【正文】 GPS接收機(jī)根據(jù) NMEA0183協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將位置、速度等信息通過串口傳送到 PC機(jī)、 PDA等設(shè)備。有一些比較高檔的 UART 還提供輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，現(xiàn)在比較新的 UART 是 16550，它可以在計(jì)算機(jī)需要處理數(shù)據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲(chǔ) 16 字節(jié)數(shù)據(jù)，而通常的 UART 是 8它是用于控制計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的芯片。在行業(yè)總產(chǎn)值中，運(yùn)營(yíng)服務(wù)的份額也會(huì)逐步加大。GPRMC。 buf[20]=buf[20]amp。timer16_0_counter=100) shanshuo=0。 //SCLK OE1。 //OE=1。 else RDI0。 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 17 Y N 別的位置也可以用同樣的方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。((numcode[7* fen1+6]4)|0x0f)。((numcode[7* fen1+2]4)|0x0f)。 下圖是我們定義時(shí)間的年、月、日、時(shí)、分在點(diǎn)陣屏上的顯示位置和 Buf 緩沖區(qū)對(duì)應(yīng)關(guān)系。第三個(gè)部分就是掃描輸出程序，這個(gè)程序只需要掃描 64 字節(jié)的緩沖區(qū)其它的不用管，這三部分的工作 過程是 ， 程序通過4 個(gè)變量在字庫(kù)中選擇要顯示的值的編碼送入 64 字節(jié)的顯示緩沖區(qū)中對(duì)應(yīng)的位置，在通過掃描程序來把顯示緩沖區(qū)中的內(nèi)容送給顯示屏。 圖 LED 點(diǎn)陣屏顯示設(shè)計(jì) 思路 程 控制 LED 亮滅 的設(shè)計(jì) 過程 首先我們是先通過看對(duì) P10 LED 點(diǎn)陣屏電路圖走線方式，電路的芯片的作用來理解電路。 595 取 128 位送入屏幕，這時(shí) 138 選擇的是 4*8 的第一行，這時(shí)在要顯示的 16*8 中亮了 1， 5， 行，接著595 再取下一行的 128 位數(shù)據(jù)送入屏， 138 選中 4*8 的第二行。后面還會(huì)詳細(xì)解釋。這樣行就能全部控制了。 LPCXpresso 開發(fā)平臺(tái)基于功能強(qiáng)大的 Eclipse 集成開發(fā)環(huán)境（ IDE）工具，擁有由恩智浦設(shè)計(jì)的全新、直觀的用戶界面、針對(duì) CortexM0 優(yōu)化的編譯器和函數(shù)庫(kù)、 LPCLink JTAG/SWD 調(diào)試探針和目標(biāo)板， 同時(shí)具有 一流的 C 編程環(huán)境以及語法高亮度顯示、代碼折疊和展 開、快速點(diǎn)擊導(dǎo)航變量和函數(shù)定義及聲明的高級(jí)功能， 為用戶提供豐富的開發(fā)工具，加速產(chǎn)品開發(fā)，縮短新品上市時(shí)間。這種指令集以 16 位的 Thumb 指令為基礎(chǔ)，迄今唯一應(yīng)用于 32 位 微處理器 。率先獲得 CortexM0+處理器授權(quán)的廠商包括飛思卡爾半導(dǎo)體和恩智浦半導(dǎo)體。 基于 GPS 授時(shí)的點(diǎn)陣 LED 屏顯示時(shí)鐘 就是利用 GR87 接收衛(wèi)星上 “原子鐘 ”精確 的 時(shí)間信號(hào)傳送給 LPC11C24,經(jīng) 過 LPC11C24 處理后 發(fā)往 點(diǎn)陣 LED 顯示屏并顯示出時(shí)間。 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 第 九 屆“博創(chuàng)杯”全國(guó)大學(xué)生嵌入式 物聯(lián)網(wǎng) 設(shè)計(jì)大賽 作品設(shè)計(jì)報(bào)告 基于 GPS 授時(shí) 的 點(diǎn)陣 LED 屏顯示 時(shí)鐘 A LED Clock Based on GPS 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 1 摘 要 本設(shè)計(jì)采用了大賽指定硬件開發(fā)平臺(tái)： NXP LPC11C24FB(ARM CortexM0 微控制器 )，設(shè)計(jì)了 GPS 授時(shí)的點(diǎn)陣 LED 屏 時(shí)鐘 顯示 系統(tǒng)。 ARM CortexM0 處理器 作為 ARM Cortex 處理器系列的最新成員， 32 位 CortexM0 處理器采用了低成本 90 納米低功耗（ LP）工藝，耗電量?jī)H 9μA/MHz，約為目前主流 8 位或 16 位處理器的三分之一，卻能提供更高的性能。 第 二 章 系統(tǒng)方案 系統(tǒng)總體方案 本系統(tǒng) 利用 NXP LPC11C24 作為 主控模塊。GPS 模塊 32*16 LED 點(diǎn)陣屏 系統(tǒng)控制中心NXPLPC11C24 核心板電路 U A R T 串口 杜 邦 線 電源供電模塊 行驅(qū)動(dòng)電路 列 驅(qū)動(dòng)電路 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 7 具有高于 45DMIPS 處理能力的 LPC11C24 為 CAN 節(jié)點(diǎn)提供了強(qiáng)有力的信息和數(shù)據(jù)處理能力。 LPCXpresso 的項(xiàng)目建立 1．打開 LPCxpresso 軟件彈出 workspace launcher 對(duì)話框選擇項(xiàng)目要放的文件夾 FILEnewproject 彈出 new project 對(duì)話框選擇 LPCxpresso c project?next 再選擇 lpc 11xx? c progect –next ?在 project neme 中輸入項(xiàng)目名稱 ?x ?選擇 lpc11c24/301?next?在 cmsis library to link project to:中選擇 NONE ? finish 3．這樣項(xiàng)目就建立好了，在編譯過程中缺什么頭文件就去示例文件夾中復(fù)制到 SRC 文件夾下就可以了 點(diǎn)陣 LED 屏 顯示模塊 這次 我們選用的是 P10 LED 成品屏。因?yàn)?屏上 4*8 小模塊都配了一個(gè) 595 所以一次通過 595 輸入端通過移位可以輸入 16*8 位數(shù)據(jù)進(jìn)入 595 中。 LED 點(diǎn)陣 屏的動(dòng)態(tài)掃描 原理 通過上面已經(jīng)可以把一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)亮了，接下來就是要在屏幕上顯示要顯示的內(nèi)容了。這時(shí)在要顯示的 16*8 中亮了 2， 6，10， 14行，依次類推共 4 次，就把 16*8 的所有行就都顯示了。電路是用 74HC138 譯碼器和 74HC595 移位寄存器組合實(shí)現(xiàn)的，這樣就大概知道電路是如何工作的，我們就試著按自己的理解去連接的電 路并給通過單片機(jī)控制 LED 點(diǎn)陣屏，寫了幾個(gè)程序發(fā)現(xiàn) LED 點(diǎn)陣屏上一直不亮，就考慮是否是硬件出了問題，但是經(jīng)過測(cè)試后發(fā)現(xiàn) LED 屏的正負(fù)極是有 +5V 電壓的，并且 LED 的引腳同 51 單片機(jī)的連接也正確。這個(gè)過程也是成為整個(gè) 程序的主要框架后面的功能在這些基礎(chǔ)上添加和修改的。 注：圖中 0~63 每個(gè)數(shù)字代表一個(gè)字節(jié)，數(shù)字表示這個(gè)字節(jié)在 BUF 緩沖區(qū)數(shù)組中的位置。 buf[12]=(buf[12]|0xf0)amp。 分析：由上圖可得到分的個(gè)位（即 fen1）在點(diǎn)陣屏的位置是“分個(gè)位顯示位置”對(duì)應(yīng)的在數(shù)組中的字節(jié)數(shù)據(jù)是 45， 29， 13， 60， 44， 28， 7 個(gè)字節(jié)的高 4 位。 通過上面的要顯示的數(shù)據(jù)的位置及內(nèi)容送入了緩存區(qū)，現(xiàn)在要顯示在 LED 屏上這個(gè)顯示分為兩 步，第一步 74HC595 移位寄存器中數(shù)據(jù)移位，第二步 行數(shù)據(jù)掃描 。 inbyte=inbyte1。 138譯碼器使能端為高電平 for(i=0。 //OE delay(1)。 在主函數(shù)中只要控制兩個(gè)點(diǎn)的位置的與和或的值就能使兩個(gè)點(diǎn)閃爍起來。0xfe。 3. 技術(shù) 簡(jiǎn)介 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)是以全球 24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 圖 GPS 系統(tǒng)空間衛(wèi)星星座 GR87 此次設(shè)計(jì)的 GPS 模塊系統(tǒng) 選擇了 采用第三代高 效能芯片高靈敏、低耗電量芯片 STAR Ⅲ 的GR87。有一點(diǎn)要注意的是，它提供了 RS232C 數(shù)據(jù)終端設(shè)備接口，這樣計(jì)算機(jī)就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用 RS232C 接口的串行設(shè)備通信了。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。 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)航軟件都遵守或者至少兼容這 個(gè)協(xié)議。 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 24 通信協(xié)議 NMEA 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（海事無線電技術(shù)委員會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)，由美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)（ NMEAThe National Marine Electronics Association）制定的一套通訊協(xié)議。可以處理計(jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備的同步管理問題。 ? 引腳 3（ RXA）：接受通道，主要接受用戶的命令 ? 引腳 4（ RXB）：輔助接受通道，用于輸入差分 ? 引腳 5（ GND）：接地端 ? 引腳 6（ RESET）：復(fù)位端 圖 GR87 外觀圖 GR87 指標(biāo) ? 最多可同時(shí)接收 20 個(gè)衛(wèi)星 ? 時(shí)間標(biāo)示： 1脈波 /秒 , GPS 時(shí)間 +/ 秒誤差 ? 晶片內(nèi)建 200,000 個(gè)衛(wèi)星追蹤運(yùn)算器 ? 運(yùn)算程序： ARM7/TDMI ? 處理速度： 50 MHZ ? 更新速率 : 1HZ ? 串口輸出精度可達(dá)微秒級(jí) ? 時(shí)間標(biāo)示： 1脈波 /秒 , GPS 時(shí)間 / 秒誤差尋星時(shí)間小于 10秒 ? 定位時(shí)間（平均值） 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 23 ? 重新抓?。? 秒 ? 熱開機(jī) ： 1 秒 ? 暖開機(jī)： 38 秒 ? 冷開機(jī)： 42 秒 硬件接口 — UART UART 傳輸結(jié)構(gòu) UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步接收 /發(fā)送裝置， UART 是一個(gè)并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在主板上，多數(shù)是 16550AFN 芯片。在未來的數(shù)年間，隨著定位手機(jī)的高速增長(zhǎng)和移動(dòng)位置服務(wù)業(yè)的展開，原先以車輛應(yīng)用為主的局面將逐步讓位給衛(wèi)星導(dǎo)航與蜂窩通信融合的定位手機(jī)。 GR87 接受 GPS 衛(wèi)星數(shù)據(jù)并且每秒發(fā)出幾種數(shù)據(jù) ， 包括： $GPGGA、 $GPRMC、 $PGRMV、 $PGRMO、 $PGRMC 等數(shù)據(jù)格式 ，因?yàn)?我們 只是顯示它的時(shí)鐘信息所以我們要從中 篩選 和時(shí)間有關(guān)的數(shù)據(jù)格式 amp。0Xfe。amp。//B SCLK1。138譯碼器使能端為低電平 SCLK0。0x80)==0x80)) RDI1。這樣就可以把數(shù)據(jù)送入想要的位置了。 buf[60]=(buf[60]|0xf0)amp。 buf[61]=(buf[61]|0xf0)amp。這樣就要重新規(guī)劃數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)組織和傳入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的算法了，用移位來把重新規(guī)劃的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)填入正確的值，并正確顯示年 月 日 時(shí) 分 Buf 緩沖區(qū)數(shù)據(jù)組織 控制點(diǎn)陣屏顯示時(shí)鐘就要知道 點(diǎn)陣屏上 每個(gè)點(diǎn)在 Buf 緩沖 區(qū) 中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)位置， 因?yàn)槲覀兯褂玫氖?32*16 的 LED 點(diǎn)陣屏，所以 Buf 緩沖 區(qū)就應(yīng)該 是一個(gè) 64 字節(jié)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，每一個(gè)字節(jié)表示 LED 屏上的 8 個(gè)點(diǎn) 如果我們要在某個(gè)位置上顯示某一個(gè)數(shù)字就把 Buf 緩沖區(qū)中對(duì)應(yīng)位置的值改成要顯示數(shù)字的編碼。這樣就影響到了數(shù)據(jù)組織問題，做到這里老師對(duì)我們提出了一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的概念，說這塊屏的顯示程序?qū)?yīng)有三部分，第一部分就是一個(gè) 64 字節(jié)的緩沖區(qū)里面是屏上的每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值，第二個(gè)部分是 4 個(gè)變量也就是屏上列分成 8 位一組的點(diǎn)鐘要現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容的值。 這 里要真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描則分為兩部分第一部分是 buf 數(shù)據(jù)緩存區(qū)的數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化，第二部分是對(duì) LED 屏的行的動(dòng)態(tài)掃 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 13 描 ?，F(xiàn)在我們把“ 1”的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)緩存區(qū)中對(duì)應(yīng)顯示的地方。這就是動(dòng)態(tài)掃描。而這里只用了 1 個(gè) 138 是用了 4953LED 驅(qū)動(dòng)芯片，一個(gè) 138 輸出信號(hào)被分成了 4 個(gè)一樣的信號(hào)連接到了每個(gè)4*8 小模塊的 LED 的陽(yáng)極上這樣 138 輸出的 4 路信號(hào)就被分成了 16個(gè)信號(hào)，這 16 個(gè)信