【正文】 隔開。一行完整的數(shù)據(jù)如下： $GPRMC,A,N,E,170809,A*60 信息類型一共可以分為以下幾種類型： GPGSV：可見衛(wèi)星信息 GPGLL：地理定位信息 GPRMC：推薦最小定位信息 GPVTG：地面速度信息 GPGGA： GPS 定位信息 GPGSA：當(dāng)前衛(wèi)星信息 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們只用到了 GPRMC 和 GPGGA 的信息，因此在這里我們只對(duì) GPRMC 和 GPGGA 的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)解析的介紹。 （ 1） GPRMC 數(shù)據(jù)詳解 GPRMC 數(shù)據(jù)信息的格式為： $GPRMC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12*hh 其中標(biāo)號(hào) ―1 ‖表示 UTC 時(shí)間， 時(shí)間格式為： hhmmss(時(shí)分秒 )； 標(biāo)號(hào) ―2‖表示 GPS 的 定位狀態(tài)， 其中 A 表示 有效定位， V 表示 無效定位 ； 標(biāo)號(hào) ―3‖表示 緯度 信息， 格式 為： (度分 )(前面的 0 也將被傳輸 )； 標(biāo)號(hào) ―4‖表示 緯度半球 ，其中包括 south 和 north； 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 標(biāo)號(hào) ―5‖表示 經(jīng)度 ，其 格式 為： (度分 )(前面的 0 也將被傳輸 )； 標(biāo)號(hào) ―6‖ 表示 經(jīng)度半球 ，其中包括 east 和 west； 標(biāo)號(hào) ―7‖表示 地面速率 (~*103 節(jié)，前面的 0 也 是 會(huì) 被傳輸 的 )； 標(biāo)號(hào) ―8‖表示 地面航向 (~360 度，參考基準(zhǔn) 為地磁北極 ， 同上 )； 標(biāo)號(hào) ―9‖表示 UTC 日期， 其日期格式為： ddmmyy(日月年 )； 標(biāo)號(hào) ―10‖表示 磁偏角 (0~180 度，前面的 0 跟上面的數(shù)據(jù)一樣會(huì) 被傳輸 )； 標(biāo)號(hào) ―11‖表示 磁偏角方向， 其中包括 east 或 west； 標(biāo)號(hào) ―12‖表示 模式指示 (其中 A 表示 自主定位， D 代表 差分， E 表示 估算，N 代表 數(shù)據(jù)無效 )； 解析內(nèi)容： 1. GPS 上接收到的時(shí)間格式為格林威治時(shí)間，即世界時(shí)間（ UTC），因此我們需要把它轉(zhuǎn)換成北京時(shí)間（ BTC）以便方便我們使用， BTC 和 UTC 的時(shí)差 為 8 個(gè)小時(shí)，因此我們要在這個(gè)時(shí)間基礎(chǔ)上加 8 個(gè)小時(shí)才是北京時(shí)間。 2. 定位狀態(tài)，在接收到有效數(shù)據(jù)之前，這個(gè)位為 ―V‖，后面 沒有數(shù)據(jù) ， 當(dāng)接到有效數(shù)據(jù) 之 后，這個(gè)位就變?yōu)?了 ―A‖，這樣后面的數(shù)據(jù)才開始變?yōu)橛行?shù)據(jù)。 3. 緯度，把緯度轉(zhuǎn)換成度分秒的格式 是很有必要的，因?yàn)橹挥羞@樣我們才能看得懂。他的計(jì)算方法如下 ： 如接收到的緯度是： / 100 = 可以直接讀出緯度的度數(shù)： 45 度 （ –45） * 60 = 即 27 分 （ –27） * 60 = 即 50 秒 經(jīng)過計(jì)算得到的緯度的數(shù)值： 45 度 27 分 50 秒。 4. 南北緯， 它包括 兩種值 ： north and south； 5. 仿照 上面 緯度的計(jì)算，我們就可以得到經(jīng)度的數(shù)值； 6. 東西經(jīng)，這個(gè)位也有兩種值 east（東經(jīng)）和 west（西經(jīng)）； 7. 速率，這個(gè)速率單位是海里 /時(shí)， 為了把它轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)單位 千米 /時(shí)， 我們應(yīng)該知道換算的比例，因?yàn)?1 海里 = ， 所以我們需要 把 通過計(jì)算 得到的速率 全都乘以 才行，這樣 就可以得到標(biāo)準(zhǔn)的速率； 8. 航向，指的是 我們行駛的方向和正北的夾角 ； 9. 日期 ， GPS 中的日期為準(zhǔn)確日期，因此不需要轉(zhuǎn)換。 GPGGA 數(shù)據(jù)詳解 GPGGA 的數(shù)據(jù)格式為： $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*xxCRLF 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 $GPGGA：起始引導(dǎo)符及語句格式說明 (本句為 GPS 定位數(shù)據(jù) )； 標(biāo)號(hào) ―1‖表示 UTC 時(shí)間 ， 它的數(shù)據(jù) 格式為 ； 標(biāo)號(hào) ―2‖表示 緯度 ， 它的 格式為 (如果數(shù)據(jù)的 第一位是零也將 會(huì)被 傳送 )； 標(biāo)號(hào) ―3‖表示 緯度半球 ， 包括 N 和 S(北 緯 和 南緯 )； 標(biāo)號(hào) ―4‖表示 經(jīng)度 ， 其 格式為 (如果數(shù)據(jù)的 第一位零也將 會(huì)被 傳送 )； 標(biāo)號(hào) ―5‖表示 經(jīng)度半球 ， 它包括 E 和 W(東經(jīng) 和 西經(jīng) )； 標(biāo)號(hào) ―6‖表示定位質(zhì)量指示 ， 0 表示 定位無效， 1 則表示 定位有效； 標(biāo)號(hào) ―7‖表示使用衛(wèi)星的數(shù)量 ，從 00 到 12(第一個(gè)零也將 被 傳送 )； 標(biāo)號(hào) ―8‖代表水平精確度 ， 數(shù)值范圍為 到 ； 標(biāo)號(hào) ―9‖表示天線距離海平面的高度 ， 高度值的范圍從 到 米 M 代表 單位米 ； 標(biāo)號(hào) ―10‖表示大地水準(zhǔn)面高度 ， 高度 值的范圍也是從 到 米 M 代表 單位米 標(biāo)號(hào) ―11‖表示 差分 GPS 數(shù)據(jù)期限 (RTCM SC104)，最后設(shè)立 RTCM 傳送的秒數(shù)量 ； 標(biāo)號(hào) ―12‖為 差分參考基站標(biāo)號(hào)， 數(shù)值范圍 從 0000 到 1023(如果 首位 為 0也將 會(huì)被 傳送 )。 GPS 模塊工作原理 GPS 模塊原理圖如下所示： 圖 主芯片原理圖 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 TTL 電平接口 NEO5Q 的引腳功能： VCC 主電源供電引腳。 GPS 接收機(jī)對(duì)工作電源的紋波較為敏感。最大電源紋波峰峰值不得超過 50mV。 V_BCKP 為備用電池連接引腳。在 VCC 主電源掉電的期間內(nèi)可以繼續(xù)維持實(shí)時(shí)時(shí)鐘和備用 RAM 的供電。這樣的好處就是可以使接收器在溫啟動(dòng)、熱啟動(dòng)后可以恢復(fù)并保持配置設(shè)定。如果備用電池未接入，那么在上電時(shí)接收器將執(zhí)行一個(gè)冷啟動(dòng)。如果沒有后備電池，將該引腳應(yīng)該接 VCC 或者 GND。（注： GPS 的熱啟動(dòng) 冷啟動(dòng)和溫啟動(dòng)） GPS 開機(jī)定位分為冷啟動(dòng)、溫啟動(dòng)和熱啟動(dòng)三種方式。 冷啟動(dòng)：以下幾種情況開機(jī)均屬于冷啟動(dòng)方式。初次使用時(shí)的啟動(dòng)；電池耗盡導(dǎo)致星歷信息丟失時(shí)的啟動(dòng)；關(guān)機(jī)狀態(tài)下將接收機(jī)移動(dòng) 1000公里以上距離時(shí)； 溫 啟動(dòng)：距離上次定位的時(shí)間超過兩個(gè)小時(shí)的啟動(dòng)； [6] 熱啟動(dòng)：距離上次定位的時(shí)間小于兩個(gè)小時(shí)的啟動(dòng)。 有時(shí)候如果機(jī)器有軟件問題，需要進(jìn)行冷啟動(dòng)，冷啟動(dòng)可以使用 GPSviewer 進(jìn)行。 VDD_USB USB 接口電源，該引腳電壓范圍： 。如 USB 未使用，該引腳必須連接到 GND。 電源功耗模式 UBLOX5 提供兩種電源模式：最大性能模式和經(jīng)濟(jì)模式。 EXTINT 外部中斷引腳，用于低功耗模式喚醒功能。 系統(tǒng)監(jiān)控 UBLOX5 GPS 和伽利略接收器提供系統(tǒng)監(jiān) 控功能，這允許嵌入式處理器的操作及關(guān)聯(lián)外圍設(shè)備的監(jiān)督。這些監(jiān)控功能作為 UBX 協(xié)議的部分被輸出。 Class ―MON‖。 接口 A、 UART 1 (RxD1/TxD1)是默認(rèn)的串行接口。支持?jǐn)?shù)據(jù)速率： k Bit/s to 天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 115 K Bit/s.。信號(hào)電平： CMOS 0V 到 VCC（注 :RxD1 有固定輸入電壓閥值（ input voltage thresholds），獨(dú)立于 VCC,如引腳不用，可以將之進(jìn)行懸空處理。） B、 USB 在主機(jī)的 USB 接口和接收器的 VDD_USB 引腳間必 須接入一個(gè)LDO（輸出 ）。接收器以 USB 自供電設(shè)備方式使用時(shí)，基本不耗電。但在總線供電方式下，電流最大約 150mA 左右。在這兩種方式間切換， LDO 需要通過使能端控制其是否工作。 C、 DDC 2I C 2I C 通訊總線， SDA2 和 SCL2引腳內(nèi)置上拉。做為從機(jī)模式時(shí)則無需上拉。 D、 SPI I/O 引腳 A、 EXTINT0是一個(gè)有固定輸入電壓閥值的中斷輸入引腳。獨(dú)立于 VCC，如果不使用該引腳可以將之懸空。 B、配置引腳： (CFG_COM0, CFG_COM1, CFG_GPS0) NEO5 模塊提供了一些引腳用于開機(jī)時(shí)間配置。在啟動(dòng)后這些引腳立即有效。一旦模塊啟動(dòng)，除非系統(tǒng)掉電或者復(fù)位修改后的信息一直保持，否則 UBX 的配置信息就會(huì)被修改。如果這些設(shè)置已存儲(chǔ)到后備的 RAM 中，修改后的配置將直到后備電池被中斷才會(huì)被修改。 天線供電： NEO5 RF_IN 引腳不對(duì)天線供電。建議在 VCC_RF 輸出串接上一個(gè)適 當(dāng)?shù)碾娮栌糜谙拗齐娏? C、定時(shí)脈沖 ANTARIS/GPS 接收機(jī)提供了一個(gè)硬件同步 TIMEPULSE（引腳 29），時(shí)間脈沖周期（ Pulse Period）從 1 ms 到 60 s。用戶可對(duì)極性（上升沿或下降沿）和脈沖寬度進(jìn)行設(shè)置。更改 TIMEPULSE 設(shè)置需要使用 UBX 專用消息 UBX CFG （配置， Config） TP （時(shí)間脈沖， Time Pulse）。 UBX TIM （時(shí)間， Time） TP （時(shí)間脈沖， Timepulse）消息為下一個(gè) TIMEPULSE 提供時(shí)間信息，包括時(shí)間 源和量化誤差。 D、 EXTINT0 Timemark GPS 接收機(jī)可用于進(jìn)行時(shí)間的精確測(cè)量，它的精度很高，達(dá)到了亞毫秒級(jí)，使用的是外部中斷 0（ EXTINT0）。 Timemark 功能可用 UBX – CFG – TM 進(jìn)行使能。測(cè)量結(jié)果使用 UBX – TIM – TM 消息通過串口發(fā)送，包括上一次 Timemark 定時(shí)源的時(shí)間、有效性、標(biāo)記數(shù)、時(shí)間差和量化誤差。 芯片的整個(gè)工作流程為： 芯片需要通過 TTL 電平接口的 VDD 引腳給芯片供電，以維持芯片工作，芯片通過電路板連接到天線，天線接收到數(shù)據(jù) 后傳給主芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，將解析天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 好的數(shù)據(jù)通過 TTL 電平接口的 TXD 和 RXD 引腳傳遞給單片機(jī)，通過在單片機(jī)內(nèi)燒入好的程序進(jìn)行處理，最后在液晶屏上進(jìn)行顯示。 第三節(jié) 存儲(chǔ)模塊 在本次的行車記錄儀的設(shè)計(jì)中要求包含存儲(chǔ)模塊，將從 GPS 模塊收集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，以便擁有可以查閱歷史紀(jì)錄的功能。這樣的存儲(chǔ)器應(yīng)該滿足這樣的要求，首先他的存儲(chǔ)空間一定要大，這樣才能存儲(chǔ)足夠的數(shù)據(jù)，其次要保證存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)一定要安全，還有就是存儲(chǔ)下來的數(shù)據(jù)可以保存足夠長(zhǎng)的時(shí)間。單片機(jī)系統(tǒng)一般都不會(huì)采用硬盤或者軟盤作為存儲(chǔ)設(shè)備，相對(duì)的大部 分單片機(jī)系統(tǒng)會(huì)使用 FLASH 存儲(chǔ)器來存放數(shù)據(jù)和代碼。 對(duì)于大容量的非易失性存儲(chǔ)器， EEPROM或 Flash型存儲(chǔ)器是最普遍的選擇，它們不僅可以保證在掉電的情況下不會(huì)丟失所保存的數(shù)據(jù)，確保了數(shù)據(jù)的安全性，并且能夠改寫很多次，價(jià)格低廉，性價(jià)比相對(duì)較高。 24 系列 EEPROM 是一種 2I C 接口的存儲(chǔ)器，無須外圍元件操作，使用簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。因此在本次的設(shè)計(jì)中采用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 ATMEL24c16 做為歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 24C16采用 的是 2I C 總線接口方式， 2I C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。它通過 SDA（串行數(shù)據(jù)線）及 SCL（串行時(shí)鐘線 )兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件：不管是單片機(jī)、存儲(chǔ)器、 LCD 驅(qū)動(dòng)器還是鍵盤接口。 AT24C16 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗 CMOS 串行 EEPROM，它內(nèi)含2568 位存儲(chǔ)空間，具有很寬的工作電壓 （ ～ ）和大量的擦寫次數(shù)（大于10000 次），除此之外，寫入速度也非常快。芯片的原理圖為： 圖 AT24C16 芯片原理圖 該芯片的前三個(gè)引腳是三條地址線，芯片的硬件地址由他們來確定。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)開發(fā)板上它們都接地，第 8腳和第 4腳分別接電源的正極和負(fù)極。天津科技大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第 5腳 SDA為串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出接口，數(shù)據(jù)通過這條雙向 2I C總線串行傳送，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所用到的試驗(yàn)開發(fā)板上和單片機(jī)的 。第 6腳 SCL為 串行時(shí)鐘輸入線，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)開發(fā)板上和單片機(jī)的 。SDA以及 SCL和正電源連接，在他們中都需要各接一個(gè) 上拉 電阻。 標(biāo)號(hào)為7的引腳應(yīng)該 接地。 24C16片內(nèi) 自帶 地址寄存器 ,[7]每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該 芯片的 地址寄存器自動(dòng)加 1， 這樣才能 實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫 工做 。 對(duì)所有字節(jié)采用的讀取方式均為單一操作方式 。為 了 降低 芯片的 總寫入時(shí)間，一次可以對(duì) 8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) 進(jìn)行寫入操作 。 第四節(jié) 液晶顯示模塊的硬件設(shè)計(jì) 顯示模塊的主要功能是同鍵盤相配合，起到幫助使用者更直觀、簡(jiǎn)便地操作記錄儀主機(jī)系統(tǒng)的作用。顯示電路一般都會(huì)和鍵盤電路相結(jié)合，一起實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳、下載、顯示狀態(tài)等功能。在單片機(jī)系統(tǒng)中經(jīng)常用到的顯示器有：發(fā)光二極管（ LED）；液晶顯示器 (LCD)；熒光管顯示器。嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中 LED、 LCD 的顯示技術(shù)都比較成熟，本系統(tǒng)顯示的信息量大、數(shù)據(jù)多、界面較復(fù)雜，因此采用LCD 的顯示方案。 液晶顯示器（ LCD）的種類很多，包括數(shù)碼液晶顯示器、字符液