【正文】 源檢查 加入電力之后，檢查每個插頭銷的電 勢，并且通常檢查 GND和 VCC之間的電位，如果 5V 。需要特別保護(hù)芯片，先與潛在（或電源）插座進(jìn)行了檢查確定正確的插入測試芯片。 調(diào)試的過程如下 。 在焊接圓形的極性電容時（一般容值較大），其電容器的引腳分長短長腳應(yīng)對應(yīng) “+”號所在的孔 。 呈圓焊接順序：元器件裝焊順序依次為：電阻器、電容器、二極管、三極管、集成電路、大功率管，其他元器件為先小后大。采用集成穩(wěn)壓器 LM7805， C C2 分別為輸入端和輸出端濾波電容；輸入電壓 Vin 引腳可直接接入電源， 穩(wěn)壓器 2 腳接地，輸出電壓 Vout 引腳即可為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的 5V 電壓。硬件連接圖如圖 所示。 EN 引腳為校準(zhǔn)器使能端，接單片機的 ，通過其選用校準(zhǔn)器（上電或低電壓時啟用，在 到VCC 之間禁用）。模塊具有 12 通道并行接收能力，所接收的 GPS 信號屬于民用頻段的 L1 信號（ ），在沒有 SA 干擾的情況下平均定位誤差為 8 米，動態(tài)速度誤差為 米 /秒，信號靈敏度更是高達(dá)－150dBm，冷啟動定位時間為 52 秒，熱啟動時間為 34 秒，重新定位時間僅僅需要 10 秒。 GPS 應(yīng)用 結(jié)構(gòu)框圖如 圖 所示 。間接控制是單片機通過軟件模擬液晶工作時序的方法實現(xiàn)與液晶顯示模塊的連接。 按鍵液晶顯示模塊 51 系列單片機與液晶模塊的接口方式有兩種，一種為直接訪問方式，一種為間接控制方式。 按鍵模塊設(shè)計 鍵盤是人機對話的紐帶，操作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)和命令。 （ 3）看門狗定時器 看門狗定時器由 WDI 輸入監(jiān)視來監(jiān)視微處理器的激活。后的 RESET 被確認(rèn)，直到電壓下降到低于 1V RESET 信號將保持有效。如果VCC 超過設(shè)備的極限 VTRIP，電路會釋放復(fù)位后 200ms 的延遲，讓系統(tǒng)開始工作。 （ 1）上電復(fù)位 當(dāng)電力被加入時，內(nèi)部上電復(fù)位電路被激活，使得復(fù)位銷是有效的。 ? C51 編譯器產(chǎn)生行號，編譯時的時間和日期； ?編譯器的運行和產(chǎn)生的目標(biāo)文件的信息被記錄在案； ?列表文件在每個源 代碼前沒包含行號和 {}的嵌套層數(shù)； ④ 如果錯誤或可能錯誤的代碼存在，一個錯誤或警告信息將顯示出來； ⑤ 選擇在 μVision2options for tagetlisting 中的 Assembly code 代碼指示選項，將在列表文件的匯編代碼處加入源代碼所在的行號； ⑥ 存儲器一覽表提供了 8051 存儲器占用信息； ⑦ 程序中的錯誤和警告總數(shù)包括在文件的結(jié)尾處。 編譯后， C51 編譯器產(chǎn)生一個列表文件。 ?增加并配置選擇的期間的啟動代碼。 ?啟動 Vision2，創(chuàng)建一個項目文件并從器件庫中選擇一個器件。用 Keil C51 編譯器的過程 Vision2 包含項目經(jīng)理，可以使 8051 應(yīng)用系統(tǒng)。該調(diào)試器包含一個高速模擬器，可以模擬整個 8051 系統(tǒng)，包括片上外設(shè)和外部硬件。此絕對地址目標(biāo)文件可以用來寫 EPROM 或其它 存儲裝置，或者由的 uVision2 調(diào)試仿真器使用的用于仿真和調(diào)試測試程序。目標(biāo)模塊或文件包含不重的代碼和數(shù)據(jù)的絕對地址 定位。 （ 2） LIB51 庫管理器 在匯編器和編譯器編譯 成功后生成的目標(biāo)文件中， LIB51 允許它們創(chuàng)建自己需要的目標(biāo)庫文件，如果連接器需要處理一個庫的時候，它自己調(diào)用這個庫，基于單片機的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 9 庫中封存的是這個模塊的內(nèi)容，連接器進(jìn)行訪問的時候 LIB51 庫為其提供所需要的內(nèi)容，提高訪問效率，同時提高安全性能。此外， 8051 種結(jié)構(gòu)的幾個特點，直接支持添加到里面。編譯器和匯編程序從源代碼生成可重定位的目標(biāo)文件。 1 用戶可定義密碼序列的全功能編輯器； 2 將外部程序加入下拉式菜單的應(yīng)用管理器； 3 創(chuàng)建和保存項目的項目管理器； 4 匯編編譯和連接應(yīng)用程序的集成程序生成工具； 5 所有環(huán)境的對話框和開發(fā)工具設(shè)置。 Vision2 是一個標(biāo)準(zhǔn)的 windows 應(yīng)用程序，它是 C51 的一個集成軟件開發(fā)平臺，具有源代碼編輯、項目管理、程序生成器等功能，操作方便是開發(fā)者的首選工具軟件。安裝過程也很方便，依照軟件安裝過程的提示完成安裝即可 [17]。 Keil 的版本目前是 V7 版本，他是很優(yōu)秀的 8051C 編譯器。 GPS 模塊 當(dāng) GPS 接受信號后，保護(hù)現(xiàn)場，改變正在工作狀態(tài)，或者剛開始工作的狀態(tài)，判斷是否接受中斷為 1，在程序設(shè)計中，非零即為真，然后清除上一次的中斷標(biāo)志，接受單片機中緩存區(qū)的數(shù)據(jù)，進(jìn)入程序運作區(qū)， GPS 接收程序流程圖如圖 所示 保護(hù)現(xiàn)場改變工作寄存器接收中斷為 1清中斷標(biāo)志從接受緩存區(qū)讀數(shù)據(jù)是 G P M R C接收終端為 1接收數(shù)據(jù)恢復(fù)現(xiàn)場NYYYNNY 圖 GPS 接 收 程序流程圖 基于單片機的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 8 3 GPS 定位系統(tǒng) 硬件設(shè)計 Keil軟件介紹 KeilC51 是美國 Keilsoftware 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。 液晶顯示模塊 該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊做比較的話，不僅硬件電路結(jié)構(gòu)簡潔，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊， LCD1602 的程序流程圖如圖 所示。 圖 總體仿真圖 基于單片機的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 6 系統(tǒng)總體流程圖如圖 所示 。在執(zhí)行啟動 /重新啟動調(diào)試命令，在下面的仿真調(diào)試菜單出現(xiàn)在軟件和單片機的系統(tǒng) 資源列表，用于調(diào)試分析和評審的時間 [15]。 （ 1）總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，首先需要在 debug 菜單中 找到 execute 選項，或者我們可以選用快捷方式直接按下 F12,如果我們想要在運行過成中暫停程序需要 shift + break 組合鍵停止系統(tǒng)運行，使用快捷方式的操作可以節(jié)省我們調(diào)試的時間，運行的方式還有多種，在菜單欄中可以找到。 Proteus軟件里面涵蓋了數(shù)千種元器件，里面的元器件非常的多，通常不會找不到我們所需要的內(nèi)容，而且里面的元器件的類型更是豐富。當(dāng)仿真圖畫好之后需要進(jìn)行仿真實現(xiàn)的時候，需要選擇程序的編譯工具，擴展名，路徑等等。 Proteus 的工作過程 本次設(shè)計用到的是 proteus8仿真軟件，首先打開 Proteus仿真軟件，在進(jìn)行仿真之前，設(shè)置好界面信息，和布局。其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，在教學(xué)領(lǐng)域可以進(jìn)行模擬電路和數(shù)字電路的教學(xué)與實驗，微控制器的綜合實驗，項目的設(shè)計與產(chǎn)品研發(fā)， 創(chuàng)新設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計等。 此軟件有著非常豐富的元器件庫資源，多達(dá) 27000種的元器件任你選擇，創(chuàng)建方便，使用簡單。 基于單片機的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 4 2 系統(tǒng)軟件仿真 Proteus 軟件簡介 Proteus軟件是一種專業(yè)的仿真軟件， EDA工具軟件，它是由英國的 Lab Center Electronics公司研發(fā)推出了。 （ 5） 方案二的 I/O 口的合理分配 。 （ 3） LAP 單片機內(nèi)存足夠用，不用使用大內(nèi)存的 AT89S54 單片機。 （ 1） 可以滿足課題要求，并且其性價比高。 (6) GPS 模塊以及接線不方便攜帶。 (4) 數(shù)據(jù)口夠用，資源能合理使用。 (2) GPS 成本低，性價比高。將取得的 GPS數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機中進(jìn)行處理，通過鍵盤模 塊的按鍵控制，單片機判斷后進(jìn)行操作，將數(shù)據(jù)存儲到內(nèi)置 ROM 中，或?qū)⒁训玫慕?jīng)緯度通過液晶顯示模塊顯示，再此期間， LCD1602 始終顯示當(dāng)前位置的經(jīng)緯度，硬件電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 (7) 整個電路硬件多，布局難。 (6) 使用外置 ROM 需要占用至少 8 個數(shù)據(jù)口，需要對某個數(shù)據(jù)進(jìn)行分時復(fù)用。并且性價比一般。 (3) 外置 ROM，便于存儲數(shù)據(jù)以及調(diào)用。 方案一的特點 (1) 鍵盤模塊按鍵多，功能強大，可以實現(xiàn)多種功能選擇。 (4) GPS 模塊 GPS 模塊是整個設(shè)計中最重要的核心模塊，該模塊的功能是把內(nèi)部接受到的定位數(shù)據(jù)通過串行通信的方式傳遞給單片機，由單片機進(jìn)而對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的控制和處理。 基于單片機的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 2 (3) 液晶顯示模塊 液晶顯示模塊要實現(xiàn) 的功能是顯示由單片機輸出的定位信息，包括經(jīng)度、緯度、高度的三維坐標(biāo)及時間等。 (2) 看門狗及 EEPROM 模塊 程序運行時，看門狗需要程序每隔一段時間給它個信號，用以清空它的計數(shù)器；如果沒有這個信號，計數(shù)器溢出，則會給處理器一個復(fù)位信號，使處理器強制復(fù)位，這樣可以避免死機，提高系統(tǒng)的可靠性。 圖 硬件電路結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計包括如下內(nèi)容： (1) 鍵盤模塊 本設(shè)計采用的是 44 的矩陣式鍵盤，直接與 AT89S54 的 I/O 口進(jìn)行連接。 基于單片機的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 1 1 方案的選擇與論證 方案選擇 方案一 GPS 使用 AT89S54 單片機微處理器硬件設(shè)計低壓 AT89S54，美國愛特梅爾公司的高性能 CMOS8 單片機 8KB 字節(jié) FLASH，芯片的擦寫的只讀程序存儲器（光盤 128 字節(jié)）的隨機存取記憶體（ RAM 的設(shè)備，采用 ATMEL），高密度非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)的指令集單片機兼容，八芯片，通用中央處理器和閃存的（ CPU）。使用 NMEA 輸出命令，結(jié)合單片機串行通信知識能實現(xiàn)對 GPS 接收到的衛(wèi)星信息進(jìn)行提取，并在液晶顯示平臺上選擇性的顯示數(shù)據(jù)。沒有 GPS系統(tǒng)的手機耗電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有 GPS的手機，所以解決這方面的問題成為當(dāng)前各大國際廠商頭疼的問題，雖然當(dāng)前各大國際公司也有提出解決的方案，但是各大運營團(tuán)隊對現(xiàn)有的解決方案還持有懷疑態(tài)度，大多都還在觀望，多 以 GPS 的市場應(yīng)用前景的開發(fā)空間還十分的廣闊 [10]。 現(xiàn)在各大手機廠商以及軟件公司都非常看好 GPS 市 場，但當(dāng)把理論應(yīng)用到手機上的時候，問題就應(yīng)允而生，各大廠商遇到的障礙還是非常多的，首先，在 GPS的選擇方面，一種是在手機上選擇內(nèi)建的 GPS芯片，另一種是選擇外接的 GPS 模塊，無論選擇哪一種，都無可為避免的提高了手機的成本，影響消費者對該品牌手機的購買意向。但是具備接收衛(wèi)星信號的功能并不代表具有定位功能，在解決這方面的問題上面，使用快速跟蹤公司研制出來的MMASIC 芯片來接收 GPS 信號，能有效的解決 GPS 信號衰減的問題。在該領(lǐng)域中，主要難題在于，如何讓 GPS 應(yīng)用于無線通信行業(yè)中。隨著汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的日益普及，在 2020 年之后，歐洲和北美在汽車導(dǎo)航方面占的分量日益增加，兩大陣營在這幾年的占用市場比例分別增長至 27%和 %。在車輛導(dǎo)航系統(tǒng)中，例如，由于高度發(fā)達(dá)的電子地圖和消費電子技術(shù)，加上智能運輸系統(tǒng)的成熟，使得日本成為全球汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的滲透和最高的市場價值。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 隨著應(yīng)用范圍的擴展， GPS 等相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)品也逐漸成為全球無線通信終端基于單片機的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 IV 市場重要的產(chǎn)品，就目前國際形式來看，越來越多的汽車導(dǎo)航定位系統(tǒng)還有無線產(chǎn)品的平民化，是 GPS 產(chǎn)品能夠迅速增長的主要原因 ，根據(jù)我國市場公司ABI 的報告顯示，在 2020 年，汽車 導(dǎo)航定位和無線通信產(chǎn)品的市場比合計為38%，到了 2020 則增長了 15%，市場上的其他產(chǎn)品合起來僅占 43%。按 20%個私家車保有量的平均年增長率的估計，導(dǎo)航產(chǎn)品的要求是一個很大的增值。 2020，中國的民用汽車保有量達(dá)到一億七千萬但是裝載導(dǎo)航設(shè)備的車輛，還不足 70萬輛。一個對 3G 應(yīng)用與創(chuàng)新的專業(yè)觀的調(diào)查顯示，百分之 的受訪者選擇了 3G 網(wǎng)絡(luò)視頻對話，百分之 的受訪者選擇了 GPS 和地圖搜索，在 3G時代的到來，對 GPS 和電子地圖的關(guān)注，足以顯示其在日常生活中的重要性。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴大，中國衛(wèi)星導(dǎo)航儀的市場規(guī)模已從 2020年的不到 10 億元增長到了 2020 年的 120 億元 [3]。 目前， GPS 的民用信號的定位精度可以提供 10 多米。它由 30個（ 4 作為備份星）在軌道上運行的衛(wèi)星。 GPS 已經(jīng)在經(jīng)濟、軍事、科研和社會生活各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著重要的作用。它能為用戶提供全球性、全天候、連續(xù)、實時、高精度的三維坐標(biāo)、三向速度和時間信息。 LCD。 關(guān)鍵詞： 全球定位系統(tǒng) ； IAP15W4K58S 單片機；液晶顯示器；導(dǎo)航 基于單片機的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計 II THE DESIGN OF GPS POSITIONING SYSTEM BASED ON MCU Abstract This design is based on IAP15W4K58S4 microcontroller to achieve a simple global positioning system. This control system mainly pletes the routine functions such as receiving data, time display, longitude, latitude and so on. The scheme is based