【文章內(nèi)容簡介】 將顯示結(jié)果顯示地圖 。 通過系統(tǒng)的 LCD 顯示屏和客戶端軟件，用戶和可以很方便的獲取車輛當(dāng)前的位置信息和速度、海拔等信息 。 系統(tǒng)的功能 本系統(tǒng)分為車載部分和 PC 軟件兩個(gè)部分組成，車載部分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、儲存、顯示， PC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示，系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能： （ 1） 定位功能：汽車零部件通過 STM32 單片機(jī)控制 GPS 模塊接收衛(wèi)星信號，處理衛(wèi)星信號，位置數(shù)據(jù)顯示到 LCD 顯示，并將位置信息進(jìn)行儲存處理。 （ 2） 數(shù)據(jù)分析功能：將車載部分 的系統(tǒng)通過串口與電腦連接后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X軟件端，通過電腦軟件對系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，獲取分析數(shù)據(jù)。 7 硬件 和方案設(shè)計(jì)對比和選取 主控芯片單片機(jī)方案 方案 一 ：采用 ATMEL 公司的 AVR 單片機(jī) ， AVR 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)采用 8位和 16 位機(jī)妥協(xié)策略 ，采用單周期指令集， 使用本地寄存器堆內(nèi)存 (32 個(gè)寄存器文件 )單一 及 高速輸入 /輸出程序 (即輸入捕獲和輸出不是一個(gè)匹配寄存器和相應(yīng)的控制邏輯 )。提高指令執(zhí)行速度 (1 MIPS / MHz),克服 了軟件 瓶頸現(xiàn)象 ,增強(qiáng) 了系統(tǒng) 功能。 Atmega128 單片機(jī) ,有 64 個(gè)引腳， 可達(dá) 16MHz 運(yùn)行頻率 ， IIC， UART， SPI 接口豐富 ， 但是價(jià)格很高。性能也只能進(jìn)行些小型任務(wù)處理，雖然支持在線調(diào)試功能，但是調(diào)試接口速度比較慢，僅僅適合相對較小的程序模塊的調(diào)試應(yīng)用。 圖 ATMEGA128 單片機(jī)腳位圖 方案 二 ： 使用 宏晶科技有限公司的 STC12C5A60S2 增強(qiáng)型 51 內(nèi)核 單片機(jī) 處理器 作為主控芯片 ， 它有兩個(gè) 硬件集成的 全雙工串行通信接口。此芯片內(nèi)置 ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換 ) 8 和 IIC 總線接口，且內(nèi)部時(shí)鐘不分頻，可達(dá)到 1MPS。性價(jià)比很高，實(shí)用性高，上手快。作為 51 內(nèi)核的單片機(jī)開發(fā)具 有很多優(yōu)勢，入門很方便快捷， 51 單片機(jī)開發(fā)相對比較通俗易懂，是很多入門級學(xué)者的首選，但是它采用的 8 位處理器內(nèi)核，相對來說處理速度比較低，端口驅(qū)動能力比較弱，內(nèi)部集成接口也相對較少，很多程序上開發(fā)和需求達(dá)不到要求，并且不支持在線仿真，對程序調(diào)試難度相對較大。 圖 STC12C5A60S2 腳位圖 方案 三 ： 使用 意法半導(dǎo)體 (ST)公司 STM32F103C8T6 單片機(jī) 處理器 作為主控芯片。STM32 芯片 是 基于 ARM 的架構(gòu) ,相對于其他單片機(jī)豐富的外設(shè) ,高頻率 ,低價(jià)格 ,操作簡單 ,調(diào)試方便 ,功耗低。時(shí)鐘頻率 72 MHZ， 基本時(shí)鐘頻率是 36 MHZ。 它采用 32位的 CORTEX M3 內(nèi)核，運(yùn)算處理速度高，接口豐富，擁有硬件 USART、 SPI、 IIS、 IIC、 CAN、 USB等豐富的接口，可以通過 JLINK 進(jìn)行軟件在線仿真調(diào)試，方便找出程序中的問題和漏洞，可以跟蹤參數(shù)變量狀態(tài)，是軟件編程的良好助手。 9 圖 STM32F103C8T6 腳位圖 考慮到此系統(tǒng)的復(fù)雜度 、系統(tǒng)的成本和系統(tǒng)需要的功能接口，方便軟件調(diào)試 ， 因此選用 STM32F103C8T6 單片機(jī)處理器 作為主控芯片來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能的運(yùn)算處理 。 GPS 模塊 方案選擇 通過各個(gè)方面的對比和參照，本設(shè)計(jì) GPS 開發(fā)選用 uBlox6M GPS 模塊，模塊支持 USB 通訊、串口通訊、串口通訊支持 COMS 電平（ ）、 TTL 電平（ 05V）、 RS232電平（ 12V到 +12V） ,模塊支持 單片機(jī)系統(tǒng)和 5V單片機(jī)系統(tǒng)的 RS232 串口通訊。定位精度為 3 米，授時(shí)精度為 1 微妙，最大速度為 515米每秒。開發(fā)過程中使用 RS232接口和模塊通訊來獲取位置、時(shí)間、速度、海拔等信息。模塊需通過天線來和衛(wèi)星通訊，使用過程中天線要暴露在露天無遮擋的條件下，防止信號的遮擋 和干擾，讓定位更準(zhǔn)確。 uBlox6M GPS 模塊使用的是 NMEA0183 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議格式輸出，里面包含了位置、當(dāng)前時(shí)間、實(shí)時(shí)速度、海拔高度等數(shù)據(jù)信息。通過對數(shù)據(jù)信息的解析來實(shí)現(xiàn)獲取各種需求信息。 10 圖 uBlox6M GPS 模塊圖 LCD 顯示器的選擇 方案一：使用 LCD1602 液晶顯示器顯示，液晶顯示器 (LCD)的分類方法有很多，通常根據(jù)顯示模式可分為段式，字符式，點(diǎn)陣，字符型液晶顯示模塊是一個(gè)專門用于字母，數(shù)字，符號，點(diǎn)陣 LCD， LCD1602 背光和沒有背光分為兩種，基本控制器主 要是HD44780 和厚比與背光沒有背光 ,是否帶背光不 LCD1602 不同應(yīng)用的主要技術(shù)參數(shù) :顯示容量 :16 x 2 字符，芯片工作電壓 : V，工作電流 : mA( V)，模塊最佳工作電壓 : V。接口信號分別是 :1 腳 :VSS 的權(quán)力。 2 腳 :積極的一面。 VDD 權(quán)力， 3 腳： VL 液晶偏差信號， 4 腳 :RS 數(shù)據(jù) /命令選擇結(jié)束 (H / L)， 5 腳 :R / W 讀 /寫選擇結(jié)束 (H / L)， 6腳 :E 可以使信號， 7 腳 ~ 14 腳 :D0 ~ D7 數(shù)據(jù) I / O， 15腳 :BLA背光正極， 16 腳，背光負(fù) 極 。 LCD1602 能支持顯示兩行共 16個(gè)英文或阿拉伯字符，價(jià)格相對來說比較便宜，編程控制也很簡單，但是分辨率很低，顯示數(shù)據(jù)量比較小，內(nèi)部沒有集成中文字庫不支持中文顯示，僅能顯示英文字符和阿拉伯?dāng)?shù)字，靈活性不高，在本次使用中不能完全實(shí)現(xiàn)對各種信息的顯示和切換，系統(tǒng)中需要顯示中文字符來通俗易懂，因此 LCD1602不能完全滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)中對顯示信息的各種需求，不能完全將信息展示給用戶，不用使用通俗易懂的中文顯示，因此不適合使用到本設(shè)計(jì)中來。 11 圖 LCD1602 實(shí)物圖 方案二：諾基亞 5110 液晶顯示屏 是 84 x48 點(diǎn)陣液晶顯示器 ,可以顯示四個(gè)漢字 ,通過串口與單片機(jī)處理器進(jìn)行通信，支持多種串行端口通信協(xié)議 (如 AVR 單片機(jī)SPI,MCS51 串口模式等等 )通過串口傳輸速率可以上 4 MBPS,可以編寫全速來顯示數(shù)據(jù) ,不需要等待時(shí)間。 LCD 控制器通過 LCD 驅(qū)動芯片 ,減少模塊的體積。低電壓供電 ,正常的工作電流在 200μ A,并有掉電模式更省電， 5110 液晶屏擁有很多優(yōu)勢和有點(diǎn) 。 NOKIA 5110 LCD 控制比較復(fù)雜，消耗單片機(jī)處理資源較多，且顯示字符數(shù)較少，不大適合數(shù)據(jù)顯示和控制設(shè)計(jì)使用，針對本次設(shè)計(jì)很不適合。 圖 NOKIA5110LCD 實(shí)物圖 12 方案三：采用 LCD12864 顯示， LCD12864 的分辨率是 128x64 點(diǎn)陣，能夠顯示 8x4個(gè) 漢字，可以通過 4位 / 8 位端口進(jìn)行并行控制、也可以使用 2或 3線串行接口方式 ,它是內(nèi)部包含國標(biāo)一級和二級的簡體中文字符點(diǎn)陣圖形液晶模塊 。顯示分辨率 128 x 64,內(nèi)置 8192 個(gè) ,16 * 16點(diǎn)陣的漢字 ,和 128個(gè) 16 * 8 ASCII 英文字符和阿拉伯?dāng)?shù)字集。通過使用該模塊可以實(shí)現(xiàn)靈活的界面和簡單方便的操作指令 ,可以用中文構(gòu)成了人機(jī)交互式圖形的界面。可以顯示 8x4行 16 x 16點(diǎn)陣字符。也可以完成圖形的顯示。低壓低功耗是其另一個(gè)重要特性。組成的液晶顯示器 (LCD)的模塊方案并與類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，控制很方便 ,無論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序更簡潔 ,這個(gè)模塊的價(jià)格略低于相同的位圖圖形液晶模塊 。因此在本設(shè)計(jì)中是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 圖 LCD12864 實(shí)物圖 通過對照綜合成本和實(shí)用性考慮，我選擇 LCD12864 作為系統(tǒng)的顯示器， LCD12864能顯示的信息較多，并且支持中文漢字的顯示，能夠讓顯示的信息通俗易懂，是用戶能夠更加方便的獲取當(dāng)前的系統(tǒng)的信息和結(jié)果， 對系統(tǒng)參數(shù)的顯示有足夠的空間，方便查看。而且 LC12864 使用并行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示控制方便快捷，可以大大減少處理器的處理工作量，因此從各個(gè)方面的綜合考慮，方便程序編寫和顯示處理，選用LCD12864 是很好的選擇。 13 儲存器方案 方案 一 ： 使用 AT24C1024 作為儲存芯片， AT24C1024 可以使用 寬供電電壓范圍，內(nèi)部有 128K 儲存空間，使用很常用的 2 兩線制 IIC 控制接口，儲存器有10 萬次擦寫壽命，數(shù)據(jù)可以保存長達(dá) 40 年 。 AT24C1024 應(yīng)用非常廣泛，資料豐富，開發(fā)簡單易 行，但是他的儲存空間較小不適