简易GPS定位信息显示系统的设计 毕业设计

1、毕毕业业设设计计说说明明书书简易简易 gps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计毕业生姓名毕业生姓名：专业专业：学号学号：指导教师指导教师：所属系（部）所属系（部）：二二一一年六月一一年六月简易型 gps 定位信息显示系统的设计 毕业设计评阅书毕业设计评阅书题目：题目： 简易简易 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计 系系 专业专业 姓名姓名 设计时间：设计时间： 评阅意见：评阅意见：成绩：成绩： 指导教师：指导教师：（签字）（签字） 职职务：务：200 年年月月日日简易型 gps 定位信息显示系统的设计i毕业设计答辩记录卡毕业设计答辩记录卡 系系 专业专业 姓

2、名姓名 答答 辩辩 内内 容容问问 题题 摘摘 要要评评 议议 情情 况况 记录员：记录员： （签（签名）名）成成 绩绩 评评 定定指导教师评定成绩指导教师评定成绩答辩组评定成绩答辩组评定成绩综合成绩综合成绩注：评定成绩为注：评定成绩为 100 分制，指导教师为分制，指导教师为 30%，答辩组为，答辩组为 70%。 专业答辩组组长：专业答辩组组长：（签名）（签名） 200 年年月月简易型 gps 定位信息显示系统的设计前言前言gps 作为最先进的空间定位技术，在社会建设中发挥了重要的作用。随着 gps定位技术的快速发展，其功能越来越强，精度越来越高，在测量领域的应用日益广泛。本文讨论了简易 g

3、ps 定位信息显示系统的设计, 提出了对 gps 全球定位系统定位信息的接收以及对各定位参数数据的提取方法。在硬件方面，采用了 gps25-lvs作为卫星信息接收器；控制器选用 at89c52 单片机，以串口方式 1 接收 gps 信息；设计了由 7 段共阳 led 组成的显示器。在软件方面，进行了单片机的信息接收处理，对内存中的信息存放地址进行了分配，并编制控制程序。最后对硬件和软件进行了综合调试。实现了 led 显示器轮流显示实时时间、纬度、经度。该系统的时间为原子钟时间，因此非常精确。能满足一般应用项目的使用。简易型 gps 定位信息显示系统的设计i目录目录第一篇 绪论.1第一章 gps

4、 概述.1第二章 本设计的目的和意义.2第三章 本设计研究的内容和所做的工作 .4第一节 本设计研究的内容 .4第二节 本设计所做的工作 .4第二篇 元件选择.5第三篇 方案论证.9第四篇 系统硬件电路设计.11第五篇 硬件电路制作.15第六篇 控制系统的软件设计.16第一章 gps25-lvs 的信息输出格式.16第二章 单片机的信息接收处理 .17第三章 内存中的信息存放地址分配 .18第七篇 控制程序编制和调试.20第八篇 硬件和软件综合调试及性能分析.28第一章 硬件和软件综合调试 .28第二章 性能分析 .30结论.32参考文献.33致谢.34简易型简易型 gpsgps 定位信息显示

5、系统的设计定位信息显示系统的设计0第一篇 绪论第一章第一章 gpsgps 概述概述gps 作为最先进的空间定位技术，在社会建设中发挥了重要的作用。随着 gps定位技术的快速发展，其功能越来越强，精度越来越高，在测量领域的应用日益广泛。gps 系统的基本定位原理是：每颗 gps 卫星时刻发布其位置和时间数据信号，用户接收机可以测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟，根据信号传输的速度可以计算出接收机到不同卫星的距离。同时收集至少 4 颗卫星的数据时，就可以算出三维坐标、速度和时间。 全球定位系统（global positioning system 简称 gps）是美国第二代军用导航系统，可实现全球范

6、围内的实时导航和定位。gps 由空间部分、地面监控部分、用户设备部分组成。gps 系统的空间部分是指 gps 工作卫星星座，其由 24 颗卫星组成，其中 21 颗工作卫星，3 颗备用卫星，均匀分布在 6 个轨道上。卫星轨道平面与地球赤道面倾角为 55，各个轨道平面的升交点赤经相差 60，轨道平均高度为 20200km.卫星运行周期为 11 小时 58 分（恒星时） ，同一轨道上的各卫星的升交角距为 90，gps 卫星的上述时空配置，基本保证了地球上任何地点，在任何时刻均至少可以同时观测到 4 颗卫星，以满足地面用户实时全天候精密导航和定位。gps 卫星的主体呈圆柱形，直径约为 1.5m，重约

7、774kg，两侧各安装两块双叶太阳能电池板，能自动对日定向，以保证卫星正常工作用电。每颗卫星带有四台高精度原子钟，其中 2 台为铷钟，2 台为铯钟。gps 卫星上设有微处理机，可以进行必要的数据处理工作，它主要的 3 个基本功能：根据地面监控指令接收和储存由地面监控站发来的导航信息，调整卫星姿态、启动备用卫星；向 gps 用户播送导航电文，提供导航和定位信息；通过高精度卫星钟向用户提供精密的时间标准。地面监控部分由 5 个地面站组成。1 个主控站，其位于美国本土科罗拉多斯平土（colorado spings）的联合空间执行中心 csoc，3 个注入站，其分别设在印度洋的迭哥加西、南大西洋的阿松

8、森岛和南太平洋的卡瓦加兰。5 个监控站，其中 4 个简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计1与主控站、注入站重叠，另外一个设在夏威夷。主控站的主要任务为：根据各监控站提供的观测资料推算编制各颗卫星的星历、卫星钟差、和大气层修正参数并把这些数据传送到注入站；提供 gps 系统的时间标准；调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行；启用备用卫星以取代失效的工作卫星。注入站的主要任务为：在主控站的控制下，把主控站传来的各种数据和指令等正确并适时地注入到相应卫星的存储系统。监测站的主要任务为：给主控站编算导航电文提供观测数据，每个监控站均用 gps 信号接收机，对每颗可

9、见卫星每 6 秒钟进行一次伪距测量和积分多普勒观测，并采集气象要素等数据。 用户设备部分由 gps 接收机硬件和相应的数据处理软件以及微处理机及其终端设备组成。其主要功能是接收 gps 卫星发射的信号，获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理实现实时导航和定位，用后处理软件包对观测数据进行精加工，以获取精密定位结果。 第二章第二章本设计的目的和意义本设计的目的和意义自从五七年第一颗人造卫星上天，六十年代的人造卫星导航定位技术，七十年代美国军方开始发展 gps（global positioning system）卫星导航定位系统，直至1995 年 4 月 27 日美国国防部宣布“gps

10、 系统已具备全部运作能力” 。gps 计划的实现历时 23 年，耗资 200 多亿美元，前后共发射 35 颗卫星，目前仍在轨道上正常工作的有 25 颗卫星，其中 1 颗为实验卫星，24 颗为工作卫星。它具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力，是美国第二代卫星导航系统，其特点是全天候、高精度、应用广，是迄今最好的导航定位系统。它广泛的应用价值，引起了各国科学家的关注和研究，前苏联和西欧各国的科学家在积极开发利用 gps 信号资源的同时，还致力于研究开发各自的卫星导航定位系统，如前苏联建成的 glonass 卫星导航系统，我国也在致力于发展自已的卫星导航定位系统。同时，它的出现也导致了测绘行业

11、一场深刻的技术变革。 gps 全球定位系统在实际生活中被广泛应用，是当今信息时代发展中的重要组成部分。因其具有性能好、精度高、应用广的特点，使其成为了迄今最好的导航定位系统。简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计2gps 导航定位系统之所以在许多领域得到广泛应用，出现了与 gps 系统相关的产业，这都得益于其本身所具有的诸多优点，概括起来主要有以下几个方面。 定位精度高：通过很多应用实践已经证明，gps 相对定位精度在 50km 以内可达10-6，100km500km 可达 10-7，1000km 以上可达 10-8，在 300-1500m 工程精密定位中，1

12、 小时以上观测的解算，其平面位置误差小于 1mm。基线边长越长越能突显是定位精度高的优势。 观测时间短：由于 gps 系统的不断完善，软件不断更新，目前 20km 以内相对静态定位，仅需 1520 分钟，快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在 15km 以内时，流动站只需观测 12 分钟，动态相对定位测量时，流动站出发时观测 12 分钟，然后可随时定位，每站观测仅需几秒钟。 测站间无须通视：gps 测量不要求站点间相互通视，只需测站上空开阔即可。 可提供三维坐标：经典大地测量将平面与高程采用不同方法施测，而 gps 可同时精确测定测站点的三维坐标，目前 gps 水准可达到四等水准测

13、量的精度。 操作简便：随着 gps 机不断改进，自动化程度越来越高，体积也越来越小，重量越来越轻，有的已达“傻瓜化”的程度。 全天候作业：使用 gps 测量，不受时间限制，24 小时都可以工作，也不受起雾、刮风、下雨下雪等气候的影响。 功能多、应用广：gps 系统不仅可用于测量，还可用于测速、测时。测速精度可达 0.1m/s，测时精度可达几十毫秒。随着人们对 gps 系统的不断开发，其应用领域正在不断地扩大。由于 gps 具有全球覆盖以及精度高、定位速度快、实时性好、抗干扰能力强等特点，近年来在国内外得到了广泛的应用，在各个领域发挥了极大的作用，已成为了信息时代不可以或缺的一部分。简易型简易型

14、 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计3第三章第三章 本设计研究的内容和所做的工作本设计研究的内容和所做的工作第一节第一节 本设计研究的内容本设计研究的内容本设计是由 at89c52 单片机控制 gps 模块较为精确地计算和显示实时时间、经度、纬度等卫星信息。此设计主要是在了解掌握了 gps 和单片机的理论知识的基础上，选用atmel（爱特梅尔）公司的 at89c52 提取 gps 模块的接收数据并由 6 位 led 显示器显示接收数据。在此设计过程中，主要熟悉了简易 gps 定位信息显示系统各性能指标，学习 nmea 封包并懂得使用 nmea 输出命令，结合单片机串行通

15、信知识能实现对 gps接收到的卫星信息进行提取，并在 6 位 led 显示器上选择性的显示数据。第二节第二节本设计所做的工作本设计所做的工作本文讨论了简易 gps 定位信息显示系统的设计, 提出了对 gps 全球定位系统定位信息的接收以及对各定位参数数据的提取方法。在硬件方面，单片机采用 12mhz晶振，以串口方式 1 接收 gps 信息，p0 口和 p2 口用于 7 段共阳 led 显示接口，led显示器轮流显示实时时间、纬度、经度或其他 gps 信息数据。在软件方面，首先进行了单片机的信息接收处理，给出了系统的软件流程图，然后对内存中的信息存放地址进行了分配，并对控制程序进行了编制。最后对

16、硬件和软件进行了综合调试。简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计4第二篇 元件选择简易 gps 定位信息显示系统主要由三部分构成：卫星信息接收器、单片机控制器和显示器件。卫星信息接收器选用 garmin 公司的 gps25-lvs 系列 oem 接收板。garmin 公司总部座落在美国的 kansas, 是目前世界上最大的导航型 gps 生产的专业厂家。garmin 公司在这一领域所取得的非凡成就及所做的巨大贡献是有目共睹的。garmin 公司通过其遍及全球的代理商，维修中心，销售及技术支持人员等不断反馈的市场信息，凭借自己的各项 gps 专利技术，最先进的电

17、子技术的应用，以及对各行业用户使用特点的深刻认识，使 garmin 公司的产品在各方面性能指标上已远远领先于同行业伙伴。gps25-lvs 是 garmin 公司 oem 板系列中的主打产品。它具有全屏蔽的封装，抗干扰性好；内置锂电池保存数据，开机定位速度快；232 电平接口，可直接与计算机相连，极易上手；3.66v 供电，电压范围宽；标准 nmea-0183 输出，简单易读；秒脉冲宽度可调，方便授时应用。garmin oem 板一直以定位速度快、工作稳定、耐电压冲击和高抗干扰性而深受青睐。在车辆调度、精细农业、高速追击、普通授时等领域得到广泛应用。其极高的性能价格比令许多 oem 用户别无它

18、求。单片机控制器选用 atmel（爱特梅尔）公司的 at89c52 来提取 gps 模块的接收数据。at89c52 是一个低电压，高性能 cmos 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（ram） ，器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 mcs-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 flash 存储单元，在许多较复杂系统控制场合应用比较广泛。 at89c52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（i/o）端口，同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定

19、时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个读写口线，at89c52 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计5flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 flash 存储器可有效地降低开发成本。at89c52 有 pdip、pqfp/tqfp 及 plcc 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。其主要功能特性如下。 兼容 mcs51 指令系统 8k 可反复擦写(1000 次）flash rom 32 个双向 i/o 口 256x8bit 内部 ram 3 个 16 位可编程定时/计数器中断 时钟频

20、率 0-24mhz 2 个串行中断 可编程 uart 串行通道 2 个外部中断源 共 6 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能at89c52 单片机的引脚图如图 1 所示。图 1 at89c52 单片机引脚图简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计6显示器件采用 led（发光二极管的英文缩写）显示器。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。 led 显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命

21、长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体，目前，led 显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可以满足不同环境的需要。 led 显示器结构： 基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图 12 排列而成的。可实现09 的显示。其具体结构有“反射罩式” 、 “条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等 （一）反射罩式数码管一般用白色塑料做成带反射腔的七段式外壳，将单个led 贴在与反射罩的七个反射腔互相对位的印刷电路板上，每个反射腔底部的中心位置就是 led 芯片。在装反射罩前，用压焊方法在芯片和印刷电路上相应金属条之间连好 30m 的硅铝

22、丝或金属引线，在反射罩内滴入环氧树脂，再把带有芯片的印刷电路板与反射罩对位粘合，然后固化。 反射罩式数码管的封装方式有空封和实封两种。实封方式采用散射剂和染料的环氧树脂，较多地用于一位或双位器件。空封方式是在上方盖上滤波片和匀光膜，为提高器件的可靠性，必须在芯片和底板上涂以透明绝缘胶，这还可以提高光效率。这种方式一般用于四位以上的数字显示（或符号显示） 。 （二）条形七段式数码管属于混合封装形式。它是把做好管芯的磷化镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只 led 发光条，然后把同样的七条粘在日字形“可伐”框上，用压焊工艺连好内引线，再用环氧树脂包封起来。 （三）单片集成式多位数字显示器是在发光材料

23、基片上（大圆片） ，利用集成电路工艺制作出大量七段数字显示图形，通过划片把合格芯片选出，对位贴在印刷电路板上，用压焊工艺引出引线，再在上面盖上“鱼眼透镜”外壳。它们适用于小型数字仪表中。 （四）符号管、米字管的制作方式与数码管类似。 （五）矩阵管（发光二极管点阵）也可采用类似于单片集成式多位数字显示器工艺方法制作。 简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计7 led 显示器分类： （一）按字高分：笔画显示器字高最小有 1mm（单片集成式多位数码管字高一般在 23mm） 。其他类型笔画显示器最高可达 12.7mm（0.5 英寸）甚至达数百 mm。 （二）按颜色分有

24、红、橙、黄、绿等数种。 （三）按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片集成式。 （四）从各发光段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。 led 显示器的参数： 由于 led 显示器是以 led 为基础的，所以它的光、电特性及极限参数意义大部分与发光二极管的相同。但由于 led 显示器内含多个发光二极管，所以需有如下特殊参数： （一）发光强度比 由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不同。所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。比值可以在1.52.3 间，最大不能超过 2.5。 （二）脉冲正向电流若笔画显示器每段典型正向直流工作电流为 if，则在脉冲下，正

25、向电流可以远大于 if。脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计8第三篇 方案论证gps 接收板在市场上品种较多，garmin 公司的 gps25-lvs 系列 oem 接收板具有很高的性价比，是目前应用最广泛的 gps 接收处理板，能满足各种导航和实时领域的需要。gps25-lvs 系列 oem 板采用单一 5v 供电，内置保护电池，rs-232、ttl 两种电平自动输出 nmea-0183 2.0 格式（asc字符型）语句。其主要性能特点如下。专利技术：12 并行通道 phasetrac12定位时间：重新捕获2sec自动

26、搜索：90sec热启动：15sec冷启动：45sec更 新 率：1/sec-1/900sec 可调位置精度：15mrms(sa off)/10m(差分)速度精度：0.1m/s ；速度限制：515m/s坐标系统：102 个预定义,1 个自定义；加速度限制：6g电气特性：两个 rs-232 兼容串行口cmos 通讯速率：300、600、1200、2400、4800、9600、 19200 bps 可选数据格式：nema v2.0 ascii/二进制可设置输入数据：初始位置/日期/时间,2d/3d 方式 坐标系统,rtcm-104 差分校正输出数据：速度、时间、机器/卫星状态、几何因子及误差估计秒脉

27、冲输出：1pps 精度1us输入电压：3.66v(lvc lvs 或 6-40v(hvc hvs)可选后备电源：可充板置 3v 锂电(10 年寿命)功 耗：0.9w简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计9灵 敏 度：-166dbw天线接口：50-ohm mcx 接头有源(5v)或无源天线电源/数据口：单排 12 插针工作温度：-30-+85储存温度：-40-+90结 构：单片集成主机板尺 寸：4569.811.8mm重 量：40gnmea 协议是为了在不同的 gps（全球定位系统）导航设备中建立统一的btcm（海事无线电技术委员会）标准，由美国国家海洋电子协会

28、（nmea-the national marine electronics associa-tion）制定的一套通讯协议。gps 接收机根据 nmea-0183 协议的标准规范，将位置、速度等信息通过串口传送到 pc 机、pda等设备。 nmea-0183 协议是 gps 接收机应当遵守的标准协议，也是目前 gps 接收机上使用最广泛的协议，大多数常见的 gps 接收机、gps 数据处理软件、导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。 不过，也有少数厂商的设备使用自行约定的协议比如garmin 的 gps 设备（部分 garmin 设备也可以输出兼容 nmea-0183 协议的数据） 。考虑到端口的

29、使用要求，决定使用 4 组端口的 at89c52 单片机作为控制器，用led 共阳显示器及 gps25-lvs 系列 oem 接收板实现系统功能。简易 gps 定位信息显示器电路设计框架图如图 2 所示。图 2 简易 gps 定位信息显示器电路设计框架简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计10第四篇 系统硬件电路设计 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如 rom、ram、i/o、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功

30、能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、a/d、d/a 转换器等，要设计合适的接口电路。 系统的扩展和配置应遵循以下原则： （一）尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 （二）系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。 （三）硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实殃，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用 cpu 时间。 （四）系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用 cm

31、os 芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。 （五）可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。 （六）单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 （七）尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强，真正的片上系统 soc 已经可以实现，如 st 公司新近推出的简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定

32、位信息显示系统的设计11psd32系列产品在一块芯片上集成了 80c32 核、大容量 flash 存储器、sram、a/d、i/o、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。简易 gps 定位信息显示器电路原理如图 3 所示。单片机采用 12mhz 晶振，以串口方式 1 接收 gps 信息，p0 口和 p2 口用于 7 段共阳 led 显示接口，led 显示器轮流显示实时时间、纬度、经度或其他 gps 信息数据。图 3 简易 gps 定位信息显示器电路原理图gps25-lvs 系列 oem 接收板采用 12 脚的接口，接口各引脚的功能如图 4 所示。设计中使用了串口 1 或 12 脚的 nmea 输

33、出，串口 1 可用于 pc 机对 oem 接收板进行参数设置，12 脚 nmea 输出用于单片机信息处理。简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计12 图 4 gps25-lvs 板引脚接口功能单片机和卫星接收器的串行通信，需要接上一个 max232 芯片。max232 芯片是美信公司专门为电脑的 rs-232 标准串口设计的接口电路,使用+5v 单电源供电。 内部结构基本可分三个部分： 第一部分是电荷泵电路。由 1、2、3、4、5、6 脚和 4 只电容构成。功能是产生+12v 和-12v 两个电源，提供给 rs-232 串口电平的需要。 第二部分是数据转换通道

34、。由 7、8、9、10、11、12、13、14 脚构成两个数据通道。其中 13 脚（r1in） 、12 脚（r1out） 、11 脚（t1in） 、14 脚（t1out）为第一数据通道。8 脚（r2in） 、9 脚（r2out） 、10 脚（t2in） 、7 脚（t2out）为第二数据通道。 ttl/cmos 数据从 t1in、t2in 输入转换成 rs-232 数据从 t1out、t2out 送到电脑 dp9 插头；dp9 插头的 rs-232 数据从 r1in、r2in 输入转换成 ttl/cmos 数据后从r1out、r2out 输出。 第三部分是供电。15 脚 dng、16 脚 vcc

35、（+5v） 。 74ls244 是 8 路 3 态缓冲驱动,也叫做线驱动或者总线驱动门电路，可以增加 p2 口的驱动能力。简单地说，它有 8 个输入端，8 个输出端。 各引脚定义如下： 1-1g 1y1-1y4 输出控制，低电平有效，高电平高阻 2-1a1 输入端，对应的输出为 1y1 3-2y4 输出端，对应的输入为 2a4 简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计13 4-1a2 5-2y3 6-1a3 7-1y2 8-1a4 9-2y1 10-gnd 地 11-2a1 12-1y4 13-2a2 14-1y3 15-2a3 16-1y2 17-2a4 18

36、-1y1 19-2g 2y1-2y4 输出控制端 20-vcc 电源正晶振，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给他通电，他就会产生机械振荡，反之，如果给他机械力，他又会产生电，这种特性叫机电效应。他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。 根

37、据石英晶体的机电效应，我们可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。他们的机电效应是机-电-机-电.的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高 q 值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小，即 q 值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计14另外，进行单片机系统硬件电路设计时还应当考虑诸多干扰因素。影响单片机系统可靠安全运行的主要因素来自系统内部和外部的各种电气干扰，并受系统结构设计、元器件选择、安装、制

38、造工艺影响。这些干扰因素，常会导致单片机系统运行失常，轻则影响产品质量和产量，重则会导致事故，造成重大经济损失。 第五篇 硬件电路制作制作硬件电路首先应根据电路原理图，使用计算机绘图软件，如 protel,绘制出系统硬件电路原理图。其次将购买的器件焊接在线路板上，为保证所设计系统能在现场可靠工作，制作时要注意以下几点。（一）尽量采用高质量的印制电路板，孔化电阻、线距、熔剂、阻焊剂、打孔精度、镀金厚度、基板质量、是否数控打孔和热风整平等因素，都会影响应用系统的调试、使用和寿命，差的板半年左右就出问题，而且时好时坏，很难维修。（二）在电路板上尽量多加去耦电容，一般在电路板电源入口处并上2247f

39、的低频电容，在中间的电源与地线间并上 0.1f 左右的高频小电容去耦，每四个 14 脚以上的芯片附近也须加上 22f 电解电容和 0.1f 的高频小电容去耦。这样能保证减小电源线及地线上的毛刺，保证可靠工作。（三）很好的安排地线、电源线走线，电源线尽量粗、尽量多、尽量组成网络。模拟地、数字地、电源地、大地分开走线，在一点上可靠连接。小信号、模拟信号简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计15用屏蔽线，在板上走线时尽量靠近地线，远离大电流信号线、电源线。数字部分既会干扰小信号线，又会受大电流信号及电源线干扰，也要很好安排。（四）直流供电尽量使用开关电源，开关电源很

40、少受市电的电压波动、频率波动的影响，也能隔离从电源线进入的传导干扰。输入输出接口应尽量采用光电隔离器，使控制系统做成全浮空的系统，使之不受传导干扰的影响。（五）某些小信号线、器件、电路板应加电磁屏蔽板或罩。 （六）按照电路原理图焊接 garmin gps25-lvs oem 接收板、at89c52 单片机、led 显示器以及一些辅助器件的时候要保持细心和谨慎。第六篇 控制系统的软件设计第一章第一章 gps25-lvsgps25-lvs 的信息输出格式的信息输出格式gps25-lvs 的通信波特率默认值为 4800，1 个起始位，8 个数据位，1 个停止位，无奇偶校验。通常使用 nmea-018

41、3 格式输出，数据代码为 ascii 码字符。nmea-0183是美国海洋电子协会为海用电子设备制定的标准格式，目前广泛使用 v2.0 版本。由于该格式为 ascii 码字符串，比较直观和易于处理，在许多高级语言中都可以直接进行判别、分离，以提取用户所需要的数据。gps25-lvs 系列 oem 板可输出 12 句语句，分别是gpgga，gpgsa，gpgsv，gprmc，gpvtg，lcgll，lcvtg，pgrme，pgrmf，pgrmt，pgrmv，gpgll。不同的语句中传送不同的信息，如 gpgga 语句中传送的格式为$gpgga,m,m,*hh简易型简易型 gpsgps 定位信息显

42、示系统的设计定位信息显示系统的设计16传送的信息说明如下：$gpgga 起始引导符及语句格式说明（本句为 gps 定位数据）utc 时间，时时分分秒秒格式纬度，度度分分.分分分分格式（第一位是零也将传送）纬度半球，n 或 s（北纬或南纬）经度，度度分分.分分分分格式（第一位零也将传送）经度半球，e 或 w（东经或西经）gps 质量指示，0 为方位无法使用，1 为非差分 gps 获得方位，2 为差分方式获得方位（dgps） ，6 为估计获得使用卫星数量，从 00 到 12（第一个零也将传送）水平精确度，0.5 到 99.9天线离海平面的高度，-9999.9 到 9999.9 米m 指单位米大地水

43、准面高度，-999.9 到 9999.9 米m 指单位米差分 gps 数据期限（rtcm sc-104） ，最后设立 rtcm 传送的秒数量（如无dgps 为 0）差分参考基站标号，从 0000 到 1023（首位 0 也将传送。如无 dgps 为 0）*语句结束标志符hh 从$开始的所有 ascii 码的校验和此项在 gps25-lvs 板中不传送此项在 gps25-lvs 板中不传送oem 板输出的信息可在 pc 机的超级中端中显示，也可在 garmin 公司提供的gpscfg.exe 设置软件中显示，如在 pc 机上看到的实时接收 gpgga 语句为$gpgga,114641,3002.

44、3232,n,12206.1157,e,1,03,12.9,53.2,m,11.6,m,*4a这是一条 gps 定位数据信息语句，意思为 utc 时间为 11 时 46 分 41 秒，位置在北纬 30 度 2.3232 分，东经 122 度 6.1157 分，普通 gps 定位方式，接收到 3 颗卫星，水平精度 12.9 米，天线离海平面高度 53.2 米，所在地离地平面高度 11.6 米，校验和为 4ah。简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计17第二章第二章单片机的信息接收处理单片机的信息接收处理在单片机串口收到信息后，先判别是否为语句引导头“$” ，然后

45、再接收信息内容，在收到“*”字符 asc码后再接收二个字节结束接收,然后根据语句标识区分出信息类别以对收到 asc码进行处理显示。注意：在处理北京时间时应在 utc 时间上加上 8 小时才是准确的北京时，在超出 24 小时时应作减 24 小时处理。串口中断程序的处理流程如下图 5。简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计18比较前6字节，信息处理并移入显示单元，清、 标志1次接收到？中断接收开始是*吗？是？置结束接收标志移入内存，置允许接收标志移入内存中断返回 图 5 串口中断程序流程图第三章第三章 内存中的信息存放地址分配内存中的信息存放地址分配为了存放接收及

46、处理后的时间及经纬度数据，在内存中划出了固定的空间。其中 40h5fh 用于存放接收到的时间及经纬度数据，68h7fh 存放处理后的时间及经纬度数据。内存中的信息存放地址分配表如表 1 所列。表 1 内存中的信息存放地址分配表简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计195fh5eh5dh5ch5bh5ah59h58h57h56h55h54h53h52h51h50h004641，3002.3232时分秒度分分小数部分接收时间信息存放单元接收纬度信息存放单元4fh4eh4dh4ch4bh4ah49h48h47h46h45h44h43h42h41h40h,n/s,12

47、2061157,e/w,南北度分分小数部分东西纬度信息接收经度信息存放单元7fh7eh7dh7ch7bh7ah79h78h77h76h75h74h73h72h71h70h0046410a0a300a020a0a0c时分秒不亮度分n处理后时间显示数据存放单元处理后纬度显示数据存放单元6fh6eh6dh6ch6bh6ah69h68h1220a060a0b度分e处理后纬度显示数据存放单元第七篇 控制程序编制和调试简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计20以下是简易 gps 定位信息显示器单片机控制源程序：;*;* gps 方位显示系统 *;*;用 at89c52 单

48、片机;本程序接收 gps 的$gpgga 信息中的时间数据，采用 12mhz 晶振，4800 波特率接收;使用资源：r0、r1、r3、r5、r6、r7，定时器 t2（作波特率发生器） ，20h 单元;显示缓冲单元在 68h7fh，时间接收数据在 7ah7bh（秒） 、7ch7dh（分） 、; 7eh7fh（时）;定时器 t2 定义 t2con equ 0c8h ; t2 控制寄存器 t2mod equ 0c9h tl2 equ 0cch ; t2 计数寄存器低字节 th2 equ 0cdh ; t2 计数寄存器高字节 tr2 equ 0cah ; t2 启动位 rcap2l equ 0cah

49、; t2 计数重栽寄存器低字节 rcap2h equ 0cbh ; t2 计数重栽寄存器高字节 dispsp equ 2fh ;显示首址指针 sflag bit 00h ;信息头标志 ok g1flag bit 01h ;g1 ok pflag bit 02h ;p ok g2flag bit 03h ;g2 ok g3flag bit 04h ;g3 ok aflag bit 05h ;a ok dflag bit 06h ;ok;*中断入口程序 * org 0000h ljmp start简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计21 org 0003h re

50、ti org 000bh reti org 0013h reti org 001bh reti org 0023h ljmp ints org 002bh reti ;*主 程 序 * start: mov psw, #00h ; 设第 0 组寄存器 mov sp, #30h ; 设置堆栈指针 mov scon, #01010000b ; 串口工作方式 1 (8 bit uart) 允许接收 mov t2con, #00110000b ; t2con mov a,#0b2h mov tl2, a ;设置波特率 ( 4800) mov rcap2l, a mov a,#0ffh mov th2,

51、 a mov rcap2h, a mov r0, #40h ;清 40-7f 内存单元 mov r7, #40hcleardisp: mov r0, #00h inc r0 djnz r7,cleardisp mov 20h, #00h ;清标志单元简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计22 mov r0,#5fh ;gps 数据在 40-5f 内 mov r3,#20h ;接收 32 个数据 setb es ; 允许串口中断 mov ip, #00h ; 低优先级 setb ren ; 启动串口接收 clr ti ; 清串口发送中断标志位 clr ri ;

52、清串口接收中断标志位 setb tr2 ; 启动定时计数器 2 setb ea ; 开放所有中断 start1: mov dispsp,#78h ;显示首址为 78h mov r2,#03h ;显示首址变化次数 3 start2: lcall display mov a,dispsp subb a,#08h mov dispsp,a ;显示首址减 8 djnz r2,start2 mov r2,#03h sjmp start1;*显示程序 *display: mov r4,#0ffhdisplay1: mov r1,dispsp mov r5,#0fehplay: mov a,r5 mov p

53、2,a mov a,r1 mov dptr,#tab movc a,a+dptr mov p0,a lcall dl1ms inc r1简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计23 mov a,r5 jnb acc.7,endout rl a mov r5,a ajmp playendout: djnz r4,display1 mov p2,#0ffh mov p0,#0ffh rettab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,0ffh,086h,0c8h; “0” ， “1” ， “2” ， “3”

54、 ， “4” ， “5” ， “6” ， “7” ， “8” ， “9” ， “灭？” ，“e” ， “n” ret;*延时程序 *dl1ms: mov r6,#14hdl1: mov r7,#19hdl2: djnz r7,dl2 djnz r6,dl1 ret;*中断接收程序 *ints: push acc jbc ri,rxints clr ti ljmp intsoutrxints: mov a,sbuf jb dflag,df ;是$gpgga，转 af 接收时间数据 jb aflag,af ;判断是否是“,” jb g3flag,g3f ;判断是否是 a jb g2flag,g2f

55、 ;判断是否是第三个 g简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计24 jb pflag,pf ;判断是否是第二个 g jb g1flag,g1f ;判断是否是 p jb sflag,sf ;判断是否是第一个 g xrl a,#24h ;判断是否是“$” jz syes mov 20h,#00h ;不是$,清所有标志 ljmp intsoutsyes: setb sflag ;是$，设标志 ljmp intsoutsf: xrl a,#47h ;是第一个“g”吗？ jz g1yes ;是 g，转 g1yes mov 20h,#00h ljmp intsoutg1y

56、es: setb g1flagintsout: pop acc retig1f: xrl a,#50h ;是“p”吗？ jz pyes ;是 p，转 pyes mov 20h,#00h ljmp intsoutpyes: setb pflag ljmp intsoutpf: xrl a,#47h ;是第二个“g”吗？ jz g2yes ;是 g，转 g2yes mov 20h,#00h ljmp intsoutg2yes: setb g2flag ljmp intsoutg2f: xrl a,#47h ;是第三个“g”吗？ jz g3yes ;是 g，转 g3yes简易型简易型 gpsgps

57、定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计25 mov 20h,#00h ljmp intsoutg3yes: setb g3flag ljmp intsoutg3f: xrl a,#41h ;是“a”吗？ jz ayes ;是 a，转 ayes mov 20h,#00h ljmp intsoutayes: setb aflag ljmp intsoutaf: xrl a,#2ch ;是“,”吗？ jz dyes ;是“,” ，转 dyes mov 20h,#00h ljmp intsoutdyes: setb dflag ljmp intsout;接收 gps 时间数据，共 32 个字节，

58、在 40-5f 单元df: mov r0,a dec r0 djnz r3,intsout mov r3,#20h ;数字 asc码转换成数字 mov r0,#40hdf1: mov a,r0 clr c subb a,#30h mov r0,a inc r0 djnz r3,df1 mov a,5fh ;格林时转换成北京时间（时加 8） mov b,#10简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计26 mul ab add a,5eh add a,#08h clr c cjne a,#18h,df2 ;是否大于 24df2: jc df3 subb a,#18h

59、 ;大于 24 减 24df3: mov b,#10 ;时十位、个位恢复为 bcd 码 div ab mov 5fh,a mov 5eh,b mov 7fh,5fh ;将收到数据移入显示单元 mov 7eh,5eh mov 7dh,5dh mov 7ch,5ch mov 7bh,5bh mov 7ah,5ah mov 79h,#0ah mov 78h,#0ah mov 77h,58h mov 76h,57h mov 75h,#0ah mov 74h,56h mov 73h,55h mov 72h,#0ah mov 71h,#0ah mov 70h,#0ch mov 6fh,4ch mov 6e

60、h,4bh mov 6dh,4ah简易型简易型 gpsgps 定位信息显示系统的设计定位信息显示系统的设计27 mov 6ch,#0ah mov 6bh,49h mov 6ah,48h mov 69h,#0ah mov 68h,#0bh mov r3,#20h mov r0,#5fh mov 20h,#00h ljmp intsoutend从 garmin 公司网上下载 gps25-lvs 系列产品应用软件（文件名为 gpscfg） ，设置时选择 pc 机的串口 1（com1）或串口 2（com2）与 oem 板的串口 1 进行连接，设置内容主要是 oem 板的通信波特率及输出语句。本设计选择