【正文】 選擇定時器Tl并且工作在方式2(自動重裝8位定時/計數(shù)器)作為波特率產(chǎn)生器，波特率為9600bpso下面給出了方式1的波特率方程，其中TlM為定時器1時鐘選擇位(CKCONA)當該位為1時。通過設(shè)置SCONO寄存器中的配置位選擇不同方式，這四種方式提供不同的波特率和通信協(xié)議，(如表51所示)。對串口的初始化是通過相關(guān)的特殊功能寄存器，即串口控制寄存器(SCONO, SCON1)來實現(xiàn)的[[39。//選擇TXO, TX I為推拉方式，RXO, RX1為漏極開 路 P 1 MDOUTI=OxOf。//選擇，TX1, , XBR2=0x40。//選擇TXO. , XBRl=0x00。在本設(shè)計中，需要將UARTO與GPS模塊串口進行通信，而UART 1作為與PC機通信。端口POP3引腳的輸出方式由PnMDOUT寄存器中的對應(yīng)位決定，對應(yīng)位設(shè)置為邏輯“1”時配置為推挽方式輸出。在XBARE被設(shè)置為邏輯“1”之前端口POP3的輸出驅(qū)動器被禁止，以防止對交叉開關(guān)寄存器和其它寄存器寫入時在端口引腳上產(chǎn)生爭用。因此，端口數(shù)據(jù)寄存器和端口輸出方式寄存器(PnMDOUT)的值對這些引腳的狀態(tài)沒有影響。同樣，把 UART 1 EN ( )設(shè)置成邏輯+1。在本設(shè)計中需要把串行口映射到I/0端口上，UARTO具有最高優(yōu)先權(quán)，把UARTOEN()設(shè)置成邏輯“1。一旦配置完畢，將不再對其重新編程。不管交叉開關(guān)是否將引腳分配給外設(shè)，讀 一個端口數(shù)據(jù)寄存器(或端口位)將總是返回引腳本身的邏輯狀態(tài)。未被指定的端口引腳作為通用I/0引腳，通過讀或?qū)懴鄳?yīng)的端口數(shù)據(jù)寄存器訪問端口，既可以按位尋址也可以按字節(jié)尋址。當交叉開關(guān)配置寄存器XBRO, XBRI和XBR2中外設(shè)的對應(yīng)允許位被設(shè)置為邏輯“I”時，交叉開關(guān)將端口引腳分配給外設(shè)。//查詢晶振運行穩(wěn)定標志位是否為1, (1為 運行穩(wěn)定) OSCICN = 0x08 。//等待晶振頻率穩(wěn)定，至少lms while ((OSCXCNamp。i4000。 OSCXCN=0x67。從允許振蕩器工作到外部振蕩器控制寄存器的最高位為高電平，這個過程至少需要lms的啟動時間，所以在程序中加了一個大于lms的延時語句。當CLKSL() 1時，由外部振蕩器產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘SYSLCK[21[231 o在本設(shè)計中采用外部振蕩器驅(qū)動電路產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘，MCU復位后一旦檢測到外部振蕩器控制寄存器(OSCXCN)的最高位為高電平，就說明晶體振蕩器運行穩(wěn)定，就可以由內(nèi)部振蕩器轉(zhuǎn)換為外部晶體振蕩器。可使用OSCICN寄存器中的CLKSL位，在兩個振蕩器之間隨意切換。第5章系統(tǒng)的軟件設(shè)計5. 1系統(tǒng)時鐘初始化每個MCU都有一個內(nèi)部振蕩器和一個外部振蕩器驅(qū)動電路，每個驅(qū)動電路都能產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘，當復位引腳為低時，兩個振蕩器都被禁止。需要注意的是為了防止復位必須在溢出發(fā)生前由應(yīng)用軟件重新觸發(fā)WDT，即“喂狗”。3今采用設(shè)置程序監(jiān)視器(Watchdog一看門狗)有效的解決死循環(huán)問題。2采用設(shè)置軟件陷阱防止程序“跑飛”。1軟件設(shè)計可以提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性，這對于整個系統(tǒng)具有很大意義。高、低速和模、數(shù)接地線要分開并一點接地。并且兩面的線條要盡量垂直。，放置大電容是為了去除低頻干擾，而小電容是為了防止高頻干擾。3印制板雙面敷銅接地，形成一個屏蔽層，并在信號線兩側(cè)均勻打孔，增加抗干擾能力。2印制板元件布局時，相關(guān)元件盡量靠近。4. PCB抗干擾設(shè)計1合理的設(shè)置插接件，電源插接件與信號插接件之間保持一定的距離，在接插座上增加接地針數(shù)。當然，只能通過系統(tǒng)軟件、硬件設(shè)計盡可能的減少千擾帶來的影響，而不可能完全消除干擾[26j。接口電路(如圖412所示)。對于OCM12864由于其工作電壓SV,，所以要C8051F020的輸出能更好地驅(qū)SV輸入的LCD需要對系統(tǒng)進行額外配置。有高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP51內(nèi)核(可達25MIPS )。6EI數(shù)據(jù)輸入輸出引腳7DB0I/O數(shù)據(jù)輸入輸出引腳8DB1I/O數(shù)據(jù)輸入輸出引腳9DB2I/O數(shù)據(jù)輸入輸出引腳10DB3I/O數(shù)據(jù)輸入輸出引腳11DB4I/O數(shù)據(jù)輸入輸出引腳12DBSI/O數(shù)據(jù)輸入輸出引腳13DB6I/O數(shù)據(jù)輸入輸出引腳14DB7I/O數(shù)據(jù)輸入輸出引腳15CSII片選信號，高電平時選擇左半屏16CS2I片選信號，高電平時選擇右半屏17RETI復位信號，低電平有效18VEE0LCD驅(qū)動，負電壓輸出，對地接l OK電位器19LEDA背光電源，LED+ (SV)o 20LEDA背光電源，LED (5 V ) o4. 5. 2 LCD顯示模塊與C8051F020單片機硬件接口設(shè)計由于C8051F020是美國Cygnal公司推出的一種混合信號SoC型8位單片機，是集成度很高的混合信號系統(tǒng)級的芯片。 表42 LCD引腳功能介紹管腳號管腳方向說明1VSS邏輯電源地2VDD邏輯電源+SVo3VOLCD調(diào)整電壓，應(yīng)用時應(yīng)接l OK電位器可調(diào)端 4RSI數(shù)據(jù)/指令選擇:高電平:數(shù)據(jù)DOD7將送人顯示RAM低電平:數(shù)據(jù)DOD7將送人指令寄存器執(zhí)行5R/WI讀/寫選擇::讀數(shù)據(jù)。圖411串口電路4. 5 LCD顯示模塊4. 5. 1 OCM12864介紹OCM12864液晶顯示模塊是128X64點陣型液晶顯示模塊，可顯示各種字符及圖形，可與CPU直接接口，具有8位標準數(shù)據(jù)總線、6條控制線及電源線【16]。在正常運行模式下，若芯片在接收引腳沒有檢測到有效信號，將自動進入SHUTDOWN模式，此時耗電luAo在ONLINE功能有效時，如果監(jiān)測到接收或發(fā)送引腳有信號輸入，該芯片自動被激活而轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。增強型ESD結(jié)構(gòu)為所有發(fā)送器輸出和接收器輸入提供保護，可承受115VKV IEC 100042氣隙放電、18KV IEC 100042接觸放電和士15V KV人體放電模式。SP3223E是SIPEX公司生產(chǎn)的RS232收發(fā)器，SP3223E內(nèi)有一個高效電荷泵，可以在++，滿負載時，SP3223E器件可工作于235Kbps的數(shù)據(jù)傳輸率。由于RS232是最早期為促進公用電話網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信而定制的標準，其邏輯電平對地是對稱的，與TTL, MOS邏輯電平不同，所以單片機與計算機不能直接連接。在應(yīng)用RS232C時必須了解RS232C的連接，才能正確使用。大家知道RS232接口不能與單片機的異步串行通信接口直接相連就是因為單片機的TTL電平是正邏輯規(guī)定的邏輯電平。通常在單片機系統(tǒng)中，由于其處理能力的限制，最高波特率一般為112Kbps左右。 RS232C串口模塊設(shè)計 RS232C總線標準與電氣特性目前RS232C是PC機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口[[21][221. RS232C標準(協(xié)議)規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。單片機與GPS模塊都具有異步串行接口，}，}。JTAG的接口電路(如圖410所示)。JTAG接口使用C8051F020的四個專用引腳，它們是:TCK, TMS, TDI, TDOo JTAG引腳的定義(如表41所示)。 (1) JTAG接口電路t39。 C8051 F020單片機的接口電路設(shè)計 C8051F020的外圍電路包括時鐘電路、復位電路、JTAG接口電路、單片機與液晶模塊的接口電路。這一特性允許用戶根據(jù)自己的特定應(yīng)用選擇通用端口I/0和所需數(shù)字資源的組合。這是一個大的數(shù)字開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源映射到P0, P1, P2和P3的端口1/0引腳。在標準8051中固定的“弱上拉”可以被總體禁止，這為低功耗應(yīng)用提供了進一步節(jié)電的能力。的工作情況與標準8051相似，但有一些改進。(7)外部器件的高度集成C8051F020系列單片機在一個芯片內(nèi)集成了構(gòu)成一個控制系統(tǒng)所需要的大部分功能部件，包括ADC, PLD, DAC, UART, SPI, PCA、電壓比較器、內(nèi)部振蕩器、看門狗定時器及電源監(jiān)視器，甚至還有溫度傳感器等等。在使用JTAG調(diào)試時，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運行。片內(nèi)JTAG調(diào)試電路允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的單片機進行非侵入式(不占用片內(nèi)資源)、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。該存儲器可按512字節(jié)為一扇區(qū)，編程可以在線編程且不需在片外提供編程電壓，該程序存儲器未用到的扇區(qū)均可由用戶按扇區(qū)作為非易失性數(shù)據(jù)的存儲區(qū)。(5)大容量存儲器 CIP51具有標準8051的程序和數(shù)據(jù)地址配置。擴展的中斷系統(tǒng)向CIP51提供22個中斷源，允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷。(4)增加了中斷源 標準的8051只有7個中斷源，Cygnal C8051F020單片機擴展了中斷處理。R ST弓}腳。因此，C805『具有極佳的最小功耗系統(tǒng)設(shè)計環(huán)境。完善的時鐘系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)在滿足響應(yīng)速度要求下，使系統(tǒng)的平均時鐘頻率最低。與8051相比，在相同的時鐘下，單周期指令運行速度為原來的12倍。與以往的8051系列單片機相比，C8051F020具有幾個明顯的優(yōu)點:(1)提高了指令的運行速度 C8051F020系列采用CIP51的CPU模式，廢除了8051機器周期的概念，指令以時鐘周期為運行單位。 圖49 C8051F020功能結(jié)構(gòu)圖 本次設(shè)計選用的是C8051F020作為數(shù)據(jù)終端的主控芯片，該芯片是一種在系統(tǒng)可編程、完全集成的混合信號系列級MCU芯片。C8051F020內(nèi)部集成了4K字節(jié)的RAM, 64字節(jié)的Flash ROM以及2個UART串行接口等。 CIP51內(nèi)核具有標準8052的所有外設(shè)部件，包括S個16位的計數(shù)器/定時器，兩個全雙工UART,256字節(jié)內(nèi)部RAM } 128字節(jié)特殊功能寄存器地址空間及8個字節(jié)寬的UO口。 。 C8051F020是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片SoC，使用Cygnal的專利CIP51微控制器內(nèi)核f}lf}glo CIP51與MCS51單片機兼容，但是具有其獨特的功能。近年來，由于8051的速度低(每一條指令至少需要12個時鐘周期)、功耗高(幾毫安到幾十毫安)和功能少(不能直接處理模擬信號)等等，8051系列單片機似乎己經(jīng)走到了盡頭。使我們從直觀上了解GPS接收機的工作狀態(tài)。我們將此信號通過三極管放大后接LED的一端，另一端則通過上拉電阻接++5V。串行口與PC機接口電路圖(如圖47所示): 圖47串口電路 由于GPS模塊在外圍電路的構(gòu)建下形成具有接收信號能力的接收機，當其正常運行時，也就是能接收衛(wèi)星信號并輸出定位數(shù)據(jù)時，每秒就會從第28引腳輸出一個時鐘脈沖(lpps)。啟動時間跟各種原因都有關(guān)系，環(huán)境，氣候，干擾等各種綜合因素都有關(guān)系，因為GPS啟動需要較好的環(huán)境范圍，在信號差的情況下啟動時間會變得比較長，熱啟動就尤為重要，因此備用電池就顯得舉足輕重。而后備3V可充電微型鏗電池則為數(shù)據(jù)保存作用，可以減緩GPS的啟動時間，記錄GPS的啟動參數(shù)，由3V的電壓經(jīng)過肖特基二極管對其進行涓流充電，一般電池可以保存數(shù)小時的數(shù)據(jù)存儲，10小時后后備電池電量將完全泄漏完畢，保存數(shù)據(jù)將丟失。它不僅穩(wěn)壓精度高，而且壓差較小，省電，而且輸出紋波極小，對整機的干擾也小。故PCB設(shè)計較為復雜，需要滿足天線座到模塊RF一 IN端的阻抗匹配為50歐姆，相關(guān)設(shè)計可由專業(yè)RF仿真設(shè)計軟件APPCAD(如圖45所示)進行高頻線路銅箔寬度、長度、板材厚度等的計算。有源天線的電壓由GPS模塊提供，從GPS模塊的RF IN端接一個10歐姆的電阻，連接到V ANT端就能實現(xiàn)GPS對有源天線的供電【’”}。天線的做法及原理想當復雜，有源天線內(nèi)核更是技術(shù)含量較高，由于涉及到硬件調(diào)試及高頻，因此只能選擇成品的天線，要特別注意天線的供電電壓(ublox是用3V的天線)及信噪比及增益等等。 天線選用3V供電的有源天線，其外觀和內(nèi)核結(jié)構(gòu)(如圖4一所示)。，不用時懸空。, 22, I/0口，GPS模式引腳，不用時懸空。28, TIMEPULSE輸入端，時間脈沖信號，默認值為每秒一個脈沖。系統(tǒng)部分:12. BOOT INT輸入端，啟動模式。25. USB DM, I/0口USB輸入/出端。串口部分:3, TXD1輸出端，串口輸出，VDDIO串口輸出，不用時懸空。 RF輸出端輸出電壓射頻部分，可作為外部有源天線供電(VCC RF連 接到V ANT)，天線的最大功率消耗不能超過具體的規(guī)定值，不用時懸空。19. V ANT輸入端，天線偏置電壓，如使用的是無源天線，則接地。天線部分:，來自天線的GPS信號輸入端。24. VDDes USB輸入端，USB電源，不用 USB時接地。8. VDD 180UT輸出端，不用時懸空。其結(jié)構(gòu)(如圖43所示): 圖43 GPS模塊功能結(jié)構(gòu)組成LEASH各引腳功能介紹:電源部分:6. VCC電源輸入，允許的最大紋波電源為Vcc=SOmVpp。針對具體的用戶配置設(shè)置，內(nèi)置Flash EPROM提供了存儲空間，并使今后的固件升級成為可能。捕獲到的信號