【正文】 。當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器的加 1 信號(hào)由振蕩器的 12 分頻信號(hào)產(chǎn)生，即每過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加 1，直至計(jì)滿溢出為止。 C／ T：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器選擇位。 因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中使用定時(shí)器來設(shè)置串行通信的波特率，在此對(duì)定時(shí)器予以介紹：以上的 TR1 和 TR0 用于定時(shí)器的啟動(dòng)； TMOD 則用于控制定時(shí)器的工作模式，如 33 表所示： 表 33 定時(shí)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(hào)的含義如下： GATE：門控制位。 中斷優(yōu)先寄存器 — IP： 16 由于本設(shè)計(jì)只應(yīng)用一個(gè)中斷源，不用優(yōu)先級(jí)設(shè)置，在此不予介 紹。 ES：串行 I／ O 中斷允許位。下面分別對(duì)它們進(jìn)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(shí)器／計(jì)數(shù)器 0 中斷，由 T0 計(jì)滿回零引起。 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ： 5 個(gè)中斷源的符號(hào)、名稱及產(chǎn)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(hào)都保持一致的信號(hào)持續(xù)時(shí)間，每一位的信號(hào)持續(xù)時(shí)間都由數(shù)據(jù)傳送速度確定，這個(gè)傳送速度即波特率。 3． 停止位 停止位是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)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(gòu)成傳送數(shù)據(jù)字符。起始位所起的作用就是設(shè)備同步，通信雙方必須在傳送數(shù)據(jù)位前協(xié)調(diào)同步。當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個(gè)字符數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)出一個(gè)邏輯 0 信號(hào)，這個(gè)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(gè)下跳沿。 異步通信 特點(diǎn) 一個(gè)字符一個(gè)字符地傳輸，每個(gè)字符一位一位地傳輸，并且傳輸一個(gè)字符時(shí)，總是以 “ 起始位 ” 開始，以 “ 停止位 ” 結(jié)束 ,字符之間沒有固定的時(shí)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(shè)置為 1 個(gè)起始位 ,8 個(gè)數(shù)據(jù)位 ,1 個(gè)停止位 ,無奇偶校驗(yàn) ,波特率默認(rèn)為 4800。復(fù)位按鍵由單片機(jī) RST 控制 ,如圖 22 所示。 5 R/W 讀 /寫信號(hào) H:讀 L:寫 6 E 片選信號(hào) 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(fù)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(jī)的 控制，接上拉電阻，未按時(shí) 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(yīng)用于 單片機(jī) 、計(jì)算機(jī)、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(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和 為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。 10% 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào) 調(diào)節(jié)對(duì)比度 4 RS 寄存器選擇信號(hào) H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器 11 主要技術(shù)參數(shù)： 表 23 技術(shù)參數(shù) 顯示容量 16 2 個(gè)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(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的 5V 直流電壓。本設(shè)計(jì)以常用的 2行 16 個(gè)字的 1602 液晶屏來構(gòu)成整個(gè)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(jīng)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(jī)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(shí)鐘 /復(fù)位 時(shí)鐘 ： 1PPS 時(shí)鐘信號(hào)輸出 (Vil≦ 脈沖 寬 度 10ms)。 主要技術(shù)參數(shù) 1． 輸入 電壓 ： VDC 輸入。在 被計(jì)算了之后 ， 合法的位置、速度和時(shí)間 等信息 被傳送 到 輸出通道 ，通過串口傳送到單片機(jī)設(shè)備 。 當(dāng) 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(dòng)跟蹤。 GPS 模塊 概述 根據(jù)設(shè)計(jì)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(jìn)行數(shù)據(jù)讀取 ,處理和輸出。 在本次設(shè)計(jì)中，采用 MCS51 系列單片機(jī)，雖然信號(hào)處理和計(jì)算的功能相對(duì)差些，但其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、性價(jià)比高、可靠性高、功耗小及應(yīng)用范圍廣，適合于小型化作業(yè)。如圖 21所示 : 單 片 機(jī)顯 示鍵 盤復(fù) 位G P S 模 塊電 源晶 振 圖 21 系統(tǒng)框圖 單片機(jī) 硬件核心控制任務(wù)是由單片機(jī)來完成的，單片機(jī)的采用使硬件電路設(shè)計(jì)大大簡化，而性能更加可靠。由于單片機(jī)集成度高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，同時(shí)技術(shù)成熟，處理器部分使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。 8 第 2 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 課題要求研制的 GPS 接收機(jī)要具有接收、處理、顯示信息、鍵盤操作，硬件上必須有相應(yīng)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(gè)字，可以滿足設(shè)計(jì)要求而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。而且不用附加電平轉(zhuǎn)換電路，可以直接與單片機(jī)進(jìn)行串行通信。 HOLUX GR87 是一個(gè)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(jī)采用 8051 功能全面，但其內(nèi)部 ROM 一般是掩膜 ROM，不可更新改寫。 設(shè)計(jì)方案選擇 方案一 系統(tǒng)由 GPSOEM 板、電平轉(zhuǎn)換電路 (MAX232)、控制電路 (8051 單片機(jī) ) 、顯示部分 (SED1335 彩色液晶顯示器 )組成。 工作要求：準(zhǔn)確地進(jìn)行定位，顯示出緯度、經(jīng)度、速度、時(shí) 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(wù)的描述 我們針對(duì)全球定位系統(tǒng) GPS，自行研制了一套 GPS 接收機(jī)，具有接收、處理、顯示信息能力并能進(jìn)行鍵盤操作。各種 GPS 民用產(chǎn)品的開發(fā) ,已是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的必然要求 ,其前景將會(huì)非常廣闊和光明 ,尤其是在我國 ,通過這些年來對(duì)它認(rèn)識(shí)不斷加深 ,我國的GPS 開發(fā)應(yīng) 用也一定會(huì)以科技力量推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一顆巨星 ,對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響。 SPS 對(duì)于普通民用用戶 ,供全世界用戶免費(fèi)、無限制地使用 [2]。定位服務(wù)包括精密定位服務(wù) ( PPS)和標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù) (SPS) 。它在 1973 年底由美國陸?？杖姷葐挝粎f(xié)調(diào)分工提出的能取代舊式的導(dǎo)航設(shè)備 ,為軍用艦船、飛機(jī)車輛等用戶提供全球全天候、連續(xù)實(shí)時(shí)服務(wù)的高精度三維導(dǎo)航系統(tǒng)。經(jīng)過實(shí)踐測(cè)試 ,這種接收機(jī)可以達(dá)到基本 GPS 信息接收以及顯示，可以做到方便靈活、優(yōu)質(zhì)價(jià)廉、精度高、連續(xù)導(dǎo)航、抗干擾能力強(qiáng)，并可廣泛應(yīng)用于個(gè)人野外4 旅游探險(xiǎn)、出租汽車定位及海 上作業(yè)等領(lǐng)域。接著詳細(xì)地介紹了該 GPS接收機(jī)的軟件設(shè)計(jì)過程。然后對(duì)單片機(jī)及其串口通信、 GR87 及其 NMEA0183 語句的數(shù)據(jù)格、液晶顯示器進(jìn)行了詳細(xì)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(shè)計(jì)和使用個(gè)性化的 GPS 定位接收 機(jī)。通用接收機(jī)功能齊全 ,除了信號(hào)接收單元外 ,往往還配置有顯示單元和人機(jī)對(duì)話設(shè)備。 自 20 世紀(jì) 90 年代 GPS 系統(tǒng)向全世界免費(fèi)開放以來 , GPS 系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在導(dǎo)航、大地測(cè)量、精確授時(shí)、線路巡檢及車輛防盜等領(lǐng)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(yùn)轉(zhuǎn)，所設(shè)置的 地面管制站，主要工作為負(fù)責(zé)修正與維護(hù)每個(gè)衛(wèi)星能保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)，以確保每個(gè)衛(wèi)星都能提供正確的訊息給使用者接收機(jī)來接收。 全球定位系統(tǒng)由三部分構(gòu)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(gè)軌道，運(yùn)行于約 20200 公里的高空，繞行地球一周約 12 小時(shí)。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(shè)計(jì)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(jī)定位流程 ....................................................... 5 任務(wù)的描述 ....................................................................... 6 設(shè)計(jì)方案選擇 ............................................................................. 6 方案一 ................................................................................ 6 方案二 ................................................................................. 6 第 2 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ............................................................................ 8 單片機(jī) .......................................................................................... 8 GPS