【正文】 GPS接收機根據(jù) NMEA0183協(xié)議的標準規(guī)范，將位置、速度等信息通過串口傳送到 PC機、 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，它可以在計算機需要處理數(shù)據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲 16 字節(jié)數(shù)據(jù)，而通常的 UART 是 8它是用于控制計算機與串行設(shè)備的芯片。在行業(yè)總產(chǎn)值中，運營服務(wù)的份額也會逐步加大。GPRMC。 buf[20]=buf[20]amp。timer16_0_counter=100) shanshuo=0。 //SCLK OE1。 //OE=1。 else RDI0。 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計 大 賽 17 Y N 別的位置也可以用同樣的方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。((numcode[7* fen1+6]4)|0x0f)。((numcode[7* fen1+2]4)|0x0f)。 下圖是我們定義時間的年、月、日、時、分在點陣屏上的顯示位置和 Buf 緩沖區(qū)對應(yīng)關(guān)系。第三個部分就是掃描輸出程序，這個程序只需要掃描 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 個變量在字庫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 點陣屏顯示設(shè)計 思路 程 控制 LED 亮滅 的設(shè)計 過程 首先我們是先通過看對 P10 LED 點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 138 選擇的是 4*8 的第一行，這時在要顯示的 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。后面還會詳細解釋。這樣行就能全部控制了。 LPCXpresso 開發(fā)平臺基于功能強大的 Eclipse 集成開發(fā)環(huán)境（ IDE）工具，擁有由恩智浦設(shè)計的全新、直觀的用戶界面、針對 CortexM0 優(yōu)化的編譯器和函數(shù)庫、 LPCLink JTAG/SWD 調(diào)試探針和目標板， 同時具有 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、快速點擊導航變量和函數(shù)定義及聲明的高級功能， 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體和恩智浦半導體。 基于 GPS 授時的點陣 LED 屏顯示時鐘 就是利用 GR87 接收衛(wèi)星上 “原子鐘 ”精確 的 時間信號傳送給 LPC11C24,經(jīng) 過 LPC11C24 處理后 發(fā)往 點陣 LED 顯示屏并顯示出時間。 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計 大 賽 第 九 屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式 物聯(lián)網(wǎng) 設(shè)計大賽 作品設(shè)計報告 基于 GPS 授時 的 點陣 LED 屏顯示 時鐘 A LED Clock Based on GPS 設(shè) 計 報 告 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計 大 賽 1 摘 要 本設(shè)計采用了大賽指定硬件開發(fā)平臺： NXP LPC11C24FB(ARM CortexM0 微控制器 )，設(shè)計了 GPS 授時的點陣 LED 屏 時鐘 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，耗電量僅 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)動電路 列 驅(qū)動電路 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計 大 賽 7 具有高于 45DMIPS 處理能力的 LPC11C24 為 CAN 節(jié)點提供了強有力的信息和數(shù)據(jù)處理能力。 LPCXpresso 的項目建立 1．打開 LPCxpresso 軟件彈出 workspace launcher 對話框選擇項目要放的文件夾 FILEnewproject 彈出 new project 對話框選擇 LPCxpresso c project?next 再選擇 lpc 11xx? c progect –next ?在 project neme 中輸入項目名稱 ?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制到 SRC 文件夾下就可以了 點陣 LED 屏 顯示模塊 這次 我們選用的是 P10 LED 成品屏。因為 屏上 4*8 小模塊都配了一個 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)進入 595 中。 LED 點陣 屏的動態(tài)掃描 原理 通過上面已經(jīng)可以把一個點點亮了，接下來就是要在屏幕上顯示要顯示的內(nèi)容了。這時在要顯示的 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 路并給通過單片機控制 LED 點陣屏，寫了幾個程序發(fā)現(xiàn) LED 點陣屏上一直不亮，就考慮是否是硬件出了問題，但是經(jīng)過測試后發(fā)現(xiàn) LED 屏的正負極是有 +5V 電壓的，并且 LED 的引腳同 51 單片機的連接也正確。這個過程也是成為整個 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 每個數(shù)字代表一個字節(jié)，數(shù)字表示這個字節(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位（即 fen1）在點陣屏的位置是“分個位顯示位置”對應(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)中只要控制兩個點的位置的與和或的值就能使兩個點閃爍起來。0xfe。 3. 技術(shù) 簡介 GPS 導航系統(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航定位系統(tǒng)。 圖 GPS 系統(tǒng)空間衛(wèi)星星座 GR87 此次設(shè)計的 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。有一點要注意的是，它提供了 RS232C 數(shù)據(jù)終端設(shè)備接口，這樣計算機就可以和調(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，可以實現(xiàn)全雙工傳輸和接收。 NMEA0183協(xié)議是 GPS接收機應(yīng)當遵守的標準協(xié)議，也是目前 GPS接收機上使用最廣泛的協(xié)議，大多數(shù)常見的 GPS接收機、 GPS數(shù)據(jù)處理軟件、導航軟件都遵守或者至少兼容這 個協(xié)議。 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計 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)）導航設(shè)備中建立統(tǒng)一的 BTCM（海事無線電技術(shù)委員會）標準，由美國國家海洋電子協(xié)會（ NMEAThe National Marine Electronics Association）制定的一套通訊協(xié)議?？梢蕴幚碛嬎銠C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）：復位端 圖 GR87 外觀圖 GR87 指標 ? 最多可同時接收 20 個衛(wèi)星 ? 時間標示： 1脈波 /秒 , GPS 時間 +/ 秒誤差 ? 晶片內(nèi)建 200,000 個衛(wèi)星追蹤運算器 ? 運算程序： ARM7/TDMI ? 處理速度： 50 MHZ ? 更新速率 : 1HZ ? 串口輸出精度可達微秒級 ? 時間標示： 1脈波 /秒 , GPS 時間 / 秒誤差尋星時間小于 10秒 ? 定位時間（平均值） 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計 大 賽 23 ? 重新抓?。? 秒 ? 熱開機 ： 1 秒 ? 暖開機： 38 秒 ? 冷開機： 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，隨著定位手機的高速增長和移動位置服務(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)星導航與蜂窩通信融合的定位手機。 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 ，因為 我們 只是顯示它的時鐘信息所以我們要從中 篩選 和時間有關(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 分 Buf 緩沖區(qū)數(shù)據(jù)組織 控制點陣屏顯示時鐘就要知道 點陣屏上 每個點在 Buf 緩沖 區(qū) 中對應(yīng)的存儲位置， 因為我們所使用的是 32*16 的 LED 點陣屏，所以 Buf 緩沖 區(qū)就應(yīng)該 是一個 64 字節(jié)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，每一個字節(jié)表示 LED 屏上的 8 個點 如果我們要在某個位置上顯示某一個數(shù)字就把 Buf 緩沖區(qū)中對應(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，做到這里老師對我們提出了一個數(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 64 字節(jié)的緩沖區(qū)里面是屏上的每個點對應(yīng)的值，第二個部分是 4 個變量也就是屏上列分成 8 位一組的點鐘要現(xiàn)實的內(nèi)容的值。 這 里要真正實現(xiàn)動態(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)的動態(tài)變化，第二部分是對 LED 屏的行的動態(tài)掃 全 國 大 學 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計 大 賽 13 描 。現(xiàn)在我們把“ 1”的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)緩存區(qū)中對應(yīng)顯示的地方。這就是動態(tài)掃描。而這里只用了 1 個 138 是用了 4953LED 驅(qū)動芯片，一個 138 輸出信號被分成了 4 個一樣的信號連接到了每個4*8 小模塊的 LED 的陽極上這樣 138 輸出的 4 路信號就被分成了 16個信號，這 16 個信