【正文】 鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用最廣泛的一種數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。LCD1602的引腳接口說(shuō)明如下表：1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。考慮到本系統(tǒng)只需要顯示字符與數(shù)字信息，因此LCD1602完全可以滿足設(shè)計(jì)的要求。其中液晶顯示器（LCD）也分為好多種型號(hào)，按照顯示方式來(lái)分的話，可以分為段位式的LCD、字符式的LCD以及點(diǎn)陣式的LCD。顯示器的作用主要是為人機(jī)交流提供即時(shí)的信息，能讓人們與機(jī)器可以進(jìn)行很好的交流。各種顯示器都有自己特殊的功能，每個(gè)顯示器都有自己的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也都有一些小的缺憾，因此選擇什么樣的顯示器要根據(jù)系統(tǒng)需要而定。嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中LED、LCD的顯示技術(shù)都比較成熟，本系統(tǒng)顯示的信息量大、數(shù)據(jù)多、界面較復(fù)雜，因此采用LCD的顯示方案。顯示電路一般都會(huì)和鍵盤電路相結(jié)合，一起實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳、下載、顯示狀態(tài)等功能。為了降低芯片的總寫入時(shí)間，一次可以對(duì)8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫入操作。24C16片內(nèi)自帶地址寄存器,[7]每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該芯片的地址寄存器自動(dòng)加1，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫工做。SDA以及SCL和正電源連接。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出接口，數(shù)據(jù)通過(guò)這條雙向C總線串行傳送。芯片的原理圖為： AT24C16芯片原理圖該芯片的前三個(gè)引腳是三條地址線，芯片的硬件地址由他們來(lái)確定。它通過(guò)SDA（串行數(shù)據(jù)線）及SCL（串行時(shí)鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件：不管是單片機(jī)、存儲(chǔ)器、LCD驅(qū)動(dòng)器還是鍵盤接口。因此在本次的設(shè)計(jì)中采用ATMEL公司生產(chǎn)的ATMEL24c16做為歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。對(duì)于大容量的非易失性存儲(chǔ)器，EEPROM或Flash型存儲(chǔ)器是最普遍的選擇，它們不僅可以保證在掉電的情況下不會(huì)丟失所保存的數(shù)據(jù)，確保了數(shù)據(jù)的安全性，并且能夠改寫很多次，價(jià)格低廉，性價(jià)比相對(duì)較高。這樣的存儲(chǔ)器應(yīng)該滿足這樣的要求，首先他的存儲(chǔ)空間一定要大，這樣才能存儲(chǔ)足夠的數(shù)據(jù)，其次要保證存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)一定要安全，還有就是存儲(chǔ)下來(lái)的數(shù)據(jù)可以保存足夠長(zhǎng)的時(shí)間。芯片的整個(gè)工作流程為： 芯片需要通過(guò)TTL電平接口的VDD引腳給芯片供電，以維持芯片工作，芯片通過(guò)電路板連接到天線，天線接收到數(shù)據(jù)后傳給主芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，將解析好的數(shù)據(jù)通過(guò)TTL電平接口的TXD和RXD引腳傳遞給單片機(jī)，通過(guò)在單片機(jī)內(nèi)燒入好的程序進(jìn)行處理，最后在液晶屏上進(jìn)行顯示。Timemark 功能可用UBX – CFG – TM 進(jìn)行使能。UBX TIM （時(shí)間，Time） TP （時(shí)間脈沖，Timepulse）消息為下一個(gè)TIMEPULSE 提供時(shí)間信息，包括時(shí)間源和量化誤差。用戶可對(duì)極性（上升沿或下降沿）和脈沖寬度進(jìn)行設(shè)置。 天線供電：NEO5 RF_IN引腳不對(duì)天線供電。一旦模塊啟動(dòng)，除非系統(tǒng)掉電或者復(fù)位修改后的信息一直保持，否則UBX的配置信息就會(huì)被修改。 B、配置引腳：(CFG_COM0, CFG_COM1, CFG_GPS0)NEO5 模塊提供了一些引腳用于開機(jī)時(shí)間配置。 D、SPI I/O引腳 A、EXTINT0是一個(gè)有固定輸入電壓閥值的中斷輸入引腳。 C、DDC C C通訊總線，SDA2 和SCL2引腳內(nèi)置上拉。但在總線供電方式下，電流最大約150mA左右。） B、USB 在主機(jī)的USB接口和接收器的VDD_USB引腳間必須接入一個(gè)LDO（）。支持?jǐn)?shù)據(jù)速率： k Bit/s to 115 K Bit/s.。Class “MON”。系統(tǒng)監(jiān)控 UBLOX5 GPS和伽利略接收器提供系統(tǒng)監(jiān)控功能，這允許嵌入式處理器的操作及關(guān)聯(lián)外圍設(shè)備的監(jiān)督。電源功耗模式 UBLOX5 提供兩種電源模式：最大性能模式和經(jīng)濟(jì)模式。VDD_USB USB接口電源，該引腳電壓范圍：。初次使用時(shí)的啟動(dòng)；電池耗盡導(dǎo)致星歷信息丟失時(shí)的啟動(dòng)；關(guān)機(jī)狀態(tài)下將接收機(jī)移動(dòng)1000公里以上距離時(shí)； 溫啟動(dòng)：距離上次定位的時(shí)間超過(guò)兩個(gè)小時(shí)的啟動(dòng)；[6] 熱啟動(dòng)：距離上次定位的時(shí)間小于兩個(gè)小時(shí)的啟動(dòng)。（注：GPS 的熱啟動(dòng) 冷啟動(dòng)和溫啟動(dòng)）GPS開機(jī)定位分為冷啟動(dòng)、溫啟動(dòng)和熱啟動(dòng)三種方式。如果備用電池未接入，那么在上電時(shí)接收器將執(zhí)行一個(gè)冷啟動(dòng)。在VCC主電源掉電的期間內(nèi)可以繼續(xù)維持實(shí)時(shí)時(shí)鐘和備用RAM的供電。最大電源紋波峰峰值不得超過(guò)50mV。 GPS模塊工作原理GPS模塊原理圖如下所示： 主芯片原理圖 TTL電平接口NEO5Q的引腳功能： VCC 主電源供電引腳。代表單位米；標(biāo)號(hào)“10”表示大地水準(zhǔn)面高度， M經(jīng)度，(如果數(shù)據(jù)的第一位零也將會(huì)被傳送)；標(biāo)號(hào)“5”表示緯度，(如果數(shù)據(jù)的第一位是零也將會(huì)被傳送)；標(biāo)號(hào)“3”表示GPGGA數(shù)據(jù)詳解GPGGA的數(shù)據(jù)格式為：$GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*xxCRLF$GPGGA：起始引導(dǎo)符及語(yǔ)句格式說(shuō)明(本句為GPS定位數(shù)據(jù))；標(biāo)號(hào)“1”表示他的計(jì)算方法如下：如接收到的緯度是： / 100 = ：45度（–45）* 60 = （–27）* 60 = 經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的緯度的數(shù)值：45度27分50秒。2. 定位狀態(tài)，在接收到有效數(shù)據(jù)之前，這個(gè)位為“V”，后面沒有數(shù)據(jù)，當(dāng)接到有效數(shù)據(jù)之后，這個(gè)位就變?yōu)榱恕癆”，這樣后面的數(shù)據(jù)才開始變?yōu)橛行?shù)據(jù)。一行完整的數(shù)據(jù)如下：$GPRMC,A,N,E,170809,A*60信息類型一共可以分為以下幾種類型：GPGSV：可見衛(wèi)星信息GPGLL：地理定位信息GPRMC：推薦最小定位信息GPVTG：地面速度信息GPGGA：GPS定位信息GPGSA：當(dāng)前衛(wèi)星信息在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們只用到了GPRMC和GPGGA的信息，因此在這里我們只對(duì)GPRMC和GPGGA的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)解析的介紹。在接收端采用UBLOX公司最新的KickStart微弱信號(hào)攫取技術(shù)[5]，無(wú)論天線尺寸多大，設(shè)備所處的位置如何，只要可以接收到GPS信號(hào)，都可以確保采用此模塊的設(shè)備能夠有最佳的初始定位性能并進(jìn)行快速定位。主機(jī)的核心是低噪放大器、信道電路、中央處理器、存儲(chǔ)器等模塊；[4]我們可以借助軟件將衛(wèi)星信息進(jìn)行接收、采集、放大、識(shí)別、存儲(chǔ)、處理等操作以便能夠輸出有用的定位信息、速度信息和時(shí)間信息。作為GPS 用戶部分的主要部件—GPS 接收機(jī)，主要是用來(lái)接收和處理來(lái)自GPS衛(wèi)星發(fā)送的位置信息。于是得到含有四個(gè)未知數(shù)U a、U b、U c、Cb的四個(gè)方程。R i 即為傳播距離：R i= cD ti。于是我們得到這樣的一個(gè)簡(jiǎn)單的多元方程組：(A i U a ) L + (Bi U b )L + (C i U c )L = (R i Cb)L這里A i、B i、Ci 分別代表四顆衛(wèi)星的位置參數(shù)，由GPS 衛(wèi)星以50 Hz 的速率向全球不間斷廣播?！　PS 定位的基本原理實(shí)際上是比較簡(jiǎn)單的。美國(guó)在GPS 系統(tǒng)中采用的SA 措施，對(duì)用戶是個(gè)很大的限制，為了針對(duì)這種限制，使這種限制降到最低，又發(fā)展了稱為DGPS 的差分GPS 技術(shù)。GPS最開始的用處就是用在美國(guó)軍方的軍事活動(dòng)，軍事科研等方面，雖然后來(lái)對(duì)民間開放，但是美國(guó)軍方對(duì)GPS 的使用范圍進(jìn)行了一些控制，只有C/A 碼和廣播星歷向全球開放。③Y 碼和P 碼相類似，都屬于精密定位服務(wù)碼。由于它的搜捕時(shí)間很短，所以特別適合用于快速提供精度不高的定位信息。②C/A 碼被稱為粗碼，也可以稱他為標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)碼。它的周期長(zhǎng)為7 d，既然可以稱為精碼，因此無(wú)論是定位還是時(shí)間速度等都有很高的精度?！PS 接收機(jī)的性能與結(jié)構(gòu)GPS 衛(wèi)星全部都采用展頻技術(shù)來(lái)向地面發(fā)射信號(hào)，兩個(gè)載頻發(fā)射(L 1波長(zhǎng)為19 cm，頻率f 1= 15410. 23MHz；L 2波長(zhǎng)為24 cm，頻率f 2= 120)的信號(hào)傳輸速率為50 Hz，調(diào)制方式為二相鍵控(BPSK)調(diào)制，且信號(hào)被調(diào)制在偽隨機(jī)碼上。關(guān)機(jī)后，機(jī)內(nèi)電池也會(huì)繼續(xù)為RAM存儲(chǔ)器供電來(lái)防止存儲(chǔ)在RAM存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)丟失。機(jī)內(nèi)電源的作用在于當(dāng)你在更換外電源時(shí)不至于中斷接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)觀測(cè)。GPS 接收機(jī)又由天線部分和接收部分組成。將接收到的這些數(shù)據(jù)輸入到該設(shè)備中的微處理計(jì)算機(jī)中，根據(jù)定位解析算法進(jìn)行定位計(jì)算，就可以計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)度、緯度、高度、海拔、時(shí)間、速度等各種我們需要得到的信息。它的主要功能就是可以捕獲到衛(wèi)星，并追蹤這些衛(wèi)星在宇宙空間中的運(yùn)行。假如某一地面控制站發(fā)生了故障，那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還是可以使用一段時(shí)間的，但是隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，衛(wèi)星的導(dǎo)航精度也會(huì)逐漸的降低。當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行至地面控制站上方時(shí)，控制站將這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)信息及主控站指令發(fā)送給衛(wèi)星。它們將從衛(wèi)星接收到的觀測(cè)數(shù)據(jù)（包括電離層和氣象數(shù)據(jù)）經(jīng)過(guò)初步處理后傳送到主控站。主控制站位于美國(guó)科羅拉多州，主要任務(wù)是負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息。C/ A 碼則不同，C/A碼為了開放給民間使用被人為的采取措施降低了精度。P 碼頻率較高，因此有很強(qiáng)的抗干擾能力和準(zhǔn)確的定位精度，但是它受到了美國(guó)軍方的管制。這就保證了隨時(shí)隨地的進(jìn)行連續(xù)的全球定位導(dǎo)航工作。除此之外，在軌道上運(yùn)行的還有另外四顆作為備份的衛(wèi)星。： 上電自動(dòng)復(fù)位電路第二節(jié) GPS模塊GPS全稱為Global Positioning System全球定位系統(tǒng)，他由空間部分，地面控制部分和用戶設(shè)備部分三部分組成。： 外部晶振連接圖 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位是將單片機(jī)做重新初始化的操作。因?yàn)榻o振蕩器內(nèi)部輸入時(shí)鐘信號(hào)時(shí)會(huì)通過(guò)一個(gè)二分頻的觸發(fā)器模塊，因此這個(gè)對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬沒有什么要求，但是需要注意的是，我們必須得保證輸入信號(hào)的脈沖的高低電平所要求的寬度。振蕩器特性:我們可以把這兩個(gè)振蕩器配置為片內(nèi)振蕩器。只有當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器才開始工做。在外部程序存儲(chǔ)器取地址的時(shí)候，每個(gè)機(jī)器周期該引腳有效兩次。在用FLASH進(jìn)行編程的時(shí)候，這個(gè)引腳為脈沖的輸入引腳。RST為單片機(jī)的復(fù)位輸入引腳。P3口：P3口也是雙向I/O口，當(dāng)P3口被寫入“1”后，該端口被置為高電平，用于數(shù)據(jù)的輸入。如果對(duì)外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作時(shí)，P2口輸出內(nèi)容為它的特殊功能寄存器中的值。P2口：P2口為8位雙向I/O口，當(dāng)給P2口輸入“1”時(shí)，該引腳被置為高電平，此時(shí)它作為輸入端口。當(dāng)P1口的被輸入1時(shí)，該引腳會(huì)被置為高電平，此時(shí)P1為信息的輸入端口，當(dāng)P1口被置為0，則該引腳被置為低電平時(shí)，此時(shí)成為信息的輸出端口。如果這樣做的話P0口外部必須接上拉電阻。當(dāng)P0口被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位時(shí)還可以用于外部程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。P0口：P0口為一個(gè)8位雙向I/O口。STC90C51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下： STC90C51RD+系列內(nèi)部框圖 STC90C51系列單片機(jī)引腳說(shuō)明VCC：供電電壓。STC90C51系列單片機(jī)中包含很多種模塊，像中央處理器模塊，程序存儲(chǔ)器模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊，定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊，UART串口，I/O接口，EEPROM，看門狗模塊等。 時(shí)鐘/機(jī)器周期，12時(shí)鐘/機(jī)器周期；：；：0至40MHz，相當(dāng)于一般的51系列的單片機(jī) 0至80MHz的頻率范圍； 4K/6K/7K/8K/10K/12K/13K/16K/32K/40K/48K/56K/ 61K/字節(jié)； 128/256/512字節(jié)的RAM；，復(fù)位后的P1/P2/P3/P4 口全都是準(zhǔn)雙向口（相當(dāng)于一般的51系列單片機(jī)的I/O口）；；；；，外部晶體12M以下時(shí)，可以省去外部的復(fù)位電路，只要把復(fù)位引腳接地即可；，當(dāng)需要時(shí)我們可以把定時(shí)器0當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用，這樣就可以擴(kuò)展為四個(gè)定時(shí)器；，分別由下降沿觸發(fā)和低電平觸發(fā)；（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART；[2]：075℃/40+85℃。STC單片機(jī)完全兼容51單片機(jī)，并有其獨(dú)到之處，其抗干擾能力極強(qiáng)，保密性也很不錯(cuò)，功耗低，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)，內(nèi)部還配置有MAX810專用復(fù)位電路，價(jià)格也較便宜，性價(jià)比非常高，最重要的是上手容易，而且擁有不錯(cuò)的性能。因?yàn)樵诖髮W(xué)階段，主要學(xué)習(xí)的單片機(jī)就是89C51單片機(jī)，而且C語(yǔ)言也是大學(xué)中必修的一門課程，這兩樣?xùn)|西都是很熟悉的東西，而且C51系列單片機(jī)在性能上也完全可以滿足開發(fā)所需要的要求，所以C51系列單片機(jī)是最佳的選擇。AVR是ATMEL公司的一個(gè)系列的產(chǎn)品,其性價(jià)比較高,如果我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品對(duì)穩(wěn)定性沒有太大的要求的話，這款單片機(jī)算是一個(gè)比較不錯(cuò)的選擇，它擁有哈佛結(jié)構(gòu)和RISC，具有處理功能強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)。 PIC單片機(jī)種類很多，他的優(yōu)點(diǎn)是比其它的單片機(jī)(例如51單片機(jī)，AVR單片機(jī))都要穩(wěn)定一些，所以這類單片機(jī)一般用在社會(huì)上對(duì)穩(wěn)定性的要求比較高的場(chǎng)合。而且平時(shí)我們對(duì)于8位的單片機(jī)了解得比較多，上手起來(lái)也非常容易，所以在本次設(shè)計(jì)中8位的單片機(jī)是最好的選擇。一般的情況下人們談到ARM時(shí)經(jīng)常會(huì)把它和嵌入式操作系統(tǒng)聯(lián)系在一起，因?yàn)槔肁RM實(shí)現(xiàn)嵌入式是一個(gè)非常好的選擇方案。近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，32位單片機(jī)的市場(chǎng)前景被廣泛看好。這類單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和8位單片機(jī)差不多，都是用在工業(yè)控制，自動(dòng)化辦公系統(tǒng)以及工程控制系統(tǒng)中，他們比8位單片機(jī)具有更好的性能，可以完成一些8為單片機(jī)不能完成的東西。16位單片機(jī)是在20世紀(jì)80年代才慢慢的發(fā)展起來(lái)的。為了使單片機(jī)適應(yīng)更多的場(chǎng)合，還研制出了好多增強(qiáng)型單片機(jī)，這樣的單片機(jī)不僅增加了A/D和D/A轉(zhuǎn)換功能，還集成有定時(shí)器/比較寄存器、看門狗定時(shí)器、BUS控制部件和晶體振蕩電路等功能。和上面提到的那款相比，它的存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)大量的內(nèi)容，可尋址的范圍也特別廣，除此之外它還有更多的中斷源、I/O口（并行）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，以及可以進(jìn)行全雙工通信的的串行口。由于處理位數(shù)太少，并不能夠?qū)Ρ敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)中需要處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行很快很好的