【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)采用了大賽指定硬件開發(fā)平臺(tái)：NXPLPC11C24FB，設(shè)。計(jì)了GPS授時(shí)的點(diǎn)陣LED屏?xí)r鐘顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)從GPS衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)，并將這。如果UART未收到GPS數(shù)據(jù)則系統(tǒng)將采用LPC11C24的內(nèi)部定時(shí)器計(jì)。此設(shè)計(jì)由于使用的是GPS時(shí)鐘信號(hào)，所以時(shí)間精確度可以達(dá)到納秒級(jí)，

　　

【正文】 示的位置全部置為 1（即不顯示）， (numcode[7*fen1+1]4) |0x0f 再在字庫中找出數(shù)字 8 的位置并把每個(gè)字節(jié)都左移四位之后再和0x0f 按位與一下消除對(duì)顯示位置之外的影響， (buf[45]|0xf0)amp。((numcode[7*fen1+1]4)|0x0f)再和原來置一的數(shù)據(jù)按位與把數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)。這樣就可以把數(shù)據(jù)送入想要的位置了。 全 國 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 17 Y N 別的位置也可以用同樣的方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。 通過上面的要顯示的數(shù)據(jù)的位置及內(nèi)容送入了緩存區(qū)，現(xiàn)在要顯示在 LED 屏上這個(gè)顯示分為兩 步，第一步 74HC595 移位寄存器中數(shù)據(jù)移位，第二步 行數(shù)據(jù)掃描 。 圖 掃描輸出流程圖 （ 1） 列數(shù)據(jù)的移位 (74HC595 移位寄存器中 數(shù)據(jù)移位 ) 第一步 移位時(shí)鐘信號(hào)清零 關(guān)閉 74HC138D 譯碼器和 74HC595 移位寄存器 取緩沖區(qū)里的前 16 個(gè)字節(jié) 開始 16 個(gè)字節(jié) 是否掃完閉 給 SCLK1 一個(gè)上升沿開 74HC595 開74HC138 譯碼器數(shù)據(jù)并行輸出 返回 分別設(shè)置 AB 的值為 00、 00、 11對(duì) 74HC138D 譯碼器進(jìn)行位選 全 國 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 18 第二步 用送過來的數(shù)據(jù)來和 0x80 按位與取出最高位，再和 0x80 比是 0 還是 1 是 1 就送一個(gè) 1 個(gè) 595 輸入端 R 否則送 0 第三步 把送來的數(shù)據(jù)左移一位 第四步 開移位時(shí)鐘信號(hào) 第五步 繼續(xù)比較，重復(fù) 8 次； 關(guān)鍵代碼： void shiftbyte(int inbyte) { int i。 for(i=0。i8。i++) { CLK0。 if(((inbyteamp。0x80)==0x80)) RDI1。 else RDI0。 inbyte=inbyte1。 CLK1。 } } （ 2） 74HC138譯碼器 行選擇 第一步，把譯碼器 138 的 OE 的值清零 第二步， 把移位寄存器 595 并行輸出時(shí)鐘信號(hào)清零 第三步， 選擇要掃描數(shù)據(jù)這里是 0~15 共 128 位的數(shù)據(jù)（后面的三段語句分別是 16~31， 32~48，48~63） 第四步，把取緩沖區(qū)總的一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送到零時(shí)變量中，并把零時(shí)變量作實(shí)參調(diào)用移位函數(shù) 第五步， 當(dāng) 128 位數(shù)據(jù)都移位完成時(shí)說明列數(shù)據(jù)已經(jīng)有了，這時(shí)設(shè)置 A， B 的值并把并行輸出時(shí)鐘置 1 使之產(chǎn)生一個(gè)上升沿，把 595 數(shù)據(jù)輸出到并行輸出口上，開 138 使能端 OE置一 全 國 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 19 第六步，等待一會(huì)兒 第七步， 修改 A,B 和選擇的數(shù)據(jù)重復(fù)一到六步。 當(dāng)然，由于 人的視覺 停留 ， 只要 刷屏的 速度夠快 所看到的的 LED 顯示屏 上 顯示的圖像還是全屏穩(wěn)定的圖像 。 關(guān)鍵代碼： OE0。 //OE=0。138譯碼器使能端為低電平 SCLK0。 //OE=1。 138譯碼器使能端為高電平 for(i=0。i16。i++) { temp=buf[i]。 shiftbyte(temp)。 } AIN0。//A BIN0。//B SCLK1。 //SCLK OE1。 //OE delay(1)。 這是行掃描的一部分程序，后面的語句和這個(gè)類似，要修改 AIN，和 BIN 的值和選擇的在緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)的位置的值 。 時(shí)鐘顯示秒的控制 在此次的設(shè)計(jì)中本起初是想在點(diǎn)陣 LED屏分成上下兩 部分 ，上面 一部分 顯示年月日 下面一部分顯示 時(shí)分秒， 但是后來發(fā)現(xiàn)下面如果要將時(shí)分秒在 LED屏 上都顯示出來的話數(shù)字間就沒法有足夠的間距來區(qū)分，所以就采取了另一種方案，在時(shí)和分之間加兩個(gè)點(diǎn)隔一秒閃爍一次，當(dāng)閃過 60次之后分的個(gè)位上就加 1， 下面就來實(shí)現(xiàn)時(shí)和分之間加兩個(gè)點(diǎn)的閃爍 。點(diǎn)的閃爍主要就是用的延時(shí)，在LPC11C24的開發(fā)板中已經(jīng)提供給我們 16位定時(shí)器 ，我們就是利用這個(gè) 16位定時(shí)器 timer32把 timer32中的終端程序修改加入標(biāo)志位來實(shí)現(xiàn) 1秒定時(shí) 。 如下是 在 16位定時(shí)器中的閃爍計(jì)數(shù)程序 ： if(timer16_0_counter=50) shanshuo=1。 全 國 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 20 if(timer16_0_counter50amp。amp。timer16_0_counter=100) shanshuo=0。 在主函數(shù)中只要控制兩個(gè)點(diǎn)的位置的與和或的值就能使兩個(gè)點(diǎn)閃爍起來。 程序 代碼 如下 ： if(shanshuo==1)//滅 { buf[37]=buf[37]|0X01。 buf[20]=buf[20]|0x01。 buf[24]=buf[24]|0x80。 buf[41]=buf[41]|0x80。 } else{//亮 buf[37]=buf[37]amp。0Xfe。 buf[20]=buf[20]amp。0xfe。 buf[24]=buf[24]amp。0x7f。 buf[41]=buf[41]amp。0x7f。 } GPS 衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收模塊 GR87 GR87 的 主要功能 是 負(fù)責(zé)接受衛(wèi)星數(shù)據(jù)并 實(shí)現(xiàn)高精度的 時(shí)間信號(hào)輸出。 GR87 接受 GPS 衛(wèi)星數(shù)據(jù)并且每秒發(fā)出幾種數(shù)據(jù) ， 包括： $GPGGA、 $GPRMC、 $PGRMV、 $PGRMO、 $PGRMC 等數(shù)據(jù)格式 ，因?yàn)?我們 只是顯示它的時(shí)鐘信息所以我們要從中 篩選 和時(shí)間有關(guān)的數(shù)據(jù)格式 amp。GPRMC。 3. 技術(shù) 簡介 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)是以全球 24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它由三部分構(gòu)成，一是地面控制部分，由主控站、地面天 全 國 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 21 線、監(jiān)測(cè)站及通訊輔助系統(tǒng)組成。二是空間部分，由 24顆衛(wèi)星組成，分布在 6 個(gè)軌道平面。三是用戶裝置部分，由 GPS 接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成。民用的定位精度可達(dá) 10 米內(nèi)。 在 “十二五 ”期間，衛(wèi)星導(dǎo)航將在眾多領(lǐng)域如航空 、海路、鐵路、建筑、電信、電力等方面的應(yīng)用都會(huì)有很大的發(fā)展空間。在未來的數(shù)年間，隨著定位手機(jī)的高速增長和移動(dòng)位置服務(wù)業(yè)的展開，原先以車輛應(yīng)用為主的局面將逐步讓位給衛(wèi)星導(dǎo)航與蜂窩通信融合的定位手機(jī)。在行業(yè)總產(chǎn)值中，運(yùn)營服務(wù)的份額也會(huì)逐步加大。 圖 GPS 系統(tǒng)空間衛(wèi)星星座 GR87 此次設(shè)計(jì)的 GPS 模塊系統(tǒng) 選擇了 采用第三代高 效能芯片高靈敏、低耗電量芯片 STAR Ⅲ 的GR87。內(nèi)建 ARM7TDMI CPU 定位精度 小于 10 米 ， 能夠同時(shí)追蹤 20 個(gè)衛(wèi)星信道。 芯片內(nèi)建 200，000 個(gè)衛(wèi)星追蹤運(yùn) 算器 ，可以保持星歷數(shù)據(jù)，快速定位。 其遠(yuǎn)達(dá)能力，滿足汽車導(dǎo)航靈敏度的要求，以及其他基于位置的應(yīng)用程序。因此， holux 的 GR— 87 引擎是非常適合 AVL 系統(tǒng)集成和基于位置的服務(wù)。 引腳功能 ? 圖為 GPS 模塊外觀圖，可以看出它有 6 個(gè)引腳，分別為： ? 引腳 1（ VCC）：主要的直流 +~ 的引擎板供電 全 國 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 22 ? 引腳 2（ TXA）：主要的傳輸通道，用于導(dǎo)航和輸出為編寫的軟件的用戶測(cè)量數(shù)據(jù)。 ? 引腳 3（ RXA）：接受通道，主要接受用戶的命令 ? 引腳 4（ RXB）：輔助接受通道，用于輸入差分 ? 引腳 5（ GND）：接地端 ? 引腳 6（ RESET）：復(fù)位端 圖 GR87 外觀圖 GR87 指標(biāo) ? 最多可同時(shí)接收 20 個(gè)衛(wèi)星 ? 時(shí)間標(biāo)示： 1脈波 /秒 , GPS 時(shí)間 +/ 秒誤差 ? 晶片內(nèi)建 200,000 個(gè)衛(wèi)星追蹤運(yùn)算器 ? 運(yùn)算程序： ARM7/TDMI ? 處理速度： 50 MHZ ? 更新速率 : 1HZ ? 串口輸出精度可達(dá)微秒級(jí) ? 時(shí)間標(biāo)示： 1脈波 /秒 , GPS 時(shí)間 / 秒誤差尋星時(shí)間小于 10秒 ? 定位時(shí)間（平均值） 全 國 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 23 ? 重新抓?。? 秒 ? 熱開機(jī) ： 1 秒 ? 暖開機(jī)： 38 秒 ? 冷開機(jī)： 42 秒 硬件接口 — UART UART 傳輸結(jié)構(gòu) UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步接收 /發(fā)送裝置， UART 是一個(gè)并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在主板上，多數(shù)是 16550AFN 芯片。它是用于控制計(jì)算機(jī)與串行設(shè)備的芯片。有一點(diǎn)要注意的是，它提供了 RS232C 數(shù)據(jù)終端設(shè)備接口，這樣計(jì)算機(jī)就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用 RS232C 接口的串行設(shè)備通信了。作為接口的一部分，UART 還提供以下功能 ：將由計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳送過來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)流。將計(jì)算機(jī)外部來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計(jì)算機(jī)內(nèi)部并行數(shù)據(jù)的器件使用。在輸出的串行數(shù)據(jù)流中加入奇偶校驗(yàn)位，并對(duì)從外部接收的數(shù)據(jù)流進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。在輸出數(shù)據(jù)流中加入啟停標(biāo)記，并從接收數(shù)據(jù)流中刪除啟停標(biāo)記。處理由鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的中斷信號(hào)（鍵盤和鼠標(biāo)也是串行設(shè)備）。可以處理計(jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備的同步管理問題。有一些比較高檔的 UART 還提供輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，現(xiàn)在比較新的 UART 是 16550，它可以在計(jì)算機(jī)需要處理數(shù)據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲(chǔ) 16 字節(jié)數(shù)據(jù)，而通常的 UART 是 8該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計(jì)中， UART 用來主機(jī)與輔助設(shè)備通信，如汽車音響與外接 AP之間的通信，與 PC 機(jī)通信包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件，如 EEPROM 通信。通信 UART 首先將接收到的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)來傳輸。 微控制器中的 UART傳送數(shù)據(jù)的速度范圍為每秒幾百位到 。例如，嵌入在 ElanSC520 微控制器中的高速 UART 通信的速度可以高達(dá) 。 UART 波特率還受發(fā)送和接收線對(duì)距離 (線長度 )的影響。 全 國 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 24 通信協(xié)議 NMEA NMEA協(xié)議是 為了在不同的 GPS（全球定位系統(tǒng)）導(dǎo)航設(shè)備中建立統(tǒng)一的 BTCM（海事無線電技術(shù)委員會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)，由美國國家海洋電子協(xié)會(huì)（ NMEAThe National Marine Electronics Association）制定的一套通訊協(xié)議。 GPS接收機(jī)根據(jù) NMEA0183協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將位置、速度等信息通過串口傳送到 PC機(jī)、 PDA等設(shè)備。 NMEA0183協(xié)議是 GPS接收機(jī)應(yīng)當(dāng)遵守的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也是目前 GPS接收機(jī)上使用最廣泛的協(xié)議，大多數(shù)常見的 GPS接收機(jī)、 GPS數(shù)據(jù)處理軟件、導(dǎo)航軟件都遵守或者至少兼容這 個(gè)協(xié)議。 NMEA協(xié)議常用的輸出類型有很多種，但是我們需要的只是下面的這種： GPRMC（建議使用最小 GPS數(shù)據(jù)格式） amp。GPRMC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,CRLF ? 標(biāo)準(zhǔn)定位時(shí)間（ UTC time）格式：時(shí)時(shí)分分秒秒 .秒秒秒 ()。 ? 定位狀態(tài)， A