【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線(xiàn) 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 (1) 時(shí)鐘電路 STC89C516RD+內(nèi)部有一 個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 (a) 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用 [5]。 外部方式的時(shí)鐘電路如圖 （ b） 所示， RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度 ，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。 11 （ a） 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （ b） 外部方式時(shí)鐘電路 圖 時(shí)鐘電路 (2) 復(fù)位 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng) [6]。 除 PC 之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有 影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 所示。 表 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效 時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期 (即二個(gè)機(jī)器周期 )以上。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò) 4us 才能完成復(fù)位操作。 整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào) (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào) [7]。 12 SiRF Star II GPS 信號(hào)接收模塊 該設(shè)計(jì)中 GPS 信號(hào)接收模塊所選用的是 SiRF Star II GPS 接收模塊，該模塊是由美國(guó)瑟孚科技有限公司所生產(chǎn)。 主要使用到 的引腳如圖 所示。 該 模塊具有 12 通道并行接收能力，所接收的 GPS 信號(hào)屬于民用頻段的 L1 信號(hào) （ ） ，在沒(méi)有 SA干擾的情況下平均定位誤差為 10 米，動(dòng)態(tài)速度誤差為 米 /秒，信號(hào)靈敏度達(dá)到 －142dBm，冷啟動(dòng)定位時(shí)間為 42 秒，熱啟動(dòng)時(shí)間為 38 秒，重新定位時(shí)間僅僅需要 8 秒。 圖 SiRF Star II 引腳 圖 GPS 數(shù)據(jù)輸出格式為標(biāo)準(zhǔn)的 NMEA－ 0183 標(biāo)準(zhǔn)，采集地理信息的更新速率為每 兩秒一次，地圖坐標(biāo)系為 WGS－ 84 坐標(biāo)系 [8]。 該模塊 天線(xiàn)采用的是體積小、可靠性高、靈敏度高 的微帶天線(xiàn)，該天線(xiàn)封裝在 模塊內(nèi)部 ，更進(jìn)一步的提高了整個(gè)模塊的可靠性。 該模塊實(shí)物圖如圖 所示。 13 圖 GPS 接收模塊 它的 工作電壓為 － ， 工作電流僅為 75mA， 它由 GSP2e 數(shù)字 IC、 GRF2i射頻 IC 和 GSW2 模塊化軟件組成。 GSP2e 主要集成了一個(gè)增強(qiáng)型 GPS 內(nèi)核、一個(gè) 50MHz 的 ARM7 CPU、獨(dú)立的內(nèi)部總線(xiàn)和 外部總線(xiàn) 、 1Mb EDO DRAM、高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘、 GPS 接收機(jī) 外部設(shè)備 和 2 個(gè)UART。 GRF2i 主要由片內(nèi)壓控振蕩器和基準(zhǔn)振蕩器、集成中頻濾波器 (IF)、集成 LNA 和數(shù)字接口等組成。 GSW2 模塊化軟件很容易集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中，并提供功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)環(huán)境。 SiRF Star II 除增加了中央處理器和衛(wèi)星信號(hào)追蹤引擎 , SiRF Star II在芯片組中集成了兆位存儲(chǔ)器 (DRAM) , 這個(gè) 是其它同類(lèi)產(chǎn)品的八倍。這使其不僅可執(zhí)行各項(xiàng) GPS 功能 ,還能為用戶(hù)應(yīng)用提供額外存儲(chǔ)。 將 IF 濾波器集成到射頻芯片內(nèi)而無(wú)需新增外部濾波器 , 從而進(jìn)一步降低了元件的數(shù)目并增加了可靠性。 該芯片的主要特征如表 所示。 表 SiRF Star II 主要 特征 SiRF Star II 特 點(diǎn) 功 能 用 處 信號(hào)捕捉 從有遮擋地區(qū)走出時(shí)快速重捕衛(wèi)星信號(hào) 在遮擋環(huán)境下提供更多的定位結(jié)果 信號(hào)跟蹤 跟蹤弱信號(hào)比正常信號(hào)信 改善信號(hào)可利用性，在信號(hào) 14 噪比低 20dB 衰減嚴(yán)重的地方也可定位 單衛(wèi)星定位 在短暫的僅能收到一顆衛(wèi)星的情況下定位 在信號(hào)阻塞的地區(qū)也可定位，適于車(chē)載 GPS 多級(jí) 消除 誤差 減小 GPS 反射徑帶來(lái)的誤差 使 GPS 定位準(zhǔn)確度提高到5m 差分 GPS 周期（大約 30 分鐘）更新星歷和修正時(shí)間 功率幾乎變成了以前的20%，增加使用時(shí)間 功率 分配 1s內(nèi)有 800ms 的時(shí)間接收機(jī)不工作， 僅僅有 200ms 的時(shí)間用于重捕、跟蹤、定位 工作在不想頻繁給出定位結(jié)果的情況下，節(jié)省功耗 OLED 液晶顯示模塊介紹 (1) OLED 液晶顯示模塊概述 OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管（ Organic LightEmitting Diode） ，又稱(chēng)為有機(jī)電激光 顯示（ Organic Electroluminesence Display, OELD） 。因?yàn)榫邆漭p薄、省電等特性， 因此從 2020 年開(kāi)始，這種顯示設(shè)備在 MP3 播放器上得到了廣泛應(yīng)用，而對(duì)于同 屬數(shù)碼 類(lèi)產(chǎn)品的 DC 與手機(jī)，此前只 是在一些展會(huì)上展示過(guò)采用 OLED 屏幕的工 程樣品，還并未走入實(shí)際應(yīng)用的階段。但 OLED 屏幕卻具備了許多 LCD 不可比擬 的優(yōu)勢(shì)。 目前 OLED 顯示屏廣泛用于手機(jī)、 MP工控顯示設(shè)備上，具有亮度高、顯示精 度高、功耗低等特點(diǎn) OLED 液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個(gè)中文漢字（ 16X16 點(diǎn)陣）、128 個(gè)字符（ 8X16 點(diǎn)陣）及 64X256 點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM） 。 OLED 液晶顯示模塊引腳 如圖 所示。 15 圖 OLED 液晶顯示引腳圖 管腳從左到右定義為： GND： 電源地 VCC： 供電電源 、 5V 都可以 D0： CLK 時(shí)鐘 D1： MOSI 數(shù)據(jù) RES： 復(fù)位 DC： 數(shù)據(jù) /命令 基于單片機(jī)的 GPS 硬件連接 介紹 整個(gè)硬件設(shè)計(jì)要求 GPS接收模塊輸出的信號(hào)通過(guò) 單片機(jī) STC89C5 GPS信號(hào)接收模塊、 12864液晶顯示模塊、電源相連接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。 硬件電路設(shè)計(jì) 如圖 。 16 圖 GPS硬件電路圖 17 第 四 章 基于單片機(jī)的 GPS 軟件設(shè)計(jì) GPS 數(shù)據(jù)包介紹 輸出數(shù)據(jù)格式 GPS 上電后，每隔一定的時(shí)間就會(huì)返回一定格式的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為： $信息類(lèi)型， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x 每行開(kāi)頭的字符都是‘ $’ ， 接著是信息類(lèi)型，后面是數(shù)據(jù)，以逗號(hào)分隔開(kāi)。一行 完整的數(shù)據(jù)如下： $GPRMC,A,N,E,170809,A*60 信息類(lèi)型為： GPGSV：可見(jiàn)衛(wèi)星信息 GPGLL：地理定位信息 GPRMC：推薦最小定位信息 GPVTG：地面速度信息 GPGGA： GPS 定位信息 GPGSA：當(dāng)前衛(wèi)星信息 這里我們只介紹 GPRMC 和 GPGGA 的信息（因?yàn)楹竺娼榻B的 51 單片機(jī)程序只解析 了這兩個(gè)數(shù)據(jù)包， 有興趣想研究的朋友可以解析更多的數(shù)據(jù)包出來(lái)， 但是要考慮 單片機(jī)的運(yùn)行速率， 因?yàn)? GPS 對(duì)單片機(jī)的串行輸入會(huì)使單片機(jī)產(chǎn)生很多的串行中 斷單片機(jī)要花很多時(shí)間處理。 如需更多的數(shù)據(jù)包格式介紹請(qǐng)查找 NMEA 0183 協(xié)議 的資料） GPRMC 數(shù)據(jù)詳解： 18 $GPRMC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12*hh 1 UTC 時(shí)間， hhmmss(時(shí)分秒 )格式 2 定位狀態(tài)， A=有效定位， V=無(wú)效定位 3 緯度 (度分 )格式 (前面的 0 也將被傳輸 ) 4 緯度半球 N(北半球 )或 S(南半球 ) 5 經(jīng)度 (度分 )格式 (前面的 0 也將被傳輸 ) 6 經(jīng)度半球 E(東經(jīng) )或 W(西經(jīng) ) 7 地面速率 (~ 節(jié)，前面的 0 也將被傳輸 ) 8 地面航向 (~ 度，以真北為參考基準(zhǔn)，前面的 0 也將被傳輸 ) 9 UTC 日期， ddmmyy(日月年 )格式 10 磁偏角 (~ 度，前面的 0 也將被傳輸 ) 11 磁偏角方向， E(東 )或 W(西 ) 12 模式指示 (僅 NMEA0183 版本輸出， A=自主定位， D=差分， E=估算， N= 數(shù)據(jù)無(wú)效 ) 解析內(nèi)容： ，這個(gè)是格林威治時(shí)間，是世界時(shí)間（ UTC） ，我們需要把它轉(zhuǎn)換成北京時(shí)間 （ BTC） ， BTC 和 UTC 差了 8 個(gè)小時(shí)，要在這個(gè)時(shí)間基礎(chǔ)上加 8 個(gè)小時(shí) 。 ，在接收到有效數(shù)據(jù)前，這個(gè)位是‘ V’ ，后面的數(shù)據(jù)都為空，接到有效 數(shù)據(jù)后，這個(gè)位是‘ A’ ，后面才開(kāi)始有數(shù)據(jù)。 ，我們需要把它轉(zhuǎn)換成度分秒的格式，計(jì)算方法： 如接收到的緯度是： / 100 = 可以直接讀出 45 度 – 45 * 100 = 可以直接讀出 46 分 – 46 = * 60 = 讀出 24 秒 所以緯度是： 45 度 46 分 24 秒。 19 ，這個(gè)位有兩種值‘ N’ （北緯）和‘ S’ （南緯） ，這個(gè)位有兩種值‘ E’ （東經(jīng)）和‘ W’ （西經(jīng)） ， 這個(gè)速率值是 海里 /時(shí)， 單位是節(jié)， 要把它轉(zhuǎn)換成千米 /時(shí)， 根據(jù)： 1 海里 = 公里，把得到的速率乘以 。 ，指的是偏離正北的角度 ，這個(gè)日期是準(zhǔn)確的，不需要轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)詳解 ： $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*xxCR LF $GPGGA：起始引導(dǎo)符及語(yǔ)句格式說(shuō)明 (本句為 GPS 定位數(shù)據(jù) )； 1UTC 時(shí)間，格式為 ； 2緯度，格式為 (第一位是零也將傳送 )； 3緯度半球， N 或 S(北緯或南緯 ) 4經(jīng)度，格式為 (第一位零也將傳送 )； 5經(jīng)度半球， E 或 W(東經(jīng)或西經(jīng) ) 6定位質(zhì)量指示， 0=定位無(wú)效， 1=定位有效； 7使用衛(wèi)星數(shù)量，從 00 到 12(第一個(gè)零也將傳送 ) 8水平精確度， 到 9天線(xiàn)離海平面的高度， 到 米 M 指單位米 10大地水準(zhǔn)面高度， 到 米 M 指單位米 11差分 GPS 數(shù)據(jù)期限 (RTCM SC104)，最后設(shè)立 RTCM 傳送的秒數(shù)量 12差分參考基站標(biāo)號(hào)，從 0000 到 1023(首位 0 也將傳送 )。 20 使用 軟件通過(guò)電腦測(cè)試 GPS 。 首先介紹測(cè)試前的準(zhǔn)備（ TTL 轉(zhuǎn)接板） GPS 的工作模式是 電源通電即從其 TXA 腳上輸出 NMEA 格式的數(shù)據(jù)包（剛啟 動(dòng)和沒(méi)有信號(hào)的情況下數(shù)據(jù)包是無(wú)效的）因此使用時(shí)只需要給 GPS 提供 5V 供電 并將 GPS 的 TXA 引腳接到單片機(jī)或者 TTL 轉(zhuǎn) USB 小板 （或者 TTL 轉(zhuǎn) DB9 小板） 的 RXD 上就行，而 GPS 的 RXA（ RXD）引腳則用不上 硬件準(zhǔn)備 使用串口助手測(cè)試 GPS 時(shí)需要有 TTL 轉(zhuǎn) USB 或者 TTL 轉(zhuǎn) DB9 的轉(zhuǎn)接小板 （帶 DB9 口的可不使用轉(zhuǎn)接板，但是部分 GPS 的 DB9 口是針座的 （公頭），因?yàn)樵O(shè) 計(jì)的時(shí)候主要是為了兼容單片機(jī)及 ARM 開(kāi)發(fā)板，由于臺(tái)式機(jī)上的 DB9 串口座也 是公頭的，因此需要一根母對(duì)母的串口線(xiàn)來(lái)連接 GPS 與電腦），本店有 TTL 轉(zhuǎn) USB 小板 由于 51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板下載電路是通過(guò) RS232 轉(zhuǎn) TTL 的 MAX232 （或者 是 STC232）芯片或者是 USB 轉(zhuǎn) TTL 的 PL2303 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的，因此可以借用該 電路實(shí)現(xiàn) GPS 與電腦的通信。 拔下開(kāi)發(fā)板電源