【正文】 開 始系 統(tǒng) 初 始 化接 收 G P S 數(shù) 據(jù)單 片 機(jī) 處 理 數(shù)據(jù)判 斷 G P S 數(shù) 據(jù) 是 否 有效 ？S D 卡 存 儲(chǔ) 數(shù) 據(jù)是否 圖 系統(tǒng)主程序 流程圖 SD卡讀寫模塊程序 SDV600 是內(nèi)含處理器，整合 FAT 協(xié)議，操作起來和芯片一樣，它工作狀態(tài)也是有忙有閑，所以在執(zhí)行操作時(shí)需要檢查模塊的 busy 標(biāo)志引腳，客戶處理器完全可以去做別的事，必要時(shí)判斷 busy 進(jìn)行下一步操作。 SD 卡讀寫模塊連接電路如圖 所示： 圖 SD 卡讀寫模塊電路 本模塊 工作穩(wěn)定，不挑卡，不 死 機(jī)，串口 UART 操作 (直接接任何帶串口單片機(jī) )，指令少，還可以順序存。 GPS通信波特率為 4800~19200,1 個(gè)起始位， 8 個(gè)數(shù)據(jù)位， 1 個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)位。它為 12 通道的 GPS 接收機(jī)，也就是同時(shí)可以跟蹤多達(dá) 12 顆 GPS 衛(wèi)星，從而能夠快速的定位。 在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中， GPS 接收 機(jī) 是 最 基本的組成部分，由它來接收衛(wèi)星信號(hào)，并且產(chǎn)生定位信息。 當(dāng) POR 信號(hào)或 PUC 信號(hào)發(fā)生時(shí)引起器件復(fù)位后，器件的初始化狀態(tài)為： RST/NMI 引腳配置為復(fù)位模式 、 I/O 引腳為輸入模式 、狀 態(tài)寄存器 SR 復(fù)位 、 看門狗激活進(jìn)入工作模式、 程序計(jì)數(shù)器 (PC)裝入復(fù)位向量地址 0xFFFE,微處理器從此地址開發(fā)始執(zhí)行。在系統(tǒng)中 XT2 采用 8MHz 的晶體，XT2 外接 2 個(gè) 30pF 的電容經(jīng)過 XT2IN 和 XT2OUT 連接到 MCU。單片機(jī)各功能部件的操作都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地周期性地工作。 P3OUT 是用于設(shè)置 I/O 口輸出高低電平的 。= ~BIT4。 52 腳、 53 腳為外部高頻時(shí)鐘晶振輸入端（程序中說明一般 用 XT2CLK 或HF XTAL 表示）。 64 腳 AVCC、 62 腳 AVSS 為模擬電源接口。本課題采用 的是 MSP430F149 單片機(jī)。 SD 卡讀寫模塊： SD 卡讀寫模塊內(nèi)置文件系統(tǒng)、可直接進(jìn)行文件讀寫的 SD 卡模塊，適用于 單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)方案。 $GPGSA $GPGSA A， 3， 07， 02， 26， 27， 09， 04， 15， ， ， *33,其標(biāo)準(zhǔn)格式為： $GPGSA,(1),(2),(3),(3),(3),(3),(3),(4),(5),(6),(7) (1)： 模式： M = 手動(dòng)， A = 自動(dòng)； (2)： 定位型式 1 = 未定位， 2 = 二維定位， 3 = 三維定位； (3)： PRN 數(shù)字： 01 至 32 表天空使用中的衛(wèi)星編號(hào)，最多可接收 12 顆衛(wèi)星信息； (4)： PDOP 位置精度因子 (~)； (5)： HDOP 水平精度因子 (~)； (6)： VDOP 垂直精度因子 (~)； (7)： Checksum.(檢查位 )。 GPS定位原理 GPS 系統(tǒng)的基本定位原理是：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)輸出的速度可以計(jì)算出接收機(jī)到不同衛(wèi)星的距離。 第 2 章 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方案 方案設(shè)計(jì)是系統(tǒng)完成的關(guān)鍵，其設(shè)計(jì)的合理性直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。 論文的組織結(jié)構(gòu) 本文共分為 6 個(gè)章節(jié)，以設(shè)計(jì)順序?yàn)橹骶€對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。 本課題是一個(gè)非常有創(chuàng)新的課題，同 時(shí) 具有 非常高的實(shí)用價(jià)值。隨著人們對(duì)運(yùn)輸載體的監(jiān)控、跟蹤以及智能化管理要求的提高， GPS 在中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入爆發(fā)性發(fā)展階段，蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展空間。s driving behavior norms, reduce traffic accidents, to create a harmonious, smooth traffic environment has bee an important issue for transportation and security administration faces. The main contents of this paper are: the use of GPS receivers, microcontrollers, memory devices, such as a vehicle designed to travel with positioning information recording system. Vehicle information recording system consists of a microcontroller MSP430F149 model consists of a control circuit, the information receiving circuit consists of a GPS receiver module, SD card reader module circuit. GPS receiver module receives GPS realtime data, parse through the MSP430 microcontroller, and latitude and longitude information extracted from the time needed to send through the serial port to the SD card for storage. SD card data will be created when writing txt file can be named, will receive the data stored in the named file. After several system debugging and experiments, the system can work properly designed, can achieve realtime vehicle location information records, thereby monitoring a vehicle traveling information. Keywords： GPS global positioning system。如何加強(qiáng)對(duì)車輛的管理，規(guī)范駕駛員的駕駛行為，減少交通事故的發(fā)生，營(yíng)造一個(gè)和諧、通暢的行車環(huán)境己成為交通運(yùn)輸和安全管理部門面臨的一個(gè)重要問題。 經(jīng)過多次的系統(tǒng)調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可正常工作，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛實(shí)時(shí)位置信息的記錄，從而監(jiān)控車輛的行駛信息。 而 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)自問世以來，在導(dǎo)航、定位領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭迅猛，引起 世界各界人士的關(guān)注。接收機(jī) 24h 不間斷地接收衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)參數(shù)，算出接收的三維位置、三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。 課題的主要研究?jī)?nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是基于 GPS 的車輛行駛信息記錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 主要是通過 GPS 接收模塊接受的信息通過串口傳輸?shù)?MSP430 單片機(jī)，由 單片機(jī) 進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的解析與提取，將提取的有效信息儲(chǔ)存到 SD 卡中 。第 5 章主要是系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析。地面管制部分：在地面設(shè)置的地面管制站主要任務(wù)是追蹤控制衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)，修正維護(hù)每個(gè)衛(wèi)星能 保持運(yùn)轉(zhuǎn)的個(gè)性參數(shù)，確保接收信息的可靠性。 $GPRMC $GPRMC,A,N,E,160411,A*6A,其 標(biāo)準(zhǔn)格式為： $GPRMC(1)， (2)， (3)， (4)， (5)， (6)， (7)， (8)， (9)， (10)，(11) *hh (1)： 標(biāo)準(zhǔn)定為時(shí)間格式 ； (2)： 定位狀態(tài)： A=數(shù)據(jù)可用， V=數(shù)據(jù)不能被用 ； (3)： 緯度：格式 ； (4)： 緯度區(qū)分：北半球 =N，南半球 =S； (5)： 經(jīng)度： 格式 ； (6)： 經(jīng)度區(qū)分：東半球 =E，西半球 =W； (7)： 相對(duì)位移的速度 至 ； (8)： 相對(duì)位移的方向： 至 度， 實(shí)際值 ； (9)： 日期：格式 ddmmyy； (10)： 磁極變量： 0 度到 180 度 ； (11)： 磁偏角方向， E(東 )或 W(西 )； (12)： 模式指示 (A=自主定位， D=差分， E=估算， N=數(shù)據(jù)無效 )。本研究采用的 GPS 接收機(jī)是 RCB4H，具有接收 GPS 信號(hào)、處理信號(hào)、輸出定位信息等功能。 系統(tǒng)硬件框圖 如圖 ： 圖 系統(tǒng) 硬件 框圖 系統(tǒng)電路模塊設(shè)計(jì) 對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要由四部分組成。編程開發(fā)時(shí)通過專用的編程器，可以選擇匯編或 C語(yǔ)言編程， IAR 公司為 MSP430 系列的單片機(jī)開發(fā)了專用的 C430 語(yǔ)言，可以通過 WORKBENCH 和 CSPY 直接編譯調(diào)試，使用靈活簡(jiǎn)單。 45 腳 SIMO1， 46 腳 SOMI1， 47 腳 UCLK1 的第二功能為 MSP430F149 單 片機(jī)兩路 SPI 通訊接口中的第二路。 其中 P1， P2相對(duì)于 P3， P4 ， P5， P6 還多出了 3 個(gè)寄存器 PXIE， PXIES， PXIFG，這三個(gè)寄存器是用于設(shè)置開啟 P1， P2 的外部觸發(fā)中斷使用的（其中 X 可以為 1， 2， 3，4， 5， 6）。= ~BIT4。 P3IN 是用于讀取外部輸入到該引腳，使用該寄 存器前必須將 P3DIR 置 0。 低速晶體振蕩器 (LFXTl)滿足了低功耗及使用 32． 768kHz 晶振的要求。 POR信號(hào)是器件的復(fù)位信號(hào)，此信號(hào)只有在以下的事件發(fā)生時(shí)才會(huì)產(chǎn)生： 器件上電時(shí) ： RST/NMI 引腳配置為復(fù)位模式，當(dāng) RST/NMI 引腳 產(chǎn)生 低電平時(shí)。本文實(shí)現(xiàn)了最小系統(tǒng)的基本功能，介紹了各模塊的硬件電路。目前，有很多廠商都能提供 GPS OEM 板產(chǎn)品，如 SiRF、 Conexant、 Sychip、 GARMIN 等公司。在獲取了衛(wèi)星的位置信息和測(cè)算出衛(wèi)星信號(hào)傳輸時(shí)間之后，就可算出輸出定位、導(dǎo)航和其他數(shù)據(jù)。由于 SD卡規(guī)范和 FAT規(guī)范是非常復(fù)雜，如果在項(xiàng)目中要單獨(dú)來寫這兩個(gè)規(guī)范的非常費(fèi)時(shí)和費(fèi)力，而且非常占用系統(tǒng)資源；現(xiàn)在的便攜儀采集的數(shù)據(jù)種類越來越多，數(shù)據(jù)量越來越大，而其大部分要求在計(jì)算機(jī)上備份數(shù)據(jù)或者后期用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)；而 SD 卡以其容量大，速度快，接口簡(jiǎn)單，加之配套的讀卡器便宜而發(fā)展迅速；這些主觀和客觀的因素促使項(xiàng)目中迫切要求使用 SD 卡加 FAT文件系統(tǒng)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也促使本模塊的誕生。 系統(tǒng)各部分程序 主程序 設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，一般會(huì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主程序。參數(shù)為 N字節(jié) 文件格式的文件名（ 字符串格式，即文件名以 0 結(jié)尾 ），即 8 字節(jié)的基本文件名（模塊不支持漢字編碼，字母不區(qū)分大小寫）， 3 字節(jié)擴(kuò)展名。 例： 55 AA 06 0D 00 31 32 33 34 35 36 37 38 2E 74 78 74 00 45 打開 。 0x04 該命令為主機(jī)提供保存當(dāng)前打開文件的功能，為了防止頻繁寫 SD 卡，每次送入模塊的數(shù)據(jù)先是保存在模塊的 512 字節(jié)的扇區(qū)緩沖中，所以為了防止數(shù)據(jù)丟失，完成所有數(shù)據(jù)的傳輸后，要發(fā)送保存文件命令來保存文件。 注：接收到應(yīng)答，其中 8 位任何一位不為 0，表示命令執(zhí)行失敗，原因參考位標(biāo)識(shí)。這些幀頭標(biāo)識(shí)了后續(xù)幀內(nèi)數(shù)據(jù)的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 軟件調(diào)試主要是檢查 程序編寫的 語(yǔ)法錯(cuò)誤，即能否正確編譯、單步運(yùn)行時(shí)邏輯上是否正確；然后要把程序下載單片機(jī)內(nèi)，看能否實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 預(yù)期 的功能，這一部分是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 軟件調(diào)試方法及步驟 系統(tǒng)在 IAR軟件的調(diào)試 使用該軟件進(jìn)行開發(fā)的過程為，啟動(dòng)軟件后先建立工程文件，命名并保存 到指定的文 件夾中 。具體步驟如下： (1)檢查電路連接； (2)打開 程序下載軟件； (3)設(shè)置串口； (4)裝 載生成的 .txt 文件； (5)執(zhí)行。 調(diào)試 結(jié)果與分析 給系統(tǒng)上電之后 通過 串口調(diào)試助手發(fā)送數(shù)據(jù)，硬件整體效果如圖 所示： 圖 上電 時(shí)電路 斷開電源后 取出 SD 卡插入到計(jì)算機(jī)中打開 ，可以看到創(chuàng)建的 文件。如何加強(qiáng)對(duì)車輛的管理，規(guī)范駕駛員的駕駛行為，減少交通事故的發(fā)生，營(yíng)造一個(gè)和諧、通暢的行車環(huán)境己成為交通運(yùn)輸和安全管理部門面臨的一個(gè)重要問題 而 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)自問世以來，在導(dǎo)航、定位領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭迅猛，引起世界各界人士的關(guān)注。 通過半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)，過 程雖然辛苦，但收獲頗豐。這半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間，讓我學(xué)到 很多，也成長(zhǎng)了很多，相信在電子設(shè)計(jì)這條道路上，我會(huì)越走越遠(yuǎn)。能夠走到今天，離不開老師同學(xué)們的幫助、親人朋友們的支持！感激之心拳拳，然而文字單薄，僅能承載萬(wàn)一 ! 參考文獻(xiàn) [1] 張毅剛，劉杰 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 . 20xx : 219226 [2] 周荷琴，吳秀清 .微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) [M].中國(guó)科 學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 .20xx [3] 劉建清 . 從零開始學(xué)單片機(jī)技術(shù) [M].國(guó)防工業(yè)出版社 . 20xx : 249257 [4] 楊恢先