【文章內(nèi)容簡介】 OEM 板的輸出語句有十余種,以Garmin生產(chǎn)的GPS25LP 板為例, 其主要語句有GPALM（歷書數(shù)據(jù)）、GPGGA( GPS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù),定位數(shù)據(jù))、GPGSV（衛(wèi)星狀態(tài)） 、GPGSA 、GPRMC 、GPVTG 、PGRME 、PGRMF 、PGRMT 、PGRMV（GARMIN定義的語句,3D速度信息） 、LCGLL 、LCVTG（NMEA 標(biāo)準(zhǔn)語句）等?？赏ㄟ^GPS 串口調(diào)試軟件發(fā)送相應(yīng)的命令語句給GPS OEM 板，此后GPS OEM 板會根據(jù)設(shè)置參數(shù)決定每隔若干毫秒發(fā)送哪種或哪幾種NMEA 語句。主要的輸出語句格式如下：（1） GPS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（GGA）＄GPGGA , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ,6 , 7 , 8，9 ,M,10 ,M, 11 ,12*hh CR LF各數(shù)據(jù)區(qū)含義為:1 確定位置的世界協(xié)調(diào)時(shí)(UTC) 時(shí)間,格式為“時(shí)時(shí)分分秒秒”；2 緯度值,格式為“度度分分. 分分分分”(含前導(dǎo)0) ；3 所測緯度半球,格式為“N”或“S”(即北或南) ；4 經(jīng)度值,格式為“度度度分分. 分分分分”(含前導(dǎo)0) ；5 所測經(jīng)度半球,格式為“E”或“W”(即東或西) ；6 GPS 品質(zhì)標(biāo)識,0 = 不能定位,1 = 無差分定位,2 = 差分定位；7 定位所用衛(wèi)星數(shù)目,數(shù)值范圍00～12(含前導(dǎo)0) ；8 水平精度因子:數(shù)值范圍0. 5～99. 9 ；9 天線高度,數(shù)值范圍 9999. 9～99999. 9m；10 大地水準(zhǔn)面高度,數(shù)值范圍 999. 9～9999. 9 m；11 差分GPS 數(shù)據(jù)期,數(shù)值為從上一次有效的差分校正開始所經(jīng)歷的秒數(shù)(若無差分修正,則此項(xiàng)為空) ；12 差分站編號,數(shù)值范圍0000～1023 (含前導(dǎo)0 ,若無差分修正,則此項(xiàng)為空) 。（2）＄PGRMO，1，2*hhCRLF1語句名稱2語句模式：0=關(guān)閉1中指定的語句；1=打開1中指定的語句；2=關(guān)閉所有輸出的語句；3=打開所有的輸出語句（GPALM 語句除外）；4=恢復(fù)出廠時(shí)的語句設(shè)置。(3)推薦最小GPS/TRANSIT數(shù)據(jù)（RMC）GPRMC語句包含時(shí)間、日期、方位、速度和磁偏角等信息，基本上可以滿足一般的導(dǎo)航需求?！鏕PRMC，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11， 12*hhCRLF1 UTC 當(dāng)?shù)貢r(shí)間，hhmmss（時(shí)分秒）格式；2定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無效定位；3（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（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~ 節(jié)（前面的0也將被傳輸）；8176。~ 176。（以真北為參考基準(zhǔn)，前面的0也將傳輸）；9 UTC當(dāng)?shù)厝掌?，ddmmyy（日月年）格式；10176。~176。（地球磁場不同時(shí)間不同地點(diǎn)的偏差。前面的0也將被傳輸） ；11磁偏角方向，E（東）或W（西） ；12工作模式，A=自主，D=差分，E=評估，N=無效。 （4）GPS板設(shè)置語句（PGRMC）PGRMC語句用于設(shè)置GPS板，設(shè)置參數(shù)存儲于永久存儲器中。如果設(shè)置語句無錯(cuò)，則GPS會響應(yīng)語句，否則返回語句將顯示當(dāng)前默認(rèn)值?！鏟GRMC，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12， 13，14*hhCRLF在本文的研究中，我們只保留推薦最小GPS/TRANSIT ＄GPRMC 語句，通過串口向GPS 輸出。5 GPS OEM 板與MCS51單片機(jī)的接口電路 單片機(jī)電路MCS–51 單片機(jī)是美國Intel 公司的產(chǎn)品, 也是國內(nèi)使用較早的單片機(jī)系列之一。MCS 51 系列單片機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、功能豐富、價(jià)格低廉,在消費(fèi)電子和工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。將MCS 51 單片機(jī)作為處理器構(gòu)成的GPS 應(yīng)用系統(tǒng),具有體積小巧、使用靈活的特點(diǎn),而且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能可以根據(jù)需求的不同進(jìn)行個(gè)性化配置,其性價(jià)比十分明顯。MCS – 51 系列單片機(jī)中，各類單片機(jī)都是相互兼容的，只是引腳功能略有差異。以典型的8051產(chǎn)品為例，它屬于8位高檔單片微機(jī), 擁有強(qiáng)大的指令集、多種尋址功能, 含有并行I/O 口和全雙工串行I/O口, 支持中斷操作和中斷優(yōu)先級, 直接指令級支持乘除和位運(yùn)算操作。 1單片機(jī)的引腳圖（40腳DIP封裝）。其中有兩條主電源引腳，2條外接晶體引腳，4條控制或與其他電源復(fù)用的引腳，32條I/O引腳。 8051單片機(jī)引腳圖前已敘述，GPS 25 LP 有2組輸入輸出的串行接口（），其引腳4 TXD1 用來輸出相位信號，引腳5 RXD1 用來輸入串行差分GPS 信號。因此，單片機(jī)與OEM 板的通信線路很簡單，即將MCS 51單片機(jī)的串行口（引腳10，RXD和引腳11，TXD）與GPS25 LP 對應(yīng)的串行口進(jìn)行相應(yīng)連接即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。GPS – OEM 板上電經(jīng)過自檢后即進(jìn)入衛(wèi)星測量階段并輸出相關(guān)信息。GPS 應(yīng)用統(tǒng)的軟硬件復(fù)雜程度依其應(yīng)用場合的不同而有極大的差異,對獲取來自O(shè)EM 板的信息要求也各不相同。因此,硬件上的關(guān)鍵是單片機(jī)與OEM板的接口線路,而軟件的核心則是正確對單片機(jī)串行口進(jìn)行設(shè)置、對OEM板的進(jìn)行合理配置并提取相應(yīng)的GPS 信息。要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制系統(tǒng)，還需要配備基本的外圍電路。單片機(jī)的工作是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖的控制下一拍一拍的進(jìn)行的。這個(gè)脈沖是由單片機(jī)控制器中的時(shí)鐘電路發(fā)出的，用來產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號。8051內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，用以構(gòu)成振蕩器，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。外部時(shí)鐘振蕩脈沖由XTAL2接入后直接送至內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器，輸入端XTAL1接地。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動，因此非常重要。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路來實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 時(shí)鐘振蕩電路 按鍵復(fù)位電路 MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路 MAX232 引腳圖單片機(jī)的串行口與GPS OEM 板的聯(lián)接需要通過一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)镚PS OEM 板的串口電平是符合RS232 標(biāo)準(zhǔn)的電平，而單片機(jī)串口采用的是TTL 電平，因此需要通過電平轉(zhuǎn)換才能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)接。MAX232 芯片是一款較為常用的電平轉(zhuǎn)換芯片，可以實(shí)現(xiàn)RS232 電平與TTL 電平的雙向轉(zhuǎn)換。該芯片內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，僅需外接幾個(gè)小電容和＋5V 電源便可工作，使用十分方便。 所示。引腳說明如下：C1+、CC2+、C2:外接電容；R1IN、R2IN：兩路RS232 電平信號輸入 端，可接傳輸線；R1OUT、R2OUT：兩路轉(zhuǎn)換后的TTL 電平輸入端，可送單片機(jī)的RXD；T1IN、T2IN：兩路TTL 電平輸入端，可接單片機(jī)的TXD 端；T1OUT、T2OUT:兩路轉(zhuǎn)換后的RS232 電平信號輸出端，可接傳輸線；V+、V：分別經(jīng)電容接電源和地。一片MAX 232 內(nèi)部帶兩組電平轉(zhuǎn)換電路，在本電路擇其中一組即可。需要注意的是，在使用時(shí)串行口的發(fā)送端和接收端必須對應(yīng)使用同一組，還要注意數(shù)據(jù)的傳輸方向，注意不要將輸入輸出接口接反。GPS OEM 板與單片機(jī)通過MAX232 電平轉(zhuǎn)換的接口電路具體可見附錄1。 單片機(jī)的信息接收和處理GPS 只要處于工作狀態(tài)就會源源不斷地把接收并計(jì)算出的GPS 導(dǎo)航定位信息通過串口傳送到單片機(jī)系統(tǒng)中。假如對信息不經(jīng)處理直接送到LCD 實(shí)現(xiàn)的話，那么在屏幕上出現(xiàn)的將是從串口接收到的一長串ASCⅡ 碼字節(jié)流，這樣沒有經(jīng)過分類提取的信息是無法利用的。因此必須通過程序?qū)€(gè)人所需要的信息從接收到的字節(jié)流中提取出來，然后才能送到LCD 顯示，這樣才能做到一目了然。本文提取的信息是日期，時(shí)間，經(jīng)度和緯度信息。對GPS 信息進(jìn)行提取必須首先明確其幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)幀主要有幀頭，幀尾和幀內(nèi)數(shù)據(jù)組成。對于不同的數(shù)據(jù)幀，幀頭是不同的，主要有＄GPGGA，$GPGSV，$PGRMC等。本文只需使用$PGRMC 信息，因此我們用軟件設(shè)置OEM 板只輸出$PGRMC 即可。這樣我們就省去了判斷是何種類型的麻煩。在單片機(jī)串口收到信息后，首先判斷是否為語句引導(dǎo)頭＄，然后再接收信息內(nèi)容。在收到*字符ASCⅡ 碼后在接受兩個(gè)字節(jié)結(jié)束接收，然后根據(jù)語句表示區(qū)分出信息類別以對受到ASCⅡ 碼進(jìn)行處理顯示。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，由于GPS 輸出記錄中的ASCⅡ 碼字段位數(shù)可能隨著實(shí)際測量計(jì)算出的定位數(shù)據(jù)的不同而有所變化，因此在進(jìn)行識別，分解，解析記錄中個(gè)字段時(shí)必須以逗號分隔符，作為個(gè)字段的分割標(biāo)志，而不應(yīng)該一個(gè)字段的字符位數(shù)作為分割個(gè)字段的依據(jù)，否則將會導(dǎo)致嚴(yán)重的數(shù)據(jù)錯(cuò)位。同時(shí)需要注意的是，在處理北京時(shí)間時(shí)應(yīng)在UTC 時(shí)間上加上8 小時(shí)才是準(zhǔn)確的北京時(shí)間，在超出24 小時(shí)時(shí)應(yīng)作減24 小時(shí)處理。數(shù)據(jù)更新率為每秒一次。系統(tǒng)工作時(shí)OEM 板不斷得到新的數(shù)據(jù)，單片機(jī)不斷刷新RAM，處理完后的數(shù)據(jù)隨時(shí)送液晶顯示器顯示。6 數(shù)據(jù)的控制與顯示 液晶模塊的工作特性液晶顯示器是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB 線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的器件。一般情況下稱作液晶顯示模塊。根據(jù)顯示方式和內(nèi)容的不同，液晶顯示模塊可以分為數(shù)顯液晶模塊，液晶點(diǎn)陣字符模塊和圖形點(diǎn)陣液晶模塊三種。圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊的點(diǎn)陣像素連續(xù)排列，行和列在排列中均沒有空格。因此不僅可以顯示字符，而且還可以顯示連續(xù)完整的圖形，是目前用于單片機(jī)中的現(xiàn)實(shí)信息量最大，功能最全面的一種顯示器。另外還具有顯示質(zhì)量高，體積小，重量輕，功率消耗小，數(shù)字式接口更加簡單方便等優(yōu)點(diǎn)。在本文的設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，我們即采用型號為MGLS12032A 的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，其內(nèi)置SED 1520 控制驅(qū)動器（集行，列驅(qū)動器和控制器于一體），采用內(nèi)藏控制器直接進(jìn)行控制驅(qū)動方式。SED 1520 控制器可以直接與51 系列單片機(jī)相連，不必使用其它的接口芯片因此選擇存儲器映像方式的接口，晶液晶模塊當(dāng)做存儲器的一部分對待直接使用存儲器讀寫進(jìn)行I/O 操作。即將液晶模塊的數(shù)據(jù)