【正文】 2 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件部分電路大致上可以分成穩(wěn)壓電源、單片機(jī)小系統(tǒng)及外圍電路和 LCD顯示屏電路三 部分。其中所使用的器件主要是 3個(gè)，打片機(jī) 89C5 GPS模塊 GARMIN GPS25 以及 LCD 顯示模塊 MGLS12032A。 ? 89C52： LCD 的控制器，控制字符的發(fā)送和點(diǎn)陣顯示的時(shí)序。 ? LCD：液晶顯示模塊。 2． 1 整版設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原理圖： 串行口 51單片機(jī) GPS模塊 LCD1602 電源 單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 以單片機(jī)為核心將 GPS 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊， LCD1602 顯示模塊系統(tǒng)的結(jié)合在一起形成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)特定功能。 設(shè)計(jì)采用穩(wěn)壓芯片 LM7805 做電源穩(wěn)壓核心。電容 C1為濾波電容，讓電壓波紋幅度減小，然后由 LM7805 集成穩(wěn)壓芯片將輸入電壓整流為 5V穩(wěn)壓源。 圖 21 電源模塊電路圖 單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 2． 3 顯示模塊設(shè)計(jì) 由與本設(shè)計(jì)顯示需要顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，包括相應(yīng)的西文字符，所以不采用數(shù)碼管顯示，采用帶西文字庫的 LCD1602 做顯示器，顯示電路如 下 圖 22 液晶顯示電路圖 電路中的可變電阻 RV2最大阻值為 1K，其作用為調(diào)節(jié) VEE輸入引腳的電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì) LCD1602 對(duì)比度的調(diào)節(jié)。為了節(jié)余端口，本設(shè)計(jì)采用 4 數(shù)據(jù)線工作方式。 2． 4 GPS 數(shù)據(jù)模塊 GPS 數(shù)據(jù)模塊不需要自己設(shè)計(jì)，采用成品電路模塊做數(shù)據(jù)傳送。 GPGGA 數(shù)據(jù)格式： $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*xxCRLF 單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 $GPGGA：起始引導(dǎo)符及語句格式說明 (本句為 GPS 定位數(shù)據(jù) )； 1 ： UTC 時(shí)間，格式為 ； 2 ：緯度，格式為 (第一位是零也將傳送 )； 3 ：緯度半球， N 或 S(北緯或南緯 ) 4 ：經(jīng)度，格式為 (第一位零也將傳送 )； 5 ：經(jīng)度半球， E 或 W(東經(jīng)或西經(jīng) )； 6 ：定位質(zhì)量指示， A 為有效位置 , V 為非有效接收警告，即當(dāng)前天線視野 上方的衛(wèi)星個(gè)數(shù)少于 3 顆； 7 ：使用衛(wèi)星數(shù)量，從 00到 12(第一個(gè)零也將傳送 )； 8 ：水平精確度， 到 ； 9 ：天線離海平面的高度， 到 ； M ：指單位米 10：大地水準(zhǔn)面高度， 到 ； M ：指單位米 11：差分 GPS 數(shù)據(jù)期限 (RTCM SC104)，最后設(shè)立 RTCM 傳送的秒數(shù)量 ； 12：差分參考基站標(biāo)號(hào)，從 0000 到 1023(首位 0 也將傳送 )。 xx ： 從 $開始到 *之間的所有 ASCII 碼的異或校驗(yàn)和 。 LF： 換行 。注意在處理北京時(shí)間時(shí)應(yīng)在 UTC 時(shí)間上加上 8 小時(shí) 才是準(zhǔn)確的北京時(shí)，在超出 24 小時(shí)時(shí)應(yīng)作減 24小時(shí)處理。 數(shù)據(jù)接收部分，采用串行口中斷接收數(shù)據(jù)。 3． 1 主程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序的總體結(jié)構(gòu)如圖 31所示。接著由于單片機(jī)沒有停機(jī)指令，所以可以設(shè)置系統(tǒng)程序不斷地循環(huán)執(zhí)行數(shù)據(jù)信息顯示。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，可將程序劃分為幾個(gè)功能化模塊：串行口中斷服務(wù)程序、顯示子程序、掃描程序。 單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 圖 31 系統(tǒng)主程序的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)主程序的總體結(jié)構(gòu)如圖 31所示 ，首先是系統(tǒng)初始化，然后是顯示開機(jī)信息，最后根據(jù)系統(tǒng)接收到的 信息綜合處理，得到數(shù)據(jù)顯示到顯示屏上 。 //忙檢查 void LCD_cls(void)。 //寫數(shù)據(jù) void LCD_write_instruction(unsigned char)。 //設(shè)置光標(biāo)位置 void LCD_initial(void)。 //輸出單個(gè)字符 void LCD_prints(unsigned char *)。//開機(jī)信息顯示 void LCD_show(void)。//延時(shí) N Y 進(jìn)入中 斷 清除接收中斷標(biāo)志 位 退出中斷 數(shù)據(jù)格式判斷 不符合 置標(biāo)志位 符合 數(shù)據(jù)接收 標(biāo)志位 0 1 數(shù)據(jù)接收完畢 清除標(biāo)志 單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 3． 3 硬件連接設(shè)置 define LCD_DATA P2 //LCD 的數(shù)據(jù)口 define LCD_BUSY LCD_DATA^7。 //LCD 寄存器選擇 sbit LCD_RW=P2^1。 //LCD 使能信號(hào) ○1寄存器選擇位 RS，當(dāng) RS=1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器 DDRAM。 ○2讀寫選擇位 RW，當(dāng) RS=1 時(shí)讀數(shù)據(jù)寄存器。 ○3讀寫使能信號(hào) EN，當(dāng) EN=1 時(shí)讀取數(shù)據(jù)。 檢測(cè) LCD 是否在處理其它數(shù)據(jù)而處于忙狀態(tài)時(shí)，則讀取忙狀態(tài)信號(hào)位，當(dāng) RS=0，RW=1， E=1 時(shí)， LCD 會(huì)輸出八位數(shù)據(jù)，其中最高位 DB7 為忙狀態(tài)位（ LCD_busy_flag），若為 1，表示 LCD 處于忙狀態(tài)，為 0 表示 LCD 空閑。 //單行顯示， 4 數(shù)據(jù)線 LCD_write_instruction(LCD_AC_AUTO_INCREMENT | LCD_MOVE_DISENABLE)。//顯示開、光標(biāo)顯示關(guān)、光標(biāo)閃爍關(guān) LCD_cls( )。//初始化串口 TL1 =0xfa。//4800 波特率 單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 SCON=0x50。//波特率加倍關(guān) IE=0x90。//開啟啟動(dòng) 定時(shí)器 1 LCD_initial( )。//顯示開機(jī)信息 while(1) { LCD_show( )。 0592MHz，當(dāng) TL1 =0xfa。計(jì)算公式為： T0 初值 X=2N － 機(jī)周時(shí)間定時(shí)時(shí)間 Xf ???? 256 12/X256T1 os c計(jì)數(shù)速率的溢出率定時(shí)器 )256(12322S M O DXf os c ????波特率 ○2TMOD 特殊功能寄存器為定時(shí)器計(jì)數(shù)器工作方式寄存器，前四位控制定時(shí)器 1，后四位控制定時(shí)器 0；本設(shè)計(jì)采用定時(shí)器 1，工作方式 2（八位自動(dòng)重裝載， N=8）， ○3SCON 為串行口數(shù)據(jù)通信控制特殊寄存器，高三位為工作方式控制位，本設(shè)計(jì)采用工作方式 1， 8位數(shù)據(jù)異步通信。 ○4IE 為中斷允許控制特殊寄存器，本設(shè)計(jì)要打開串行口中斷和總中斷。//軟件清除中斷標(biāo)志位，串行口中斷需要軟件清零，去除中斷標(biāo)志 ○2 進(jìn)入中斷過后要先判斷接收數(shù)據(jù)的格式，否則會(huì)出現(xiàn)亂接收數(shù)據(jù)，出現(xiàn)接收到的數(shù)據(jù)不對(duì)的問題，先判斷是否接收到 GPGGA 格式語句的第 一個(gè)字符“ $” ,其ASCII 碼為 0x24,收到后，繼續(xù)判斷格式是不是為 GPGGA，分五次中斷判斷，如果是，單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 開始記錄數(shù)據(jù)并設(shè)置記錄標(biāo)志（ read_start），否則退出數(shù)據(jù)接收中斷，程序設(shè)計(jì)如下： if(SBUF==39。)//判斷是不是 39。符號(hào) { flag1=1。//記錄緯度數(shù)據(jù)字符數(shù)量的變量 Num_ma=0。 if((SBUF==39。)amp。 else flag2=0。P39。(flag2==1))flag3=1。 if((SBUF==39。)amp。 else flag4=0。G39。(flag4==1))flag5=1。 if((SBUF==39。)amp。//開始接收數(shù)據(jù) else read_start=0 ○3 通過上述格式判斷后，說明接下來的數(shù)據(jù)就是所需要的 GPGGA 格式數(shù)據(jù)，然后選擇所需要的數(shù)據(jù)接收并存到緩存區(qū)，每個(gè)數(shù)據(jù)都是以逗號(hào)隔開的，我們只需要判斷該逗號(hào)是第幾個(gè)逗號(hào)就可以知道后面來的數(shù)據(jù)是表示說明含義。,39。 }//記錄逗號(hào)個(gè)數(shù)，標(biāo)志數(shù)據(jù)的意義 if(Num_ma==1) //接收時(shí)間，時(shí)分秒格式 { data_temp[igps]=SBUF。 }//接收到的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)加 1 單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 if(Num_ma==2)//接收接收緯度， { data_temp[igps]=SBUF。 } if(Num_ma==4)//接收經(jīng)度， 格式 { data_temp[igps]=SBUF。 } if(Num_ma==10)//海拔高度： 0— { if(SBUF!=39。) //為節(jié)約 RAM 空間，不接收 ’ M’ 字符 data_temp[igps]=SBUF。 } ○4 判斷這一幀數(shù)據(jù)是否接收完畢，每一個(gè)數(shù)據(jù)格式都是以 * 符號(hào)結(jié)束的，當(dāng)接收到 * 號(hào)時(shí)表示這一幀數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢。iigps。 }//數(shù)據(jù)放到顯示緩沖區(qū) //返回初值 。 Num_ma=0。 } 4 調(diào)試及性能分析 一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過總體設(shè)計(jì)，在允許的條件下，根據(jù)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的需求性首單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 先采用在 PC機(jī)上用模擬 開發(fā)軟件進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試，再進(jìn)行硬件的組裝與調(diào)試。 4。 1 目標(biāo)程序糾錯(cuò) 圖 41 目標(biāo)程序調(diào)試 4． 1． 2 子程序功能調(diào)試 程序設(shè)計(jì)通常采用模塊程序設(shè)計(jì)，調(diào)試時(shí)可對(duì)一個(gè)個(gè)子程序分別進(jìn)行調(diào)試，設(shè)置好入口條件，然后采用單步運(yùn)行或斷點(diǎn)運(yùn)行方式，檢查系統(tǒng) CPU現(xiàn)場(chǎng)、 RAM 和 I/O口狀態(tài)，看程序執(zhí)行結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。并從項(xiàng)目工程的角度綜合調(diào)試，調(diào)試整個(gè)項(xiàng)目 ，如圖 43 所示： 圖 43 生成 HEX文件 單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 在調(diào)試成功順利編譯之后，通過一系列設(shè)置，生成 HEX 目標(biāo)文件， 44所示： 圖 44 生成 HEX文件 4． 1． 3 整體程序綜合調(diào)試 即把各子程序整體連起來進(jìn)入到綜合電路調(diào)試，能實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的功能顯示 。 圖 46 運(yùn)行仿真電路 單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 4． 2 硬件調(diào)試 焊接硬件，檢查線路連接正確無誤。 98V直流電，給電路板接通 4。 調(diào)試過程如以下幾圖所示。 單片機(jī)控制的 GPS 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 圖 49 仿真運(yùn)行界面 信息 通過不斷的調(diào)試、排錯(cuò)，系統(tǒng)處于穩(wěn)定正常接收出路數(shù)據(jù)狀態(tài)，如圖 410 所示，整體接收界面良好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，每隔 1 秒數(shù)據(jù)窗口連續(xù)滾動(dòng)實(shí)時(shí)顯示 GPS接收到的數(shù)據(jù)信息。由于自己知識(shí)水平的局限和時(shí)間的倉促，設(shè)計(jì)中或還存在