【文章內容簡介】 程定時 /計數器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設置睡眠和喚醒功能 (1) 時鐘電路 STC89C516RD+內部有一 個用于構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。時鐘可以由內部方式產生或外部方式產生。內部方式的時鐘電路如圖 (a) 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。定時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，電容值的大小可對頻率起微調的作用 [5]。 外部方式的時鐘電路如圖 （ b） 所示， RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度 ，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。片內時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機使用。 11 （ a） 內部方式時鐘電路 （ b） 外部方式時鐘電路 圖 時鐘電路 (2) 復位 復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新啟動 [6]。 除 PC 之外，復位操作還對其他一些寄存器有 影響，它們的復位狀態(tài)如表 所示。 表 一些寄存器的復位狀態(tài) 寄存器 復位狀態(tài) 寄存器 復位狀態(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 引腳是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效 時間應持續(xù) 24 個振蕩周期 (即二個機器周期 )以上。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過 4us 才能完成復位操作。 整個復位電路包括芯片內、外兩部分。外部電路產生的復位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內復位電路在每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內部復位操作所需要的信號 [7]。 12 SiRF Star II GPS 信號接收模塊 該設計中 GPS 信號接收模塊所選用的是 SiRF Star II GPS 接收模塊，該模塊是由美國瑟孚科技有限公司所生產。 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 信號屬于民用頻段的 L1 信號 （ ） ，在沒有 SA干擾的情況下平均定位誤差為 10 米，動態(tài)速度誤差為 米 /秒，信號靈敏度達到 －142dBm，冷啟動定位時間為 42 秒，熱啟動時間為 38 秒，重新定位時間僅僅需要 8 秒。 圖 SiRF Star II 引腳 圖 GPS 數據輸出格式為標準的 NMEA－ 0183 標準，采集地理信息的更新速率為每 兩秒一次，地圖坐標系為 WGS－ 84 坐標系 [8]。 該模塊 天線采用的是體積小、可靠性高、靈敏度高 的微帶天線，該天線封裝在 模塊內部 ，更進一步的提高了整個模塊的可靠性。 該模塊實物圖如圖 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 數字 IC、 GRF2i射頻 IC 和 GSW2 模塊化軟件組成。 GSP2e 主要集成了一個增強型 GPS 內核、一個 50MHz 的 ARM7 CPU、獨立的內部總線和 外部總線 、 1Mb EDO DRAM、高精度實時時鐘、 GPS 接收機 外部設備 和 2 個UART。 GRF2i 主要由片內壓控振蕩器和基準振蕩器、集成中頻濾波器 (IF)、集成 LNA 和數字接口等組成。 GSW2 模塊化軟件很容易集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中，并提供功能強大的開發(fā)環(huán)境。 SiRF Star II 除增加了中央處理器和衛(wèi)星信號追蹤引擎 , SiRF Star II在芯片組中集成了兆位存儲器 (DRAM) , 這個 是其它同類產品的八倍。這使其不僅可執(zhí)行各項 GPS 功能 ,還能為用戶應用提供額外存儲。 將 IF 濾波器集成到射頻芯片內而無需新增外部濾波器 , 從而進一步降低了元件的數目并增加了可靠性。 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 功 能 用 處 信號捕捉 從有遮擋地區(qū)走出時快速重捕衛(wèi)星信號 在遮擋環(huán)境下提供更多的定位結果 信號跟蹤 跟蹤弱信號比正常信號信 改善信號可利用性，在信號 14 噪比低 20dB 衰減嚴重的地方也可定位 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 在信號阻塞的地區(qū)也可定位，適于車載 GPS 多級 消除 誤差 減小 GPS 反射徑帶來的誤差 使 GPS 定位準確度提高到5m 差分 GPS 周期（大約 30 分鐘）更新星歷和修正時間 功率幾乎變成了以前的20%，增加使用時間 功率 分配 1s內有 800ms 的時間接收機不工作， 僅僅有 200ms 的時間用于重捕、跟蹤、定位 工作在不想頻繁給出定位結果的情況下，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，即有機發(fā)光二極管（ Organic LightEmitting Diode） ，又稱為有機電激光 顯示（ Organic Electroluminesence Display, OELD） 。因為具備輕薄、省電等特性， 因此從 2020 年開始，這種顯示設備在 MP3 播放器上得到了廣泛應用，而對于同 屬數碼 類產品的 DC 與手機，此前只 是在一些展會上展示過采用 OLED 屏幕的工 程樣品，還并未走入實際應用的階段。但 OLED 屏幕卻具備了許多 LCD 不可比擬 的優(yōu)勢。 目前 OLED 顯示屏廣泛用于手機、 MP工控顯示設備上，具有亮度高、顯示精 度高、功耗低等特點 OLED 液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置 8192 個中文漢字（ 16X16 點陣）、128 個字符（ 8X16 點陣）及 64X256 點陣顯示 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 時鐘 D1： MOSI 數據 RES： 復位 DC： 數據 /命令 基于單片機的 GPS 硬件連接 介紹 整個硬件設計要求 GPS接收模塊輸出的信號通過 單片機 STC89C5 GPS信號接收模塊、 12864液晶顯示模塊、電源相連接實現(xiàn)系統(tǒng)功能。 硬件電路設計 如圖 。 16 圖 GPS硬件電路圖 17 第 四 章 基于單片機的 GPS 軟件設計 GPS 數據包介紹 輸出數據格式 GPS 上電后，每隔一定的時間就會返回一定格式的數據，數據格式為： $信息類型， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x 每行開頭的字符都是‘ $’ ， 接著是信息類型，后面是數據，以逗號分隔開。一行 完整的數據如下： $GPRMC,A,N,E,170809,A*60 信息類型為： GPGSV：可見衛(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：當前衛(wèi)星信息 這里我們只介紹 GPRMC 和 GPGGA 的信息（因為后面介紹的 51 單片機程序只解析 了這兩個數據包， 有興趣想研究的朋友可以解析更多的數據包出來， 但是要考慮 單片機的運行速率， 因為 GPS 對單片機的串行輸入會使單片機產生很多的串行中 斷單片機要花很多時間處理。 如需更多的數據包格式介紹請查找 NMEA 0183 協(xié)議 的資料） GPRMC 數據詳解： 18 $GPRMC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12*hh 1 UTC 時間， hhmmss(時分秒 )格式 2 定位狀態(tài)， A=有效定位， V=無效定位 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 經度 (度分 )格式 (前面的 0 也將被傳輸 ) 6 經度半球 E(東經 )或 W(西經 ) 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，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= 數據無效 ) 解析內容： ，這個是格林威治時間，是世界時間（ UTC） ，我們需要把它轉換成北京時間 （ BTC） ， BTC 和 UTC 差了 8 個小時，要在這個時間基礎上加 8 個小時 。 ，在接收到有效數據前，這個位是‘ V’ ，后面的數據都為空，接到有效 數據后，這個位是‘ A’ ，后面才開始有數據。 ，我們需要把它轉換成度分秒的格式，計算方法： 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 ，這個位有兩種值‘ N’ （北緯）和‘ S’ （南緯） ，這個位有兩種值‘ E’ （東經）和‘ W’ （西經） ， 這個速率值是 海里 /時， 單位是節(jié)， 要把它轉換成千米 /時， 根據： 1 海里 = 公里，把得到的速率乘以 。 ，指的是偏離正北的角度 ，這個日期是準確的，不需要轉換 數據詳解 ： $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*xxCR LF $GPGGA：起始引導符及語句格式說明 (本句為 GPS 定位數據 )； 1UTC 時間，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經度，格式為 (第一位零也將傳送 )； 5經度半球， E 或 W(東經或西經 ) 6定位質量指示， 0=定位無效， 1=定位有效； 7使用衛(wèi)星數量，從 00 到 12(第一個零也將傳送 ) 8水平精確度， 到 9天線離海平面的高度， 到 米 M 指單位米 10大地水準面高度， 到 米 M 指單位米 11差分 GPS 數據期限 (RTCM SC104)，最后設立 RTCM 傳送的秒數量 12差分參考基站標號，從 0000 到 1023(首位 0 也將傳送 )。 20 使用 軟件通過電腦測試 GPS 。 首先介紹測試前的準備（ TTL 轉接板） GPS 的工作模式是 電源通電即從其 TXA 腳上輸出 NMEA 格式的數據包（剛啟 動和沒有信號的情況下數據包是無效的）因此使用時只需要給 GPS 提供 5V 供電 并將 GPS 的 TXA 引腳接到單片機或者 TTL 轉 USB 小板 （或者 TTL 轉 DB9 小板） 的 RXD 上就行，而 GPS 的 RXA（ RXD）引腳則用不上 硬件準備 使用串口助手測試 GPS 時需要有 TTL 轉 USB 或者 TTL 轉 DB9 的轉接小板 （帶 DB9 口的可不使用轉接板，但是部分 GPS 的 DB9 口是針座的 （公頭），因為設 計的時候主要是為了兼容單片機及 ARM 開發(fā)板，由于臺式機上的 DB9 串口座也 是公頭的，因此需要一根母對母的串口線來連接 GPS 與電腦），本店有 TTL 轉 USB 小板 由于 51 單片機開發(fā)板下載電路是通過 RS232 轉 TTL 的 MAX232 （或者 是 STC232）芯片或者是 USB 轉 TTL 的 PL2303 芯片來實現(xiàn)轉換的，因此可以借用該 電路實現(xiàn) GPS 與電腦的通信。 拔下開發(fā)板電源