【正文】 osc。當定時器 /計數(shù)器為定時工作方式時，計數(shù)器的加 1 信號由振蕩器的 12 分頻信號產生，即每過一個機器周期， 計數(shù)器加 1，直至計滿溢出為止。 C／ T：定時器／計數(shù)器選擇位。 因為在設計中使用定時器來設置串行通信的波特率，在此對定時器予以介紹：以上的 TR1 和 TR0 用于定時器的啟動 ； TMOD 則用于控制定時器的工作模式，如 33 表所示： 表 33 定時器控制寄存器 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 由 表 可見， TMOD 的高 4 位用于 T1，低 4 使用于 T0， 4 種符號的含義如下： GATE：門控制位。 中斷優(yōu)先寄存器 — IP： 16 由于本設計只應用一個中斷源，不用優(yōu)先級設置，在此不予介紹。 ES：串行 I／ O 中斷允許位。下面分別對它們進行介紹： 中斷允許寄存器 — IE： 表 31 中斷允許寄存器 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA：全局中斷允許位。 串行中斷有發(fā)送 (TI)和 接收 (R1)的區(qū)別； 其 打開與否，受中斷自身的允許位和全局允許位的控制 。 TI／ RI：串行 I／ O 中斷，串 行端口完成一幀字符發(fā)送／接收后引起。 T0：定時器／計數(shù)器 0 中斷，由 T0 計滿回零引起。 中斷系統(tǒng)的結構 ： 5 個中斷源的符號、名稱及產生的條件如下 ： INT0：外部中斷0，由 P3． 2 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 4． 波特率 通信線上傳送的所有位信號都保持一致的信號持續(xù)時間，每一位的信號持續(xù)時間都由數(shù)據(jù)傳送速度確定，這個傳送速度即波特率。 3． 停止位 停止位是一個字符數(shù)據(jù)的結束標志，可以是 1 位、 位或 2 位的高電平。 89C51 采用的是 9 或 8 位數(shù)據(jù)傳送，這些數(shù)據(jù)被接收到移位寄存器中，構成傳送數(shù)據(jù)字符。起始位所起的作用就是設備同步，通信雙方必須在傳送數(shù)據(jù)位前協(xié)調同步。當發(fā)送設備要發(fā)送一個字符數(shù)據(jù)時，首先發(fā)出一個邏輯 0 信號，這個邏輯低電平就是起始位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平（邏輯值１），這樣就保證起始位開始處一定有一個下跳沿。 異步通信 特點 一個字符一個字符地傳輸，每個字符一位一位地傳輸，并且傳輸一個字符時，總是以 “ 起始位 ” 開始，以 “ 停止位 ” 結束 ,字符之間沒有固定的時間間隔要求。同步和異步都屬于串行數(shù)據(jù)傳送方式。 數(shù)據(jù)格式 根據(jù)所需數(shù)據(jù)的需要 ,只選用 GPGGA、 GPGSV、 GPRMC 語句。 NMEA0183 數(shù)據(jù)格式設置為 1 個起始位 ,8 個數(shù)據(jù)位 ,1 個停止位 ,無奇偶校驗 ,波特率默認為 4800。 復位按鍵由單片機 RST 控制 ,如圖 22 所示。 5 R/W 讀 /寫信號 H:讀 L:寫 6 E 片選信號 下降沿觸發(fā) ,鎖存數(shù)據(jù) 7 | 14 DB0 | DB7 數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù)傳輸 15 BLA 背光源正極 提供背光 16 BLK 背光源負極 提供背光 12 K1470R510KR620uFC1VCCRST 圖 22 石英晶體振蕩器 鍵盤部分 切換按鍵由單片機的 控制，接上拉電阻，未按時 為高電平。 晶體振蕩器 石英晶體振蕩器是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應用于 單片機 、計算機、遙控器等各類振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設備產生時鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準信號。 10% 3 VL 液晶顯示偏壓信號 調節(jié)對比度 4 RS 寄存器選擇信號 H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器 11 主要技術參數(shù)： 表 23 技術參數(shù) 顯示容量 16 2 個字符 芯片工作電壓 — 工作電流 () 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 (WXH)mm 電源部分 本電路使用集成穩(wěn)壓芯片 7805，它可以把頻率為 50Hz、有效值為 220V 的單相交流電壓轉換為幅值穩(wěn)定的 5V 直流電壓。本設計以常用的 2行 16 個字的 1602 液晶屏來構成整個系統(tǒng)的顯示模塊。字符型液晶顯示模塊目前在國際上已經規(guī)范化，無論顯示屏規(guī)格如何變化，其電特性和接口形式都是統(tǒng)一的。 采用 LCM 液晶顯示模塊作為人機交互界面。 TN 和 STN 型常用作單色 LCD。通常使用的 LCD 器件有 TN 型（ Twist Nematic，扭曲向列型液晶）、 STN 型（ Super TN，超扭曲向列型液晶）和 TFT 型（ Thin Film Transistor， 薄膜晶體管型液晶）。 管腳介紹 表 21 管腳 管腳 管腳名稱 功能描述 1 VCC5V +~ 電量輸入 2 TXA 串行數(shù)據(jù)輸出端口 A （ CMOS 3V： Voh Vol Ioh=Iol=2mA） 10 3 RXA 串行數(shù)據(jù)輸入端 A (CMOS 3V： Vih≧ *VCC Vil≦ *VCC) 4 RXB 串行 數(shù)據(jù)輸入端 B (CMOS 3V： Vih≧ *VCC Vil≦ *VCC) 5 GND 接地 6 時鐘 /復位 時鐘 ： 1PPS 時鐘信號輸出 (Vil≦ 脈沖 寬度 10ms)。 主要技術參數(shù) 1． 輸入 電壓 ： VDC 輸入。在 被計算了之后 ， 合法的位置、速度和時間 等信息 被傳送 到 輸出通道 ，通過串口傳送到單片機設備 。 當 GR87 系統(tǒng)最初的自檢 完成后，它 開始處理衛(wèi)星 所獲得的數(shù)并 自動跟蹤。 GPS 模塊 概述 根據(jù)設計需要， GPS 模塊選用 GR87。它具有全雙工異步通信口 ,9 可與 GR87 接口進行數(shù)據(jù)讀取 ,處理和輸出。 在本次設計中，采用 MCS51 系列單片機，雖然信號處理和計算的功能相對差些，但其結構簡單、體積小、性價比高、可靠性高、功耗小及應用范圍廣，適合于小型化作業(yè)。如圖 21所示 : 單 片 機顯 示鍵 盤復 位G P S 模 塊電 源晶 振 圖 21 系統(tǒng)框圖 單片機 硬件核心控制任務是由單片機來完成的，單片機的采用使硬件電路設計大大簡化，而性能更加可靠。由于單片機集成度高，系統(tǒng)結構簡單，價格低廉，同時技術成熟，處理器部分使用單片機實現(xiàn)。 8 第 2 章 系統(tǒng)硬件設計 課題要求研制的 GPS 接收機要具有接收、處理、顯示信息、鍵盤操作，硬件上必須有相應的接收處理部分、顯示部分和配置輸入部分。 1602 字符型液晶模塊是一種用 5x7 位圖形來顯示字符的單色液晶顯示器，顯示 2 行 16 個字，可以滿足設計要求而且經濟實惠。而且不用附加電平轉換電路，可以直接與 單片機進行串行通信。 HOLUX GR87 是一個高性能，低功耗，小型的并且很容易聯(lián)合的 GPS 模塊。故不采用。單片機采用 8051 功能全面，但其內部 ROM 一般是掩膜 ROM，不可更新改寫。 設計方案選擇 方案一 系統(tǒng)由 GPSOEM 板、電平轉換電路 (MAX232)、控制電路 (8051 單片機 ) 、顯示部分 (SED1335 彩色液晶顯示器 )組成。 工作要求：準確地進行定位，顯示出緯度、經度、速度、時間、方位角、天空中的衛(wèi)星總數(shù)以及使用的衛(wèi)星數(shù)。 任務的描述 我們針對全球定位系統(tǒng) GPS，自行研制了一套 GPS 接收機，具有接收、處理、顯示信息能力并能進行鍵盤操 作。各種 GPS 民用產品的開發(fā) ,已是經濟和社會發(fā)展的必然要求 ,其前景將會非常廣闊和光明 ,尤其是在我國 ,通過這些年來對它認識不斷加深 ,我國的GPS 開發(fā)應用也一定會以科技力量推動經濟和社會發(fā)展的一顆巨星 ,對我國的經濟和社會的發(fā)展產生重大的影響。 SPS 對于普通民用用戶 ,供全世界用戶免費、無限制地使用 [2]。定位服務包括精密定位服務 ( PPS)和標準定位服務 (SPS) 。它在 1973 年底由美國 陸海空三軍等單位協(xié)調分工提出的能取代舊式的導航設備 ,為軍用艦船、飛機車輛等用戶提供全球全天候、連續(xù)實時服務的高精度三維導航系統(tǒng)。經過實踐測試 ,這種接收機可以達到基本 GPS 信息接收以及顯示，可以做到方便靈活、優(yōu)質價廉、精度高、連續(xù)導航、抗干擾能力強，并可廣泛應用于個人野外4 旅游探險、出租汽車定位及海上作業(yè)等領域。接著詳細地介紹了該 GPS接收機的軟件設計過程。然后對單片機及其串口通信、 GR87 及其 NMEA0183 語句的數(shù)據(jù)格、液晶顯示器進行了詳細論述。因此 ,眾多用戶期望按照自己的使用環(huán)境和性能要求設計和使用個性化的 GPS 定位接收機。通用接收機功能齊全 ,除了信號接收單元外 ,往往還配置有顯示單元和人機對話設備。 自 20 世紀 90 年代 GPS 系統(tǒng)向全世界免費開放以來 , GPS 系統(tǒng)已廣泛應用在導航、大地測量、精確授時、線路巡檢及車輛防盜等領域。我們通常所說的 GPS, 就是第 3 部分。地面管制部份：這是為了追蹤及控制上述衛(wèi)星運轉，所設置的地面管制站，主要工作為負責修正與維護每個衛(wèi)星能保持正常運轉的各項參數(shù)數(shù)據(jù)，以確保每個衛(wèi)星都能提供正確的訊息給使用者接收機來接收。 全球定位系統(tǒng)由三部分構成：太空衛(wèi)星部份：由 24 顆繞極使用衛(wèi)星所組成，分成六個軌道，運行于約 20200 公里的高空，繞行地球一周約 12 小時。s design proposal which can satisfy the performance operation requirements .This plan is based on single chip puter、 GPS and 1602 liquid crystal display monitors, and has realized the GPS signal extraction, the demonstration and the basic keyboard control operation and so on using the C language. By practical measurement, the receiver can achieve GPS information receive and display. It has small size and low cost, can be used in wild adventure tourism, taxi positioning and operations at sea. KEY WORDS: GPS， single chip puter， receiver， GR87， LCD 1 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 3 第 1 章 GPS 系統(tǒng)簡介及設計方案選擇 ............................................... 5 GPS 系統(tǒng)簡介 ............................................................................. 5 GPS 由來及發(fā)展 ................................................................ 5 GPS 定位基本 原理 ............................................................ 5 GPS 接收機定位流程 ....................................................... 5 任務的描述 ....................................................................... 6 設計方案選擇 ............................................................................. 6 方案一 ................................................................................ 6 方案二 ................................................................................. 6 第 2 章 系統(tǒng)硬件設計 ............................................................................ 8 單片機 .......................................................................................... 8 G