【正文】 衛(wèi)星，應(yīng)用廣泛。單片機采用 89C51，其功能完全可以滿足設(shè)計要求，而且相對于8051，其內(nèi)部 ROM 是 FLASHROM，可多次更新改寫，價格也便宜。 可以看出方案二更加實用，根據(jù)現(xiàn)實生活的需要 ,設(shè)計采用此方案。同時需要處理器實現(xiàn)各部分功能的聯(lián) 結(jié)。 本課題設(shè)計的硬件系統(tǒng)主要由：單片機、 GPS 模塊、顯示部分等組成。目前，可采用的微處理器有很多種，如 :MCS5 Me6sol、 280、eopsoo、等 8 位單片機，雖然 16 位單片機在 1982 年已經(jīng)問 世，但其發(fā)展并不象人們想象的那樣快，盡管在某些性能指標方面超過了 8 位單片機，但從性能價格比及開發(fā)周期等綜合效益上不 如 8 位單片機，因此應(yīng)用并不普及。因此，筆者選擇了 AT89C51 單片機作為微控制器。 GPS 信號接收和處理部分與單片機進行串口通信時 ,由于都采用 TTL 電平 ,故兩者之間不 需進行電平轉(zhuǎn)換就可直接通信。 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，它 每次將跟蹤 12 枚衛(wèi)星 ，應(yīng)用廣泛 。在正常情況下， 它 需要大約 45 秒達到位置 進行定位 ， 但 如果 ephemeris 數(shù)據(jù)知道 ，只用 38 秒 即可。 GR87 運用最初的數(shù)據(jù)，例如前 被存放的位置、日期和衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)，完成最大獲取。輸入電流 ； 少于 80 mA (沒有天線 )； 2． RF 接口 ： 天線連接器類型： MMCX， VDC 產(chǎn)品 (任意產(chǎn)品 VCC_IN)； 3． 極小的信號跟蹤： 159 dBm； 4． 連續(xù)端口 ： 二 個 全雙工串行通信 CMOS 3V 接口 ， 可選擇的波特速率 (4800 默認， 9600， 19200， 38400)本設(shè)計選用 4800； NMEA 0183 版本 ASCII 輸出 (GGA， GSA， GSV， RMC (VTG，任意的 GLL 和 ZDA))； DGPS 協(xié)議 RTCM SC104 消息類型 1，2 和 9； SiRF 二進制位置，速度，高度，狀態(tài) 輸出。 復(fù)位 ： 復(fù)位輸入 顯示部分 液晶顯示 LCD（ Liquid Crystal Display） ，是利用液晶材料在電場作用下發(fā)生位置變化，而遮蔽 /通透光線的性能制作成為一種重要平板顯示器件。 TN、 STN、 TFT 型液晶，性能依次增強，制作成本也隨之增加。 STN 型可以 設(shè)計成單色多級灰度 LCD 和偽彩色 LCD， TFT 型常用作真彩色 LCD。液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、 PCB 線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。從性價比等方面考慮，這里選用長沙太陽人電子有限公司生產(chǎn)的字符型液晶顯示模塊 SMC1602，它是一種用 5x7 位圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1 行 16 個字、 2 行 16 個字、 2 行 20 個字等等 。 SMC1602 采用標準的 16 腳接口，具體定義如下 : 表 22 16 腳接口 引 線 號 符 號 名 稱 功 能 1 Vss 接地 0V 2 VDD 電路電源 5V177。其主要原理是把單相交流經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。 如圖 22 所示。切換鍵盤輸入信息的過程是：首先，單片機判斷是否有鍵按下；然后，單片機把該鍵代表的信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼 ,如圖 23 所示。 8 9 C 5 1 P 2 . 0+ 5 V 圖 23 頁面切換按鍵 13 第 3 章 系統(tǒng)相關(guān)協(xié)議介紹 GR87 協(xié)議 協(xié)議 簡介 GR87 接口協(xié)議 是以美國國家海洋電子協(xié)會（ NMEAThe National Marine Electronics Association）制定的 NMEA0183 版協(xié)議為依據(jù)的。NMEA0183 輸出數(shù)據(jù)為 ASCII 碼 ,常用語句包括 GPGG A、 GPGLL、 GPGSA、 GPRMC 等 ,其內(nèi)容主要有經(jīng)度、緯度、高度、速度、時間等 [4]。 1． $GPGAA—— GPS 定位信息 例： $GPGGA,S,E,1,04,M,0000*1F 它的起始引導(dǎo)符及語句格式說明 (只列出了系統(tǒng)關(guān)心的一些參數(shù) ) ： 字段 2：緯度 ，度分格式（前導(dǎo)位數(shù)不足則補 0） 字段 3：緯度 N（北緯 ）或 S（南緯） 字段 4：經(jīng)度 ，度分格式（前導(dǎo)位數(shù)不足則補 0） 字段 5：經(jīng)度 E（東經(jīng)）或 W（西經(jīng)） 字段 6： GPS 狀態(tài)， 0=未定位， 1=非差分定位， 2=差分定位， 3=無效 PPS， 6=正在估算 字段 7：正在使用的衛(wèi)星數(shù)量（ 00 12）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補 0） 字段 9：海拔高度（ ） 2． GPGSV—— 可見衛(wèi)星信息 例： $GPGSV,3,1,10,20,78,331,45,01,59,235,47,22,41,069,13,32,252,45*70 它的起 始引導(dǎo)符及語句格式說明 (只列出了系統(tǒng)關(guān)心的一些參數(shù) ) ： 字段 3：當(dāng)前可見衛(wèi)星總數(shù)（ 00 12）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補 0） 14 3． $GPRMC—— 推薦定位信息 例： $GPRMC,A,N,E,150706,A*50 它的起始引導(dǎo)符及語句格式說明 (只列出了系統(tǒng)關(guān)心的一些參數(shù) )： 字段 1： UTC 時間， 格式 字段 7：速度，節(jié)， Knots 或 Km/h 字段 8：方位角，度 串行通信 串行通 信指數(shù)據(jù)是一位一位按順序傳送的通信方式。由于本設(shè)計只涉及異步通信，所以重點介紹異步通信（以 AT89C51 為例）。每一個字符的前面都有一位起始位（低電平，邏輯值），字符本身由 58 位數(shù)據(jù)位組成 （本設(shè)計中為 8 位， 規(guī)定低位在前，高位在后 ） ，接著字符后面是一位校驗位（ 本設(shè)計中無校驗位 ）， 最后是 一位或一位半或二位停止 位，停止位后面是不定長的空閑位 （可有可無） 。 異步通信協(xié)議 1． 起始位 通信上沒有數(shù)據(jù)被傳送時，處于邏輯 1 狀態(tài)。起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，接收設(shè)備檢測到這個邏輯低電平后，就開始準備接受數(shù)據(jù)位信號。 2． 數(shù)據(jù)位 當(dāng)接收設(shè)備收到起始位后，緊接著就會接收數(shù)據(jù)位。在傳送過程中，數(shù)據(jù)15 位從最低有效位開始發(fā)送，依次順序在接受設(shè)備中被轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。接收設(shè)備收到停止位后，通信線路上便又恢復(fù)邏輯 1 狀態(tài)，直至下一個字符數(shù)據(jù)的起始位到來。波特率的設(shè)置方式見 中斷 中斷系統(tǒng)簡單實用，其基本特點是：有 5 個固定的可屏蔽中斷源， 3 個在片內(nèi)， 2個在片外，它們在程序存儲器中各有固定的中斷入口地址，由此進入中斷服務(wù)程序； 5個中斷源有兩級中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套 。 INT1：外部中斷 1，由 P3． 3 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 T1：定時器／計數(shù)器 l 中斷，由 T1 計滿回零引起。 根據(jù)需要，本設(shè)計只應(yīng)用了 TI/RI 一個 中斷源 。 89C51 有 4 個用于中斷 控制 的 寄存器 IE、 IP、 TCON（用 6 位）、 SCON（用 2 位）。 EA＝ 0，關(guān)閉全部中斷； EA＝ 1，打開全局中斷控制，在此條件下，由各個中斷控制位確定相應(yīng)中斷的打開或關(guān) 閉。 ES＝ 1，打開串行 I／ O 中斷； ES＝ 0，關(guān)閉串行 I／O 中斷。 T0/T1 中斷控制寄存器 — TCON： 表 32 中斷控制寄存器 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 除了 TR1 和 TR0，其余 6 個用于中斷控制，由于本設(shè)計中未使用定時器做中斷，在此不予詳細介紹。 GATE 和軟件控制位 TR、外部引腳信號 INT 的狀態(tài) ,共同控制定時器／計數(shù)器的打開或關(guān)閉。 C/T＝ 1，為計數(shù)器方式； C／ T＝ 0，為定時器方式。顯然，定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。如果晶振為 12MHz，則計數(shù)周期為： T=1/（ 12106 ） Hz1/12=1μs ；當(dāng)定時器 /計數(shù)器為計數(shù)工作方式時，通過引腳 T0 和 T1 對外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。若一個機器周期采樣值為 1，下一個機器周期采樣值為 0，則計數(shù)器加 1。所以檢測一個由 1 至 0 的跳 變需要兩個機器周期，故外部事年的最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的 1/24。雖然對外部輸入信號 的占空比無特殊要求，但為了確保某給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時間均需在一個機器周期以上 [5]。 如表 34所示： 17 表 34 工作方式選擇 M1M0 工作方式 功能描述 00 工作方式 0 13 位計數(shù)器 01 工作方式 1 16 位計數(shù)器 10 工作方式 2 自 動再裝入 8 位計數(shù)器 11 工作方式 3 定時器 0：分成兩個 8 位計數(shù)器；