【正文】 在設(shè)計階段 ， 石 老師在資料搜集、程序調(diào)試、論文寫作等方面都給予我嚴(yán)格的要求和關(guān)鍵性的指導(dǎo)，在此衷心感謝 幾 個月來 石 老師對我的關(guān)心和指導(dǎo)。 本設(shè)計只是 GPS 入門級的設(shè)計，不能滿足現(xiàn)在市場上日益激烈的競爭環(huán)境，實用性還有待提高，功能也有待完善。 畢業(yè)設(shè)計是本科學(xué)習(xí)階段一次非常重要的理論與實際相結(jié)合的機(jī)會，通過本次比較完整的設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過理論和實際相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力，以及解決實際工程的能力，同時也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及繪圖的水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都能使我的能力得到提升，經(jīng)驗得到豐富。 GPS 已在各個領(lǐng) 域發(fā)揮了重要的作用，為促進(jìn)人類發(fā)展作出了不可估量的貢獻(xiàn)。谷歌地圖上顯示的結(jié)果是北緯 度，東經(jīng) 度。 圖 GPS 初始化 時間、經(jīng)緯度顯示結(jié)果如圖 所示。 (2) 檢查 GPS 模塊程序，通過觀察 OLED 液晶顯示情況理解 GPS 信號 接收狀況。 (4) 將寫入程序的單片機(jī)插入硬件電路單片機(jī)管座，查看液晶顯示器 12864 顯示 結(jié)果是否符合設(shè)計要求。 第二步測輸入 5V 電源（ 0V 地）線是否與電路中的對應(yīng)點(diǎn)的電源（地）線相連接是否正確；及檢查開關(guān)是否正常，是否連接正確。 39 第五章 系統(tǒng)調(diào)試與實驗 結(jié)果 完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按照設(shè)計意圖正常運(yùn)行，必須進(jìn)行硬件和軟件系統(tǒng)調(diào)試。 //返回初始化 } gps_flag = 0。 } else 38 { error_num++。 GPS_DisplayOne()。 i++。 Lcd_SetPos(line, pos)。} else if (X==3) 37 {X=0x98。 } void Lcd_SetPos(uchar X,uchar Y) { uchar pos。 Lcd_WriteCmd(0x0C)。 //并口方式 Lcd_WriteCmd(0x34)。 LCD_EN = 1。 LCD_RW = 0。 LCD_EN = 1。 _nop_()。 //清屏 delay(5)。 //擴(kuò)充指令操作 delay(5)。 在設(shè)計該軟件時采用了模塊化的思想，之所以采用 模塊化的設(shè)計思想，主要是想到了 軟件模塊化后方便軟件的調(diào)試，同時也方便了該軟件的移植，在不同的硬件平臺上運(yùn) 34 行該軟件只需要更改相應(yīng)的軟件模塊就可以實現(xiàn)。 圖 加入源文件界面 33 (6) 進(jìn)行輸出文件設(shè)置，進(jìn)入菜單 project/options for target選擇 OUTPUT選項卡，勾選 Crest HEX File項，如圖 。 圖 建立新工程 (3) 選擇要保存的路徑，輸入工程文件的名字，如圖 43所示。 本次設(shè)計 軟件 采用了 C語言程序編寫，并在 Keil uVision2開發(fā)環(huán)境下編譯、調(diào)試。每一個啟動工具包括一套 2K字節(jié)的開發(fā)工具和許多可快速運(yùn)行的舉例程序。 (2) 目標(biāo)監(jiān)控器 uVision2含一個可配置的監(jiān)控器 ,可測試目標(biāo)器件上的軟件體。雙層窗口顯示，可進(jìn)行以下調(diào)整： 當(dāng)前函數(shù)的局部變量 ； 用戶在兩個不同 watch 窗口頁面上的自定義變量 ； 堆棧調(diào)用 (call stack)頁面上的調(diào)用記錄（樹） (call tree)； 不同格式的四個存儲區(qū) [14]。 30 在屬性框 (attributes column)中可以快速瀏覽斷點(diǎn)設(shè)置情況和源程序行的位置 ， 代碼覆蓋率信息可以讓你區(qū)分程序中已執(zhí)行和未執(zhí)行的部分。彩色語法顯像和文件辯識都對 C 源代碼進(jìn)行和優(yōu)化。 集成源極瀏覽器利用符號數(shù)據(jù)庫使用戶可以快速瀏覽源文件。 uVision2包含一個器件數(shù)據(jù)庫 (device database)，可以自動設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項，來滿足用戶充分利用特定 微控制 器的要求。 uVision2 集成開發(fā)環(huán)境 (1) 項目管理 29 工程（ project）是由源文件、開發(fā)工具選項以及編程說明三部分組成的。 C51 編譯器功能的不斷增強(qiáng)，使我們可以更加貼近 CPU 本身及其他的衍生品。 26 JNav GPS Analyzer 設(shè)置 打開串口后就可看到下圖所示的界面了 27 JNav GPS Analyzer 收到數(shù)據(jù)包 (定位成功 ) 所示界面定位 7 顆有效衛(wèi)星，當(dāng)定位到無效衛(wèi)星時綠色的柱狀條呈灰 色，我測試是使用的 REB3571 開發(fā)板凌晨 1 點(diǎn)多測試的，天線放置在陽臺上， 買 家實際測試時由于使用的 GPS 不同性能有些出入或者周圍環(huán)境的因素定位的效 28 果可能也會有些出入 （我最多時定位到 11 顆有效衛(wèi)星） ， 或多或少， 一般只要有 一條綠色的柱形條 GPS 就可以正常工作了。 25 JNav GPS Analyzer 軟件測試 GPS 如果上述步驟一步一步完成了的話這一步就很容易了，打開 JNav GPS Analyzer 軟件，藍(lán)色圖標(biāo) 的這個。即可查看到端口號。 22 注意：在接好 GPS 的 TXA 腳以后要保證 GPS 的負(fù)極和轉(zhuǎn)接小板的負(fù)極是連在一起的，尤其是準(zhǔn)備給 GPS 使用獨(dú)立的電源供電的時候（只有這樣才能實現(xiàn) TTL數(shù)據(jù)傳輸，沒有注意這點(diǎn)的話因此測試時收到的都是 16 進(jìn)制的亂碼） 給 GPS 供電 給 GPS 供電時需要注意 GPS 模塊的工作電壓，一般從 USB 拆機(jī)模塊都是直接采用 5V 供電的（不帶 RS232 電平， DB9 座的模塊），這個電源可以用單獨(dú)的開關(guān)電源或電池供電，也可以是從單片機(jī)開發(fā)板上直接供電，注意 步中的紅 字部分。 將 GPS 的 TXA 接到 51 單片機(jī)的 P31 引腳位置（此腳對應(yīng)的是 MAX232 或 者 PL2303 芯片的 RXD，可以接收數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦的 USB 口或者串口） GPS 數(shù)據(jù)線連接 GPS 數(shù)據(jù)線連接時只需將 GPS 的 TXA 引腳接到 TTL 轉(zhuǎn)接板的 RXD 引腳， 沒有 轉(zhuǎn)接板的按照上面 中所介紹的利用 51 開發(fā)板上的電平轉(zhuǎn)換電路的步驟來 做。 ，指的是偏離正北的角度 ，這個日期是準(zhǔn)確的，不需要轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)詳解 ： $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*xxCR LF $GPGGA：起始引導(dǎo)符及語句格式說明 (本句為 GPS 定位數(shù)據(jù) )； 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(jīng)度，格式為 (第一位零也將傳送 )； 5經(jīng)度半球， E 或 W(東經(jīng)或西經(jīng) ) 6定位質(zhì)量指示， 0=定位無效， 1=定位有效； 7使用衛(wèi)星數(shù)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(zhǔn)面高度， 到 米 M 指單位米 11差分 GPS 數(shù)據(jù)期限 (RTCM SC104)，最后設(shè)立 RTCM 傳送的秒數(shù)量 12差分參考基站標(biāo)號，從 0000 到 1023(首位 0 也將傳送 )。 如需更多的數(shù)據(jù)包格式介紹請查找 NMEA 0183 協(xié)議 的資料） GPRMC 數(shù)據(jù)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(jīng)度 (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 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(zhǔn)，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(shù)據(jù)無效 ) 解析內(nèi)容： ，這個是格林威治時間，是世界時間（ UTC） ，我們需要把它轉(zhuǎn)換成北京時間 （ BTC） ， BTC 和 UTC 差了 8 個小時，要在這個時間基礎(chǔ)上加 8 個小時 。 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(shù)據(jù) RES： 復(fù)位 DC： 數(shù)據(jù) /命令 基于單片機(jī)的 GPS 硬件連接 介紹 整個硬件設(shè)計要求 GPS接收模塊輸出的信號通過 單片機(jī) 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。因為具備輕薄、省電等特性， 因此從 2020 年開始，這種顯示設(shè)備在 MP3 播放器上得到了廣泛應(yīng)用，而對于同 屬數(shù)碼 類產(chǎn)品的 DC 與手機(jī)，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(yīng)用的階段。這使其不僅可執(zhí)行各項 GPS 功能 ,還能為用戶應(yīng)用提供額外存儲。 GSP2e 主要集成了一個增強(qiáng)型 GPS 內(nèi)核、一個 50MHz 的 ARM7 CPU、獨(dú)立的內(nèi)部總線和 外部總線 、 1Mb EDO DRAM、高精度實時時鐘、 GPS 接收機(jī) 外部設(shè)備 和 2 個UART。 圖 SiRF Star II 引腳 圖 GPS 數(shù)據(jù)輸出格式為標(biāo)準(zhǔn)的 NMEA－ 0183 標(biāo)準(zhǔn)，采集地理信息的更新速率為每 兩秒一次，地圖坐標(biāo)系為 WGS－ 84 坐標(biāo)系 [8]。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機(jī)器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號 [7]。 表 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)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(fù)位信號的輸入端。 11 （ a） 內(nèi)部方式時鐘電路 （ b） 外部方式時鐘電路 圖 時鐘電路 (2) 復(fù)位 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。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(diào)的作用 [5]。 表 STC89C516RD+2 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)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(shè)置睡眠和喚醒功能 (1) 時鐘電路 STC89C516RD+內(nèi)部有一 個用于構(gòu)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。 (3) 控制引腳（ 4 根） ： RST (Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位 ； ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 ； PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 ； EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從 外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 圖 基于單片機(jī)的 GPS 硬件總體結(jié)構(gòu)框圖 基于單片機(jī)的 GPS 定位 信息 顯示系統(tǒng) 設(shè)計 硬件 電路簡介 STC89C516RD+簡介 STC89C516RD+是一個低 電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī) ，采用 40 引 腳雙列直插封裝方式。 單片機(jī)控制程序：編寫程序，實現(xiàn)單片機(jī)控制系統(tǒng)的初始化，控制 GPS 器件完成 7 數(shù)據(jù)的采