【正文】 ...................................... 28 GPS 的串行 I/O 口傳輸 ........................................................................................ 29 串行 I/O 口簡介 ................................................................................................. 29 串行 I/O 口工作方式 ......................................................................................... 29 5 實物調(diào)試 .................................................................................................................. 32 軟硬件測試 ........................................................................................................... 32 實物照片 ............................................................................................................... 32 6 總結與展望 .............................................................................................................. 34 總結 ....................................................................................................................... 34 展望 ....................................................................................................................... 34 參考資料 ..................................................................................................................... 35 附錄 A 部分單片機程序及注釋 ................................................................................ 36 附錄 B 系統(tǒng)設計過程中的調(diào)試工具 ........................................................................ 55 畢業(yè)論文數(shù)據(jù)集 ......................................................................................................... 56 1 1 緒論 研究背景 四軸飛行器 要完成各種任務就需要人工無線電遙控導航或 者 自主導航。 國內(nèi)外四軸飛行器自主導航系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)外飛行器的發(fā)展和應用 2020 年 5 月 21 日， 一 臺叫做 “旋翼飛行機器人”的空中多功能自主飛行機器人在 中國 中科院沈陽自動化研究所研制成功，并 在災害 搜救 的實際測試中取得很好的效果 ， 并已經(jīng) 小批量 地 投入生產(chǎn)。其 AAHRS(高度、姿態(tài)和航向參考系統(tǒng) )使用了如下幾種傳感器：加速計、陀螺儀、磁力計、氣壓計、濕度計、溫度計。 1958 年 12 月，美國為了給在北極的核潛艇提供精確的導航定位，美國海軍聯(lián)合詹姆斯而且從大地測量學來看，由于它的定位速度慢，測站平均觀測 2天，精度較低，只有 35 米的單點定位精度和約為 1 米相對定位精度，所以，該系統(tǒng)很難運作在大地測量學和地球動力學研究方面。 第三階段：實用組網(wǎng)。與 PC 機的通信，采用的是串行異步通信方式，從單片機 TXD 和 RXD端的 TTL 電平到 PC 機的標準 RS232 電平的轉換，系統(tǒng)采用美信公司的 MAX232 芯片。 在選擇 空閑模式時會將 CPU 凍結 ，但 是數(shù)據(jù)存儲器 、定時器 以及 中斷系統(tǒng)和串口 卻 仍然 在 工作。外部 的 程序 存儲器和 數(shù)據(jù)存儲器 也能使用 P0口 ， 同時 P0口 也 可以 作為成 數(shù)據(jù) 的 低八位 地址 。在給出地址“ 1”時， 由于自身提供 上拉 電阻 ， 在 對八位外部地 址數(shù)據(jù)存儲器進行 寫或讀的操作 時， P2 口輸出 的為它的 SFR 里的 內(nèi)容。 在 加密方式 為 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。另外，略微拉高該引腳 時， 如果微處理器在執(zhí)行 ALE 外部狀態(tài)禁止， 則 置位無效。以下是它的一些參數(shù)： L1()接收頻率； 工作溫度： 40℃至 +85℃； 輸出資料格式： NMEA0183()； 啟動時間 (TTFF)：熱啟動： 1 秒；溫啟動： 33 秒；冷啟動： 36 秒； 敏感性： 159dBm。這些影響 GPS定位精度的因素可分為以下四大類： (1)SA 誤差 是 影響 GPS 定位誤差的最主要因素。為了保證 衛(wèi)星 時鐘精度， GPS 衛(wèi)星均采用高精度原子鐘， 但誤差總是存在的， 它們 和 GPS 標準時之間的偏差和漂移和漂移總量在 1ms～ 以內(nèi)，由此引起的等效誤差將達到 300km～30km。//經(jīng)度數(shù)據(jù) unsigned char GPS_latitude_dir[3]。//時間數(shù)據(jù) 2 unsigned char GPS_mode[3]。數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理流程圖如下圖所示： 17 圖 31 GPS 數(shù)據(jù)讀取流程圖 18 LCD 模塊 11264 點陣液晶 LCD 顯示原理： 在數(shù)字電路中所有的數(shù)據(jù)都是 通過二進制的 0 和 1 保存 。 DDF 的狀態(tài) 由 指令 DISPLAY ON 和DISPLAYOFF 以及 RST 復位 信號控制的。當完成一行掃描 時 ， 這個 地址計數(shù)器 將加上一 ， 這是指針將指向加一后的地址，也就是下一行地址。 20 漢字字模的建立 因為我們現(xiàn)在需要的漢字量很少，所以可以使用一些字模提取軟件自己制作所需的字模。0x0f))。 Write_LCD_cmd(0xb0+Y*2+1)。 23 Cl_addr=X*8。 Write_LCD_cmd(0xb0+Y*2)。//寫入高 8 位部分數(shù)據(jù) for(i=0。 短按 k2→短按 k1：記錄當前坐標作為導航目的地 (Flag=4)。若目標點在起飛點的右上方，則先 45176。 它只需要串行時鐘線 (SCL)和串行數(shù)據(jù)線 (SDA)這兩條線即可在連接于總線上的器件之間傳送信息，也 是微電子通信控制領域采用 極廣泛 的一種總線標準。 28 I2C 總線數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)發(fā)送的 格式 SDA 線上必須 發(fā)送 8 位 的 字節(jié) 數(shù)據(jù) ，每個字節(jié)后 跟上 一個響應位 ， 每次傳輸發(fā)送的字節(jié)數(shù)量 的多少卻沒有被限定 。從機使數(shù)據(jù)線保持高電平，主機產(chǎn)生一個停止或重復起始條件。i++) { if(Wr_datamp。串行端口有一個在 SFR 里 字節(jié)地址為 99H 的 數(shù)據(jù)寄存器 ，在 頭文件中定義為 SBUF，這個 寄存器 可以執(zhí)行發(fā)送命令，也可以執(zhí)行接收命令 。 CPU 在讀 SBUF 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。它的各 個位的具體定義如下 : 表 4－ 1串行口控制寄存器 SCON (MSB) (LSB) SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0、 SM1 為串行口工作模式設置位，這樣兩位可以對應進行四種模式的設置。如果在一個電路中接收和發(fā)送引腳 ， 都和上位機相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當要求在處理 的 子程序不允許串口被上位機來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個子程序的開始處 加入 REM=0 來禁止接 31 收，在子程序結束處加入 REM=1 再次打開串口接收。有一些初學的朋友認為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標準 9600 會被誤認為每秒種可以傳送 9600 個字節(jié)，而實際上它是指每秒可以傳送 9600 個二進位，而一個字節(jié)要 8 個二進位，如用串口模式 1 來傳輸那么加上起始位和停止位，每個數(shù)據(jù)字節(jié)就 要占用 10 個二進位， 9600 波特率用模式 1 傳輸時，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是 9600/10等以 960 字節(jié)。通常會使用定時器 1 在 模式 2 下 工作 ，這時定時值 為 8 位的，其中 TL1 做為計數(shù)， TH1 做為自動重裝值， 在模式 2 下 ，定時器 如 溢出， TL1 將被賦以 TH1 的值 ， 重開中斷后將 再次開始計數(shù)，這樣可以 減少命令執(zhí)行時間的影響 ， 達到更精 確 計時的目的 。 TI=0。 ES=1。在陰雨天，系統(tǒng)的信號接收較晴天差。 PCON=0x00。 上式中的 “ 計數(shù)速率 ”由 晶頻 頻率決定 ，在 51 芯 片中 ， 定時器啟動后每 隔 一個機器周期 就會 使定時寄存器 高 8 位 的值加 上 1，一個機器周期等于十二個振蕩周期，所以可以得知 51 系列 芯片的計數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的 1/12，一個 12M的晶振用在 51 芯片上，那么 51 的計數(shù)速率就為 1M。模式 2 的波特率是固定在 fosc/64或 fosc/32，具體用那一種就取決于 PCON 寄存器中的 SMOD 的值 ，如 SMOD 為 0，波特率為 focs/64,SMOD 為 1，波特率為 focs/32。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機通信中這一位則用于表示是數(shù)據(jù)幀還是地址幀。 表 4－ 2串行口工作模式設置 SM0 SM1 模式 功能 波特率 0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12 0 1 1 8位 UART 可變 1 0 2 9位 UART fosc/32或 fosc/64 1 1 3 9位 UART 可變 在這里只 說明最常用的模式 1，表中的 fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振頻率。操作 SBUF 寄存器的方法則很簡單，只要把這個99H 地址用關鍵字 SFR 定義為一個變量就可 以對其進行讀寫操作了，如 SFR SBUF=0x99； 當然你也可以用其它的名稱。在一定條件下， 當對 SBUF 寫入數(shù)據(jù) 的同時單片機 就啟動了發(fā)送 命令 ；讀SBUF 就啟動了接收 命令 。 else LCD_DAT_L()。從機發(fā)送器必須釋放數(shù)據(jù)線，允許 主機產(chǎn)生一個停止或重復起始條件。 應答響應 響應 是 傳輸數(shù)據(jù) 的必要條件 ， 由 主機 來 產(chǎn)生相關的響應時鐘脈沖。 I2C 總線 相關 術語 發(fā)送器： 向 總線的器件發(fā)送 元件 ； 接收器：接收從總線 發(fā)來的 數(shù)據(jù) 的元件 ； 主機： 可以 發(fā)送 和 產(chǎn)生時鐘信號 以及 終止發(fā)送的 初始化元件 ； 多主機：同時有多于一個主機嘗試控制總線但不破壞傳輸； 仲裁： 當 多個主機嘗試同時控制總線 時使 控制總線 只被允許一個 并使 數(shù)據(jù)在傳輸 過程中保持完整的過程； 同步： 連接的元件對 時鐘信號 進行 同步的過程 ； 27 I2C 總線位傳輸 I2C 總線 上 連接的 元 件有 著 不同 類型 的 制造 工藝 ，如 NMOS、 CMOS 以及 雙極性等 ，邏輯 0(低 電平 )和邏輯 1(高 電平 )并不 固定的，它由電 源 VCC 的 以及 相關 的 電平?jīng)Q定，每 次總線上 傳輸一 位 數(shù)據(jù)位就 會有產(chǎn)生 一個時鐘脈沖。 圖 410 單個目標點的行 走方向 當設置多個目標點是，可近似直線飛至目標點，目標點設置越多則直線越平滑。 短按 k2→短按 k1→短按 k2→ 長按 k2：退出導航，回到主界面 (Flag=0)。i++) Write_LCD_dat(*p++)。i8。nchar_count。i16。//寫入低 8 位部分數(shù)據(jù) for(i=0。再調(diào)用如下子程序輸出漢字： void disp_char_Chinese(unsigned char Y,unsigned char X,unsigned char*ptr,unsigned char char_count) { unsigned char Cl_addr,i,n。 所以 ， DISPLAY START LINERST 指令 將控制 顯示屏幕的起始行 顯示 ， 也就是 DDRAM 里 的 顯示數(shù)據(jù) 從哪一行開始在屏幕的第一 列進行顯示 輸出 。 BF 為高電平時 表示模塊 正