【文章內(nèi)容簡介】 輸給液晶現(xiàn)實器進(jìn)行顯示。 液晶顯示模塊 該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊做比較的話，不僅硬件電路結(jié)構(gòu)簡潔，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊， LCD1602 的程序流程圖如圖 所示。 L C D 初始化開始清顯示 R A M 區(qū)置顯示行初值 ， 顯示指針指向第一行待顯示數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)顯示在指定區(qū)域中調(diào)整指針 ， 指向 L C D 的下一行顯示結(jié)束否結(jié)束YN 基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 7 圖 LCD1602 的程序流程圖 采用 LCD1602 液晶顯示模塊可以很好的顯示由 GPS 模塊接收采集到的信息，使觀察者可以清晰的得到信息內(nèi)容，而且該模塊低功耗、價格便宜、體積小，適合于本設(shè)計的要求。 GPS 模塊 當(dāng) GPS 接受信號后，保護(hù)現(xiàn)場，改變正在工作狀態(tài)，或者剛開始工作的狀態(tài)，判斷是否接受中斷為 1，在程序設(shè)計中，非零即為真，然后清除上一次的中斷標(biāo)志，接受單片機(jī)中緩存區(qū)的數(shù)據(jù)，進(jìn)入程序運(yùn)作區(qū)， GPS 接收程序流程圖如圖 所示 保護(hù)現(xiàn)場改變工作寄存器接收中斷為 1清中斷標(biāo)志從接受緩存區(qū)讀數(shù)據(jù)是 G P M R C接收終端為 1接收數(shù)據(jù)恢復(fù)現(xiàn)場NYYYNNY 圖 GPS 接 收 程序流程圖 基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 8 3 GPS 定位系統(tǒng) 硬件設(shè)計 Keil軟件介紹 KeilC51 是美國 Keilsoftware 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。該編譯軟件具有具有龐大的庫函數(shù)，同時據(jù)有功能強(qiáng)大的集成開發(fā)工具，對開發(fā)者而言是很好的開發(fā)工具，經(jīng)過 Keil 編譯出來的語言據(jù)有很好的可讀性，其他不懂 keil 的編譯人員只要看一下使用 keil 編譯出來的代碼很容易就能理解里面寫的內(nèi)容，同時該編譯軟件編譯出來的代碼具有很好的移植性，代碼編譯效率大大提高。 Keil 的版本目前是 V7 版本，他是很優(yōu)秀的 8051C 編譯器。安裝 Keil 對系統(tǒng)的要求比較低，一般的 windows 系統(tǒng)就可以了。安裝過程也很方便，依照軟件安裝過程的提示完成安裝即可 [17]。 KeilC51 軟件的集成編寫時在 Vision2 編譯環(huán)境下進(jìn)行的。 Vision2 是一個標(biāo)準(zhǔn)的 windows 應(yīng)用程序，它是 C51 的一個集成軟件開發(fā)平臺，具有源代碼編輯、項目管理、程序生成器等功能，操作方便是開發(fā)者的首選工具軟件。 Vision2 提供以下特性幫助用戶快嵌入式應(yīng)用的開發(fā)過程。 1 用戶可定義密碼序列的全功能編輯器； 2 將外部程序加入下拉式菜單的應(yīng)用管理器； 3 創(chuàng)建和保存項目的項目管理器； 4 匯編編譯和連接應(yīng)用程序的集成程序生成工具； 5 所有環(huán)境的對話框和開發(fā)工具設(shè)置。 （ 1） C51 編譯器和 A51 匯編器 源代碼包括 uVision2 創(chuàng)建并編譯或 C51 匯編 A51。編譯器和匯編程序從源代碼生成可重定位的目標(biāo)文件。 KeilC51 ANSIC 語言編譯器完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，對 C 語言的所有標(biāo)準(zhǔn)功能支持。此外， 8051 種結(jié)構(gòu)的幾個特點，直接支持添加到里面。 keila51 宏匯編程序支持所有 8051 及其衍生系列指令集。 （ 2） LIB51 庫管理器 在匯編器和編譯器編譯 成功后生成的目標(biāo)文件中， LIB51 允許它們創(chuàng)建自己需要的目標(biāo)庫文件，如果連接器需要處理一個庫的時候，它自己調(diào)用這個庫，基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 9 庫中封存的是這個模塊的內(nèi)容，連接器進(jìn)行訪問的時候 LIB51 庫為其提供所需要的內(nèi)容，提高訪問效率，同時提高安全性能。 （ 3） BL51 連接器 /定位器 該連接器 BL51/定位器使用庫和絕對地址生成由編譯器或匯編的目標(biāo)模塊目標(biāo)模塊提取的目標(biāo)模塊。目標(biāo)模塊或文件包含不重的代碼和數(shù)據(jù)的絕對地址 定位。所有代碼和數(shù)據(jù)被放置在一個固定的存儲單元的容器。此絕對地址目標(biāo)文件可以用來寫 EPROM 或其它 存儲裝置，或者由的 uVision2 調(diào)試仿真器使用的用于仿真和調(diào)試測試程序。 （ 4） Vision2 調(diào)試器 Vision2調(diào)試器的源代碼級調(diào)試器是一種理想的，快速和可靠的調(diào)試器調(diào)試。該調(diào)試器包含一個高速模擬器，可以模擬整個 8051 系統(tǒng)，包括片上外設(shè)和外部硬件。當(dāng)設(shè)備從設(shè)備庫中選擇，該裝置的功能被自動配置。用 Keil C51 編譯器的過程 Vision2 包含項目經(jīng)理，可以使 8051 應(yīng)用系統(tǒng)。要創(chuàng)建一個應(yīng)用，需要按下列步 驟進(jìn)行操作。 ?啟動 Vision2，創(chuàng)建一個項目文件并從器件庫中選擇一個器件。 ?新建一個源文件并把它加入到項目中。 ?增加并配置選擇的期間的啟動代碼。 ④ 針對目標(biāo)硬件設(shè)置工具選項 （ 5） 編譯項目并生成可以編程 PROM 的 HEX 文件。 編譯后， C51 編譯器產(chǎn)生一個列表文件。文件中包含源代碼、指示信息、匯編清單和字符表。 ? C51 編譯器產(chǎn)生行號，編譯時的時間和日期； ?編譯器的運(yùn)行和產(chǎn)生的目標(biāo)文件的信息被記錄在案； ?列表文件在每個源 代碼前沒包含行號和 {}的嵌套層數(shù)； ④ 如果錯誤或可能錯誤的代碼存在，一個錯誤或警告信息將顯示出來； ⑤ 選擇在 μVision2options for tagetlisting 中的 Assembly code 代碼指示選項，將在列表文件的匯編代碼處加入源代碼所在的行號； ⑥ 存儲器一覽表提供了 8051 存儲器占用信息； ⑦ 程序中的錯誤和警告總數(shù)包括在文件的結(jié)尾處。 基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 10 GPS 定位系統(tǒng)硬件設(shè)計 IAP15W4K58S4 單片機(jī) IAP15W4K58S4 是一種集上電復(fù)位、看門狗、電壓監(jiān)控和 EEPROM 四種功能于一身的可編程控制電路，有助于簡化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。 （ 1）上電復(fù)位 當(dāng)電力被加入時，內(nèi)部上電復(fù)位電路被激活，使得復(fù)位銷是有效的?？杀苊庠谙到y(tǒng)中的微處理器在欠壓或不穩(wěn)定振蕩 器的情況下的情況下的信號。如果VCC 超過設(shè)備的極限 VTRIP，電路會釋放復(fù)位后 200ms 的延遲，讓系統(tǒng)開始工作。 （ 2）低電壓檢測 當(dāng)工作時， IAP15W4K58S4 上 VCC 電壓監(jiān)控，如果電源電壓下降到預(yù)先設(shè)定的最小電壓時，系統(tǒng)將執(zhí)行重置，這樣可以有效地解決上述微處理器斷電或斷開。后的 RESET 被確認(rèn)，直到電壓下降到低于 1V RESET 信號將保持有效。而當(dāng) VCC 返回并超過 VTRIP 為 200ms，系統(tǒng)再次開始工作 [17]。 （ 3）看門狗定時器 看門狗定時器由 WDI 輸入監(jiān)視來監(jiān)視微處理器的激活。由于微處理器必須定時觸發(fā) CS / WDI 引腳用于有效避免復(fù)位信號被激活和復(fù)位電路，使引腳 CS / WDI 必須在看門狗超時的終止是由高向低信號觸發(fā)。 按鍵模塊設(shè)計 鍵盤是人機(jī)對話的紐帶，操作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)和命令。鍵盤可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤兩種，前者用軟件來識別輸入鍵和產(chǎn)生代碼，后者則用硬件來識別輸入鍵和產(chǎn)生代碼，按鍵模塊電路圖如圖 所示。 按鍵液晶顯示模塊 51 系列單片機(jī)與液晶模塊的接口方式有兩種，一種為直接訪問方式，一種為間接控制方式。直接訪問方式就是將液晶顯示模塊作為存儲器或 I／ O 設(shè)備對待，直接掛在單片機(jī)總線上，單片機(jī)以訪問存儲器或 I／ O 設(shè)備的方式操作液晶基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 11 顯示 模塊。間接控制是單片機(jī)通過軟件模擬液晶工作時序的方法實現(xiàn)與液晶顯示模塊的連接。本設(shè)計采用直接訪問方式，硬件連接圖如圖 所示： 圖 按鍵模塊電路圖 圖 1602LCD 連接電路圖 基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 12 GPS 模塊 根據(jù)總體設(shè)計方案，基于單片機(jī)的 GPS 硬件設(shè)計主要由 GPS 信號接收部分（ SERF NEO6 GPS信號接收模塊）、控制芯片 IAP15W4K58S4 單片機(jī)、顯示部分 1602LCD液晶顯示模塊、電平轉(zhuǎn)換電路這幾部分構(gòu)成。 GPS 應(yīng)用 結(jié)構(gòu)框圖如 圖 所示 。 圖 GPS 應(yīng)用 結(jié)構(gòu)框圖 SERF NEO6 GPS 信號接收模塊 該設(shè)計中 GPS 信號接收模塊所選用的是 SERF NEO6 GPS 接收模塊，該模塊是由深圳市瑟孚電子有限公司所生產(chǎn)。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 8 米，動態(tài)速度誤差為 米 /秒，信號靈敏度更是高達(dá)－150dBm，冷啟動定位時間為 52 秒，熱啟動時間為 34 秒，重新定位時間僅僅需要 10 秒。 單片機(jī)串口 TXD、 RXD 分別與 NEO6 的 RXA、 TXA 進(jìn)行連接，用于對NEO6 進(jìn)行設(shè)置后，采集 NEO6 的 GPS 定位和時間信息。 EN 引腳為校準(zhǔn)器使能端，接單片機(jī)的 ，通過其選用校準(zhǔn)器（上電或低電壓時啟用，在 到VCC 之間禁用）。 BOOT 引腳為模塊啟動端口，與單片機(jī)的 相連 ,VCC 復(fù)位時模塊啟動進(jìn)入特殊調(diào)試模式。硬件連接圖如圖 所示。 圖 NEO6 GPS 信號接收電路圖 基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 13 穩(wěn)壓電路模塊 穩(wěn)壓電源電路如圖 所示。采用集成穩(wěn)壓器 LM7805， C C2 分別為輸入端和輸出端濾波電容；輸入電壓 Vin 引腳可直接接入電源， 穩(wěn)壓器 2 腳接地，輸出電壓 Vout 引腳即可為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的 5V 電壓。 圖 LM7805 穩(wěn)壓電源電路 基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 14 4 基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng)的實現(xiàn) 硬件部分的實現(xiàn) 在電路焊接中，各個子模塊焊接完成的程度會直接影響整個電路的運(yùn)行效果，電路焊接中，焊接的順序和方法都是極為重要的，所以在要注意以下幾點 。 呈圓焊接順序：元器件裝焊順序依次為：電阻器、電容器、二極管、三極管、集成電路、大功率管，其他元器件為先小后大。 焊接時，要使焊點的周圍都有錫，將其牢牢焊住，防止虛焊 。 在焊接圓形的極性電容時（一般容值較大），其電容器的引腳分長短長腳應(yīng)對應(yīng) “+”號所在的孔 。 芯片在安裝前最好先兩邊的針腳稍稍彎曲，使其有利于插入底座對應(yīng)的插口中 。 調(diào)試的過程如下 。 （ 1）離線檢查 使用萬用表，根據(jù)電子元件的電路圖是否連接正確，檢查數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線是短路故障。需要特別保護(hù)芯片，先與潛在（或電源）插座進(jìn)行了檢查確定正確的插入測試芯片。檢查硬件電路是否正常，微控制器的時鐘電路，通過檢測 ALE信號，以確定是否所說的晶體的正常操作。 （ 2）電源檢查 加入電力之后，檢查每個插頭銷的電 勢，并且通常檢查 GND和 VCC之間的電位，如果 5V 。如果有一個高的壓力，在線仿真器的調(diào)試，會損壞模擬器，有時集成塊熱損傷的應(yīng)用系統(tǒng)。 在線仿真必須由仿真，示波器裝置有所發(fā)展，等等。這些工具對于單片微機(jī)開發(fā)的最基本的工具。 信號線是 IAP15W4K58S4和外部裝置之間的鏈路，如果信號鏈路錯誤或失時，那么將導(dǎo)致外圍電路的讀寫錯誤。信號線 IAP15W4K58S4單片機(jī)劃分為讀寫信號線，芯片選擇信號線，行時鐘信號，外部程序存儲器讀選通信號（ PSEN），地址鎖存信號（ ALE），復(fù)位信號和幾大類 。大多數(shù)這些信號是脈沖信號，用基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 15 于與示波器（這里指的是一般示波器）與傳統(tǒng)方法的脈沖信號是難以觀察到，必須采取一些措施觀察。應(yīng)該利用軟件編程的方法來實現(xiàn)。 在焊接好電路板后就開始對電路部分進(jìn)行測試，首先在 IAP15W4K58S4上寫了一個可讓液晶屏顯示數(shù)字的小程序，可是通電后發(fā)現(xiàn)液晶屏除了背光點亮（通電后就會亮），根本沒有顯示。在檢查電路的過程中首先懷疑有可能電路連接有問題，使得單片機(jī)沒有工作，后用萬用表測量晶振兩腳，發(fā)現(xiàn)起振電壓正常，說明單片機(jī)正常工作。后又懷疑單片機(jī) P0口數(shù)據(jù)電纜和液晶屏沒有連接好，又用萬用 表測試，結(jié)果都連接良好。經(jīng)過分析后覺得這個問題不應(yīng)該出在液晶屏和單片機(jī)上，而有可能是在一些輔助器件上發(fā)生了問題，果然經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)液晶模塊對比度調(diào)節(jié)電阻（ 5K）有問題，電阻始終很大且無法調(diào)小（始終在 1K以上），后更換一個同型號可變電阻，問題解決。 軟件的燒錄與調(diào)試 當(dāng)電路板經(jīng)過電子工藝加工完成之后并排除基本的硬件故障以后，便進(jìn)入了系統(tǒng)軟件調(diào)試階段，調(diào)試大體可以分為以下幾步 。 (1) 對各個模塊的程序進(jìn)行編譯、調(diào)試，逐個排除錯誤。 (2) 整體調(diào)試，結(jié)合程序流程圖與系統(tǒng)資源的分配，修改程序直到實現(xiàn)系統(tǒng)總體功能。 在調(diào)試軟件的時候用到了串口調(diào)試軟件輔助軟件的調(diào)試，并且通過電腦的串口成功的向單片機(jī)發(fā)送了模擬的 GPS 數(shù)據(jù)，單片機(jī)也成功接收并且液晶屏也有了顯示，后為了進(jìn)一步的調(diào)試軟硬件便使用了 GPS 信號接收模塊向單片機(jī)發(fā)送地理數(shù)據(jù)，結(jié)果這時液晶屏卻沒有了顯示，開始以為是使用串口調(diào)試軟件模擬 GPS 輸出數(shù)據(jù)格式有誤，所以造成了使用真正的 GPS 模塊接收數(shù)據(jù)