心控制器C805IF020與GPS接收機(jī)進(jìn)行通信，提取定位數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理和定位顯示，實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航終端的基本功能。第六章為系統(tǒng)調(diào)試總結(jié)，闡述了在調(diào)試過程中所遇到的問題及解決方法。 2)地面系統(tǒng):地面控制站組(GCS)設(shè)有1個(gè)系統(tǒng)控制中心，1個(gè)指令跟蹤站(CTS整個(gè)跟蹤網(wǎng)絡(luò)分布于俄羅斯境內(nèi)。 GLONASS衛(wèi)星也采用類似GPS信號(hào)的P碼。伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)將提供高精度、全球覆蓋的導(dǎo)航定位服務(wù)，并可以與GPS, GLONASS互操作和兼容。雖然“伽利略”系統(tǒng)是一個(gè)民用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，這個(gè)導(dǎo)航也會(huì)遭到控制，特別是美國會(huì)直接插手“伽利略”。測(cè)高標(biāo)校站為氣壓測(cè)高法提供基準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)。衛(wèi)星到用戶的距離可以用定位信號(hào)的傳播延時(shí)計(jì)算出來，而地心到用戶的距離則可用中心站的數(shù)字地形圖查出或用氣壓高度表測(cè)量出來，于是求解如下方程可以計(jì)算出用戶坐標(biāo)(x0, y0, z0):(xi一xo)2 +(Yr一Yo)2