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畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于51單片機(jī)的gps接收機(jī)設(shè)計(jì)-在線瀏覽

2025-02-03 20:17本頁面
  

【正文】 12 枚衛(wèi)星,應(yīng)用廣泛。單片機(jī)采用 89C51,其功能完全可以滿足設(shè)計(jì)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(shí)用,根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活的需要 ,設(shè)計(jì)采用此方案。同時需要處理器實(shí)現(xiàn)各部分功能 的聯(lián)結(jié)。 本課題設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要由:單片機(jī)、 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(jī),雖然 16 位單片機(jī)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(biāo)方面超過了 8 位單片機(jī),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(jī),因此應(yīng)用并不普及。因此,筆者選擇了 AT89C51 單片機(jī)作為微控制器。 GPS 信號接收和處理部分與單片機(jī)進(jìn)行串口通信時 ,由于都采用 TTL 電平 ,故兩者之 間不需進(jìn)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(dá)到位置 進(jìn)行定位 , 但 如果 ephemeris 數(shù)據(jù)知道 ,只用 38 秒 即可。 GR87 運(yùn)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(rèn), 9600, 19200, 38400)本設(shè)計(jì)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(jìn)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(qiáng),制作成本也隨之增加。 STN 型 可以設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)判斷是否有鍵按下;然后,單片機(jī)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(bǔ) 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(bǔ) 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(bǔ) 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(bǔ) 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(jì)只涉及異步通信,所以重點(diǎn)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(jì)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(yàn)位( 本設(shè)計(jì)中無校驗(yàn)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(zhǔn)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(shí)用,其基本特點(diǎn)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(jìn)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(jì)數(shù)器 l 中斷,由 T1 計(jì)滿回零引起。 根據(jù)需要,本設(shè)計(jì)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(jì)中未使用定時器做中斷,在此不予詳細(xì)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(jì)數(shù)器的打開或關(guān)閉。 C/T= 1,為計(jì)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(jì)數(shù)周期為: T=1/( 12106 ) Hz1/12=1μs ;當(dāng)定時器 /計(jì)數(shù)器為計(jì)數(shù)工作方式時,通過引腳 T0 和 T1 對外部信號計(jì)數(shù),外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。若一個機(jī)器周期采樣值為 1,下一個機(jī)器周期采樣值為 0,則計(jì)數(shù)器加 1。所以檢測一個由 1 至 0 的跳 變需要兩個機(jī)器周期,故外部事年的最高計(jì)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(jì)數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時間均需在一個機(jī)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(jì)數(shù)器 01 工作方式 1 16 位計(jì)數(shù)器 10 工作方式 2 自動再裝入 8 位計(jì)數(shù)器 11 工作方式 3 定時器 0:分成兩個 8 位計(jì)數(shù)器
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