【正文】 ES：接口時序類型選擇。 AO：數(shù)據(jù)／指令選擇信號。 CGM 12232液晶顯示器的引腳定義如表3所列。屏幕上的每一列對應(yīng)一個顯示RAM的字節(jié)內(nèi)容，且每列最下面一位為MSB，最上面一位為LSB，即該RAM單元字節(jié)數(shù)據(jù)由低位到高位的各個數(shù)據(jù)位對應(yīng)于顯示屏上某一列的由高到低的8個數(shù)據(jù)位。一個SED1520FOA顯示控制器能控制8016點(diǎn)陣液晶的顯示，其顯示RAM共16行，分2頁，每頁8行，每一頁的數(shù)據(jù)寄存器分別對應(yīng)液晶屏幕上的8行點(diǎn)。 圖13 系統(tǒng)主程序設(shè)計流程圖 LCD液晶顯示器程序 1．CGM 12232型LCD液晶顯示器原理 CGM 12232型LCD液晶顯示器采用兩片SED1520FOA驅(qū)動芯片，LCD液晶顯示程序即是對兩片SED1520FOA的驅(qū)動程序。 系統(tǒng)軟件設(shè)計原理 系統(tǒng)軟件運(yùn)行總體設(shè)計流程如下：系統(tǒng)初始化，顯示開機(jī)畫面，串行中斷接收GPS OEM板的“$GPGGA”語句，每當(dāng)正確收到“$GPGGA”語句一次，就更新一次顯示，鍵盤可以選擇顯示的GPS信息。 在CGM12232的說明文檔中，引腳VLCD須通過電阻在VDD與GND之間分壓得到，但實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，通過分壓后液晶顯示很暗，而直接將其接地使液晶顯示明顯好轉(zhuǎn)，因此這里將其直接接地。由于PO口內(nèi)部沒有上拉電阻不能給出高電平，因此在PO口上接了一個10 kΩ排阻RP9作為PO口的上拉電阻。 單片機(jī)與液晶顯示器接口電路圖如圖12所示。 引腳17：背光LED陽極。引腳8：數(shù)據(jù)／指令選擇端，高電平為數(shù)據(jù)，低電平為指令。 引腳6：芯片2使能信號，高電平有效。 引腳4：接口時序選擇。 引腳2：地。 V)如下： 輸入高電平(VIH) V(min)； 輸入低電平(VIL) V(max)； 輸出高電平(VOH) V(min)； 輸出低電平(VOL)： V(max)；工作電流為2．O mA(max)。 電氣特性(測試條件：T。 工作參數(shù)介紹如下： 邏輯工作電壓(VDD VSS)～ V； LCD驅(qū)動電壓(VDD VLCD)～ V； 工作溫度(T。此時TTL OUT端輸出的是電源電壓+5 V，符合TTL電平 V要求?！?V，符合TTL電平 V的要求。具體如圖10所示。也就是只須將RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，而無須將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平。10V的電壓了。這類芯片最典型的就是MAXIM的MAX232芯片，如圖9所示。這種器件內(nèi)部集成了一個電荷泵和一個電壓變換器，它能將+5V或者更低的電壓變換成RS232所需的177。 由于MC1488和MC1489是單一功能的發(fā)送／接收器，所以在雙向數(shù)據(jù)傳輸中各端都需要同時使用兩個器件；此外由于必須同時使用正負(fù)兩組電源，因而在很多場合下使用顯得不方便，所以被淘汰。15 V雙路電源，適用于數(shù)據(jù)發(fā)送。MC1488需要177。 以前RS232與TTL電平轉(zhuǎn)換常用MC1488和MC1489。而傳統(tǒng)的TTL電平，邏輯電平是以地為標(biāo)準(zhǔn)不對稱設(shè)置，其邏輯0電平規(guī)定 V，邏輯1電平則規(guī)定 V。它的邏輯電平以公共地為對稱，其邏輯O電平規(guī)定為+3～+25 V，邏輯1電平則規(guī)定為3—25 V，因而需要使用正負(fù)極性的雙電源。 RS232是異步串行通信中應(yīng)用最早的，也是最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)串行總線之一。GPSOEM板接口電路如圖8所示。如果使用的是LVC版本的GPS25LP型GPSOEM板，則端口是TTL電平。 引腳12：NMEA（美國海洋電子協(xié)會）0 引腳10：同引腳9，電源輸入端，內(nèi)部與引腳9相連。 圖7 GPS OEM板輸出引腳圖 引腳8：GND接地端。 引腳6：掉電模式控制端。10 r/Sc, 引腳4：串行口l的數(shù)據(jù)輸出端。 引腳2：串行口2的數(shù)據(jù)輸入端。 圖6典型的44行列式鍵盤圖 單片機(jī)與GPSOEM板接口電路 GARMIN GPS25 LP型GPS OEM板輸出引腳功能如圖7所示。但在按鍵少時行列式鍵盤還不如點(diǎn)式鍵盤來得簡單、方便。一般來說，鍵盤按鍵多數(shù)采用行列式，如圖6所示。 鍵盤電路原理圖如圖5所示。 在設(shè)計電路板時，晶振和電容應(yīng)靠近單片機(jī)芯片，以便減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠工作。AT89C51系統(tǒng)中晶振可在0～24 MHz選擇。10pF；當(dāng)外接陶瓷振蕩器時，電容CC2選47pF177。 2．晶振振蕩電路 XTAL1腳和XTAL2腳分別構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端，外接石英晶體或陶瓷振蕩器以及補(bǔ)償電容CC2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。電容C可取10～33μF，～10 kΩ。系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位，上電瞬間電容器上的電壓不能突變，RST上的電壓是Vcc上的電壓與電容器上的電壓之差，因而RST上的電壓與Vcc上的電壓相同。圖4 AT89C51單片機(jī)的電源、復(fù)位、晶振振蕩電路圖 1．復(fù)位電路單片機(jī)上電時，當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時，只要持續(xù)給出RST引腳兩個機(jī)器周期的高電平，便可完成系統(tǒng)復(fù)位。它與MCS 51系統(tǒng)產(chǎn)品兼容，具有4 KB可重編程Flash存儲器，5V的電源使用電壓，1288位的內(nèi)部RAM，2個16位定時／計數(shù)器，6個中斷源，以及低功耗空閑和掉電方式等一系列功能。如果輸入的是交流電源，則由D1～D4組成的橋完成整流。輸人口的整流橋堆實(shí)現(xiàn)了傻瓜式接口。此電壓再經(jīng)過三端穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的+5 V電壓。 圖3電源電路原理圖 機(jī)內(nèi)變壓器輸入220 V交流電壓，輸出7V交流電壓。兩種供電方式可以任選一種，在機(jī)內(nèi)自動切換。圖2所示為GPS定位信息顯示器電路原理圖。電源電路為各個電路提供穩(wěn)定的+5 V電源。LCD液晶顯示器為定時更新，更新周期約為1s。 圖1 系統(tǒng)硬件原理框圖 圖2 液晶GPS定位信息顯示器電路原理圖 系統(tǒng)硬件電路主要由GPS OEM接收板、液晶顯示器、AT89C51單片機(jī)、鍵盤、RS232電平轉(zhuǎn)換、單片機(jī)上電復(fù)位和電源等部分組成?？紤]到本設(shè)計只需顯示經(jīng)緯度和時間等簡單信息，決定選擇ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)作為主控制器。 CPU的選擇 一般GPS導(dǎo)航器都是GPS配合矢量電子地圖來進(jìn)行導(dǎo)航和航線記錄。本設(shè)計采用點(diǎn)陣型LCD液晶顯示器CGM 12232。一般也分為數(shù)字型LCD（同LED數(shù)碼管顯示器，只能顯示數(shù)字和極少數(shù)幾個英文字符）和點(diǎn)陣型LCD兩種：前者用于只需顯示簡單字符的地方，如時鐘等；后者能顯示各種復(fù)雜的圖形和自定義的字符，因此應(yīng)用比較廣泛。況且動態(tài)掃描有可能同時被點(diǎn)亮，此時按每段10 mA電流來算也有80 mA，如果同時點(diǎn)亮段數(shù)更多，則電流更大。它具有高亮度，寬視角，反應(yīng)速度快，可靠性高，使用壽命長等特點(diǎn)；但LED數(shù)碼管只能顯示數(shù)字和極少數(shù)幾個英文字符，顯示單調(diào)。另外，它需要多組電壓不同的供電電壓，使用不方便。當(dāng)使用CIG(集成芯片玻璃)技術(shù)時，可集成VFD的驅(qū)動電路，具有可靠且使用壽命長等特點(diǎn)；但它需要5. 5～ V的燈絲電壓、150～450 mA的燈絲電流、12～36 V的陽極加速電壓和15～36 V的柵極電壓。所需的亮度圖形顯示可以由控制柵極和陽極（靜態(tài)VFD僅控陽極）正電位或負(fù)電位來實(shí)現(xiàn)。所有極在高真空條件下封裝于玻璃殼內(nèi)。靜態(tài)VFD含有兩個基本電極：陰極（燈絲）和陽極。它是真空二極管或三極管的一種改型。 一般嵌入式系統(tǒng)可供選擇的顯示器有以下3種，下面分別做具體介紹。7．其他物理指標(biāo)（如大小、質(zhì)量） 本設(shè)計采用的是GARMIN公司生產(chǎn)的GPS25 LP型GPS OEM接收板。同樣，如果在一個建筑物里面，則也可能無法更新位置。 6．信號干擾要想獲得一個很好的定位信號，GPS接收器必須至少能接收3～5顆衛(wèi)星信號。這十分接近于SA和大氣層折射的影響，DGPS將這個差值發(fā)送出去，其他GPS接收器就可以利用這個差值得到一個更精確的位置讀數(shù)（5～10m或者更小的誤差）。它是一種固定的GPS接收器（在GPS模塊使用現(xiàn)場100～200 km的半徑內(nèi)設(shè)置），用于接收衛(wèi)星的信號。4．定位精度在SA沒有開啟的情況下，普通GPS接收器的水平位置定位精度為5～10m。 3．定位時間 定位時間是指重啟GPS接收器時確定現(xiàn)在位置所需的時間。12通道接收器的優(yōu)點(diǎn)包括快速冷啟動和初始化衛(wèi)星的信息，而且在森林地區(qū)可以有更好的接收效果。 2．并行通道一般消費(fèi)類GPS設(shè)備有2～5條并行通道接收衛(wèi)星信號。大多數(shù)GPS接收器可以追蹤812顆衛(wèi)星。但一般在地球的同一邊不會超過12顆衛(wèi)星，所以一般選擇可以跟蹤12顆衛(wèi)星以下的器件。 GPS模塊的選擇 GPS模塊主要有以下幾個性能指標(biāo)。液晶GPS定位信息顯示器1 功能要求本設(shè)計要求利用單片機(jī)、液晶顯示器和GPS的OEM板設(shè)計開發(fā)一種GPS定位信息顯示器，要求能顯示經(jīng)緯度、時間和水平面高度等實(shí)時信息。2 方案論證 本設(shè)計主要從GPS處理模塊的選擇、顯示器的選擇和微處理器的選擇3個方面來分析論證。 1．衛(wèi)星軌跡 全球有24顆GPS衛(wèi)星沿6條軌道繞地球運(yùn)行（每4個一組），GPS接收模塊就是靠接收這些衛(wèi)星來進(jìn)行定位的。當(dāng)然，能跟蹤的衛(wèi)星數(shù)越多，性能越好。計算LAT/LONG(二維)坐標(biāo)至少需要3顆衛(wèi)星，4顆衛(wèi)星可以計算三維坐標(biāo)。因?yàn)樽疃嗫赡苡?2顆衛(wèi)星是可見的（平均值是8顆），GPS接收器必須按順序訪問每一顆衛(wèi)星來獲取每顆衛(wèi)星的信息，所以市面上的GPS接收器大多數(shù)是12并行通道型的，這允許它們連續(xù)追蹤每一顆衛(wèi)星的信息。一般12通道接收器不需要外置天線，除非是在封閉的空間中，如船艙、車廂中。對于12通道接收器，如果在最后一次定位位置的附近，則冷啟動時的定位時間一般為3～5min，熱啟動時為15～30s，而對于2通道接收器，冷啟動時大多超過15min，熱啟動時為2～5min。 5．DGPS功能為了將SA和大氣層折射帶來的影響降為最低，有一種叫做DGPS發(fā)送機(jī)的設(shè)備。DGPS可以確切地知道理論上衛(wèi)星信號傳送到的精確時間是多少，然后將它與實(shí)際傳送時間相比較，并計算出差值。許多GPS設(shè)備提供商在一些地區(qū)設(shè)置了DGPS發(fā)送機(jī)，供客戶免費(fèi)使用，只要客戶所購買的GPS接收器有DGPS功能即可。如果在峽谷中或兩邊高樓林立的街道上，或者在茂密的叢林里，有可能不能接收到足夠的衛(wèi)星信號，則無法定位或者只能得到二維坐標(biāo)。一些GPS接收器有單獨(dú)的天線可以貼在擋風(fēng)玻璃上，或者一個外置天線可以放在車頂上，這有助于接收器收到更多的衛(wèi)星信號。GARMIN公司作為全球最大的GPS OEM板供應(yīng)商，其生產(chǎn)的GPS25 LP型GPS OEM板具有以下主要性能指標(biāo)： 并行12通道接收； 重捕時間2s，熱啟動時間為15s，冷啟動時間為45s，自動搜索時間為90s； 差分(DGPS)情況下定位精度5m，非差分情況下為15m； 提供外接天線，以幫助接收； 體積小，功耗低，采用5V供電。 1．VFD顯示器 VFD顯示器是由電子管發(fā)展過來的一種顯示器件。二極管的改型稱為靜態(tài)VFD，三極管的改型稱為動態(tài)VFD。動態(tài)比靜態(tài)多一極：柵極。由陰極發(fā)射的電子在正向電位的作用下加速到達(dá)柵極和陽極（靜態(tài)VFD直接到達(dá)陽極），并碰撞激活在陽極上的熒光粉圖案使其發(fā)光。VFD顯示器具有高清晰度，高亮度，寬視角，反應(yīng)速度快及從紅色到藍(lán)色多種色彩等特點(diǎn)，顯示效果好。不考慮陽極和柵極電流，單燈絲功耗就達(dá)825 mW，功耗相對來說較大，不適合在移動設(shè)備上使用。 2．LED顯示器LED顯示器是由LED發(fā)光二極管發(fā)展過來的一種顯示器件，是LED發(fā)光二極管的改型，一般分為LED數(shù)碼管顯示器和LED點(diǎn)陣顯示器。而LED點(diǎn)陣顯示器雖然能顯示各種信息，但它的體積較大，在市場上能買到的最小的88 LED點(diǎn)陣顯示器的尺寸都有3 cm3 cm，適合于廣告牌等需要大面積顯示的地方，不適合移動設(shè)備。 3．LCD液晶顯示器LCD液晶顯示器是利用光的偏振現(xiàn)象來顯示的。LCD液晶器具有本身不發(fā)光，靠反射或者透射其他光源的優(yōu)點(diǎn)，同時具有功耗小，可靠性高，壽命長（工業(yè)級100 000 h，民用級50000 h），體積小，電源簡單等特點(diǎn)，非常適合于嵌入式系統(tǒng)、移動設(shè)備和掌上設(shè)備的使用。該顯示器具有12232點(diǎn)陣，不僅可以顯示數(shù)字，還可以顯示中文、英文甚至圖片等，體積只有61 mm19 mm mm，功耗僅為5V mA= mW(不開背光)。這些設(shè)備CPU的運(yùn)算量和需要儲存的數(shù)據(jù)量都很大，一般都使用X8ARM等32位CPU。3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 圖1所示為GPS定位信息顯示器系統(tǒng)設(shè)計原理框圖。GPS OEM板發(fā)送的串行數(shù)據(jù)經(jīng)RS 232（CMOS/TTL電平轉(zhuǎn)換）電路送至單片機(jī)串行口，經(jīng)處理后通過鍵盤選擇要顯示的信息，送至LCD液晶顯示器。上電復(fù)位電路為單片機(jī)上電提供上電復(fù)位。GPS OEM板的設(shè)置用預(yù)留的RS 232口，在計算機(jī)上用GARMIN公司提供的軟件(GARMIN Sensor/Smart Antenna Software)來進(jìn)行設(shè)置。 電源電路 電源電路采用機(jī)內(nèi)變壓器供電和機(jī)外外接電源供電兩種供電方式，如圖3所示。機(jī)外外接供電采用傻瓜式接口，不需要辨認(rèn)直流電正負(fù)極，可任意接入8～15 V的交流或直流電壓。經(jīng)過橋式整流輸出大約9V的脈動電壓，經(jīng)過470μF的濾波電容可得到平穩(wěn)的直流