小车跟踪及导航系统设计

1、小车跟踪与导航系统设计目录摘要1关键字1Abstract1Key words11 绪论31.1本课题实现的意义31.2 国内外GPS发展现状31.3 国内外车载导航系统发展现状41.4论文研究内容与结构安排42 GPS的定位原理及应用53 GPS接收机定位流程及设计方案53.1 GPS接收机定位流程53.2设计方案63.2.1 GPS模块73.2.2 AT89C-51单片机83.2.3 显示部分83.2.5 晶体振荡器93.2.6 键盘部分94 系统硬件电路设计104.1串行通信104.1.1 异步通信协议104.1.2中断104.2 显示与控制命令125 系统软件设计125.1 系统的软件流

2、程125.2接收总流程图145.3 命令类型判断流程图（以 GPGGA为例）155.4 GPGGA数据存储流程图165.5 人机对话模块16结论18参考文献18附录1 程序清单19小车跟踪与导航系统设计摘要：利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并可任意放大、缩小、还原、换图；可以随着目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏线路规划完毕后，LCD显示器能够在电子地图上显示设计路线，并同时显示汽车运行路径和运行方法为用户提供主要物标，用户能够在电子地图上显示其位置。同时，监测中心可以利用监测控制台对区域内的任意目标所在位置进行查询，车辆信息将以数字形式在控制中心

3、的电子地图上显示出来。将GPS与AT89C51单片机正确连接并固定于电动小车,利用GPS导航系统测定目标的位置，通过LCD显示器显示目标经纬度，通过程序驱动实现对目标的跟踪与导航。关键词：GPS 电动小车 LCD显示器 AT89C511 绪论1.1本课题实现的意义随着交通运输业的发展，怎样利用现代科技解决目前城市中日益严重的交通问题，提高车辆的使用效率、降低损耗，建立集监控、指挥、科学管理、协调运营、安全防范为一体的指挥监控体系，并加强对不可预见之危险的安全防范能力，就成为迫切解决的问题。利用GPS进行小车跟踪与导航具有深远的意义。GPS设备（GlobalPositionSystem）即全球定

4、位系统，用于接收并解析太空中数个卫星回传电波中的轨道信息及时刻信息，来计算出GPS接收器所在位置的经度、纬度、水平高度及移动速度。GPS设备基本配备通常包含了一个GPS接收器、解析器及一部高效率的微电脑。GPS是由美国国防部开发的星基无线电导航系统。GPS每天24小时为全球陆、海、空用户全天候提供三维位置、速度和时间。它比其它无线电导航系统精度更高。由三部分组成：空间段、控制段和用户段。空间段由分布在6个轨道面上的24颗卫星组成。卫星轨道高度20200km，倾角55度，周期12小时。卫星的轨道分布保证在世界各地任何时间可见到至少6颗卫星，卫星连续向用户提供位置和时间信息。控制段由一个主控站、5

5、个监测站、三个注入站组成。主控站位于Colorado。监测站跟踪视野内所有GPS卫星、收集卫星测距信息，并把收集的信息送到主站。主站计算卫星精密轨道，并产生每颗卫星的导航信息，通过注入站传送到卫星。用户段由接收机、处理器和天线组成。通过接收卫星广播信息计算出用户的位置速度和时间。GPS的概念是基于卫星测距，用户通过测量他们到卫星的距离来计算自己的位置。卫星的位置当已知值，每个GPS卫星发送位置和时间信号，用户接收机测量信号到达接收机的时间延迟，相当于测量用户到卫星的距离。同时测量四颗卫星就可以解出位置、速度和时间。1.2 国内外GPS发展现状GPS卫星导航定位技术于上世纪80年代末引入中国，目

6、前主要在大地测量（测绘、勘探）、海上渔业和车辆定位监控领域得到了比较广泛的应用。在全球GPS应用领域中，车辆应用所占的比重最大，目前约占总数的40%以上。随着我国GSM数字移动通信系统快速发展与全国普及，作为系统瓶颈问题的通信网络通过采用GSM公众网的短信息服务找到了新的出路，这对GPS车辆跟踪系统的发展起着极大的促进作用。我国现在拥有世界上最大潜力的卫星导航应用市场。经过十多年的发展，我国的卫星导航用户设备市场化的条件日趋成熟，批量化的用户群体正在逐步形成，已进入应用行业高速发展的时期。在GPS应用领域，车辆应用所占的比例较大。最初GPS车辆跟踪和车辆导航两大体系。GPS车辆定位监控系统主要

7、有自导航应用和中心监控两种方式。车辆监控是集GPS技术、无线通信技术和地理信息系统技术于一体的综合车辆管理系统。一般行业用户的车船队监控都采用中心监控方式，系统由监控中心、位于监控中心的主站和安装在移动车辆上的子站等3部分构成。不论是汽车导航系统或是GPS的通信应用产品，主要的区域市场都在美、欧、日等三个地区。以汽车导航系统为例，由于电子地图与消费电子技术的高速发展，再加上智能型运输系统的成熟，使得日本成为目前全球汽车导航系统普及率与市场值最高的国家。通过近20年的发展，GPS产品已经逐渐转变为消费电子产品，且所能应用的范围已经扩展到日常生活中的通信、PDA、定位信息等。不过，以现阶段来看，由

8、于GPS接收机的单芯片化技术、价格以及市场应用服务等仍未臻成熟，因此，在乐观地看待此市场发展时，诸如GPS设计的技术是否能达到手机或PDA所需的最小体积与耗电量、成本是否能降低以及内建GPS的新手机是否能引起消费者的青睐等问题，仍必须审慎地深入评估。1.3 国内外车载导航系统发展现状车载导航定位系统一经问世，即显示出强大的生命力和广阔的应用前景，并产生了巨大的社会和经济效益，成为90年代至今整个世界新的经济增长点之一。由于巨大的市场潜力和不可估量的发展前景，日本几乎所有的汽车生产厂家都参加了这一高科技角逐，仅近几年投入市场的车载自主导航新系统就有30多个。美国、欧洲和日本的车载导航仪产品已经日

9、益走向成熟，形成了规模化的市场需求。如日本的宏达、尼桑、本田、马自达、三菱以及松下、先锋、阿尔派、健伍等公司都有自己的车载导航产品。世界其它发达国家如美国、德国、荷兰不甘落后，力图在该市场占有一席之地。目前在欧洲，由飞利浦、西门子开发的车载导航系统1995年已在雷诺、菲亚特等大众化民用车辆上使用；奔驰-S系列、宝马-7系列从上世纪90年代年起，厂装车辆已将GPS车载导航系统列在选装清单上。此外，根据GPSWORDS杂志刊登的美国工业发展研究机构的数据，2007年，日本、北美和欧洲每年约有2000万套产品售出，预测在2010-2015年间，约有60-70的汽车在出厂时，就已装备车载导航系统，在以

10、后时间里该系统的普及率将会逐渐提高到90。中国的车载导航技术经过十几年的市场培育，用户目标与需求已逐步明确，以及技术的研发、市场的培育的逐步完善，车用导航装置应用市场业已启动和日臻成熟，现在已逐步进入应用的高速发展时期。中国上世纪末发射、建立并逐步健全的专为交通行业应用的北斗导航定位系统，将为车辆卫星导航定位产业的发展提供良好的基础条件和无限广阔的空间。此外，中国的道路建设和电子地图技术，尤其是轿车市场的发展极大的推动了车载导航技术的发展。21世纪初，北京四维测绘技术总公司成功制作了“威驰”轿车的DVD地图软件，2002年率先在北京、上海、广州和天津等四城市的电子交通地图软件投入使用，开创了中

11、国车载电子导航的先例，自此，在国内逐渐涌现出上海畅想、深圳赛格导航，北京合众思壮、灵图软件等数十家从事导航技术研发、生产骨干科技企业。 中国汽车导航市场正在形成，市场容量巨大，前景诱人。中国汽车导航市场需求正在形成。随着中国汽车工业的发展， 缓解交通拥堵问题，以及解决车辆个体与交通大环境有机融合的问题变得越来越紧迫，人们需要了解交通信息，疏导交通。同时，汽车生产企业顺应用户的需求，推出了个性化服务；而政府和相关企业在卫星、遥感、空间定位、通信技术方面正构筑一个比较好的基础设施环境，将促使一个几百亿元乃至上千亿元规模的导航产业的形成，市场容量巨大，前景诱人。 与发达国家相比，以定位监控管理为主要

12、用途的中心监控式的车载GPS系统在国内的大量应用成为中国在这一技术领域特有的“技术异化”现象。与发达国家相比，中国GPS导航技术的发展速度较慢，也走过一些弯路。十几年前引进的GPS技术，主要应用于车辆及其移动目标的防盗、报警与监控等方面，而不是GPS技术原本在定位与导航上的重大作用，成为中国在这一技术领域特有的“技术异化”现象。虽然以定位监控管理为主要用途的中心监控式的车载GPS系统在国内的应用、发展符合我国的国情，也表现出较强的产品生命力，并初具产业规模，但也反映出国内导航业的上游技术的研发能力较差，基础技术的支持力度不够，无法进行产品的成熟衔接。这既有技术的原因，当然也有政策引导的因素。

13、1.4论文研究内容与结构安排本文设计的终端是基于AT89C51的平台，在分析GPS的网络的结构及特点的基础上，根据车载系统的要求及实际的需要，对硬件平台各个器件及模块进行选择，提出了终端硬件电路的设计方案。最后通过选择一种导航电子地图数据，一种坐标转换库和一种图形用户界面等设计了端终的导航应用程序，并针对服务中心的导航监控程序给出一个可行的方案设计分析，利用GPS不断定位，不断搜索目的地,利用液晶屏显示目标的坐标，通过AT89C51控制电动小车行驶方向，通过C语言实现了 GPS 信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等，最终实现小车的跟踪与导航。2 GPS的定位原理及应用对GPS的定位原理及应用

14、进行介绍满足特定条件下的应用需求 ,造成了资金浪费。因此 ,众多用户期望按照自己的使用环境和性能要求设计和GPS主系统是美国发射运行的卫星系统，包含了27 颗能持续发送地理位置海拔高度和时间信号的卫星，24 个正常使用，3个备用，这些卫星平均分布运行在六个轨道上。一般来说，在地面上的GPS接收器能接收512个卫星信号，而为了获得地面上的定位坐标，GPS导航至少需要4个卫星信号，三个用来确定GPS接收器的纬度、经度和海拔高度，第四个则提供同步校正时间。全球定位系统由三部分构成：太空卫星部份由24 颗绕极使用卫星所组成，分成六个轨道，运行于约20200公里的高空，绕行地球一周约12 小时。每个卫星

15、均持续着发射载有卫星轨道数据及时间的无线电波，提供地球上的各种接收机来应用。地面管制部份：这是为了追踪及控制上述卫星运转，所设置的地面管制站，主要工作为负责修正与维护每个卫星能保持正常运转的各项参数数据，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给使用者接收机来接收。使用者接收机：追踪所有的 GPS 卫星，并实时地计算出接收机所在 位置的坐标、移动速度及时间，各种蓝牙GPS 即属于此部份。我们通常所说的GPS, 就是第3 部分。它可以实时提供全天候、全球性的三维定位、测速与授时功能的卫星系统 ,具有测量精度高、速度快、用户数量不限、抗干扰能力强等一系列优点 ,除了可用于军事领域外 ,还可以广泛用于工农业

16、生产、交通运输、野外探险等领域。自20世纪90年代 GPS系统向全世界免费开放以来，GPS系统已广泛应用在导航、大地测量、精确授时、线路巡检及车辆防盗等领域。接收机是获得GPS系统服务的关键设备 ,目前已有从手持式到台式数百种型号的接收机可供用户选择。通用接收机功能齐全，除了信号接收单元外,往往还配置有显示单元和人机对话设备。这一方面为用户提供了极大的方便但 GPS定位接收机价格比较昂贵而且使用灵活性低 ,难以使用个性化的GPS定位接收机。GPS系统采用高轨测距体制，以观测站至GPS卫星之间的距离作为基本观测量。为了获得距离观测量，主要采用两种方法：一是测量GPS卫星发射的测距码信号到达用户接

17、收机的传播时间，即伪距测量；二是测量具有载波多普勒频移的GPS卫星载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差，即载波相位测量。采用伪距观测量定位速度最快，而采用载波相位观测量定位精度最高。通过对颗或颗以上的卫星同时进行伪距或相位的测量即可推算出接收机的三维位。GPS导航技术根据所接收到的经纬度信息，和矢量电子地图数据进行比较，可在地图上显示车辆当前的位置和行驶的方向，而且车辆导航仪都具有实时导航与路径规划的功能，可使驾车者轻松的掌握行驶的方向和准确省时地到达目的地。GPS定位技术的基本原理是采用测量学中通用的测距交会方法GPS接收机在某一时刻接收到4 颗以上的GPS卫星信号导航电文, 通过

18、变频、放大、 滤波等一系列处理过程,实现对GPS卫星号的跟踪、锁定、测量,从而产生计算位置的数据信息(包括:纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向、卫星状况等),经由I/O口输出串行数据。3 GPS接收机定位流程及设计方案3.1 GPS接收机定位流程（1）搜索可用卫星，接收卫星信号，与卫星信号同步，提取导航电文信息；（2）从导航电文中获取计算位置所需的信息，这些信息应该包括时钟信息和星历等数据；（3）计算卫星的准确位置，这包括计算卫星的高度和方位角，从而进行必要的对流层校正；（4）计算伪距，并进行电离层校正等；（5）重复上述过程，对所有可用卫星进行相应的计算；（6）进行其他必要的校正，例如根

19、据卫星信号到达GPS接收机的时间，校正地球旋转所造成的卫星位置的偏差；（7）根据定位原理，计算出GPS接收机的初始位置，并将其转换成所需的坐标格式进行显示或输出；（8）加入闰秒和UTC（标准世界时）时间补偿计算当前精确的时间；（9）分析可用卫星的信息，计算最好的DOP(Dilution of Precision)，进行选星，并计算和修正GPS接收机的位置，给出GPS接收机的三维坐标和准确的时间信息。3.2设计方案GPS模块(GR-87)、控制电路(89C51单片机) 、显示部分(SMC1602液晶显示器)组成。HOLUX GR-87是一个高性能，低功耗，小型的并且很容易联合的GPS模块。该芯片

20、每次将跟踪12枚卫星，应用广泛。而且不用附加电平转换电路，可以直接与单片机进行串行通信。单片系统由机采用89C51，其功能完全可以满足设计要求，而且相对于8051，其内部ROM是FLASH-ROM，可多次更新改写，价格也便宜。1602字符型液晶模块是一种用5x7位图形来显示字符的单色液晶显示器，显示2行16个字，可以满足设计要求而且经济实惠。课题要求研制的GPS接收机要具有接收、处理、显示信息、键盘操作，硬件上必须有相应的接收处理部分、显示部分和配置输入部分。同时需要处理器实现各部分功能的联结。由于单片机集成度高，系统结构简单，价格低廉，同时技术成熟，处理器部分使用单片机实现。本课题设计的硬件

21、系统主要由：单片机、 GPS模块、显示部分等组成。如图3-1所示:图3-1 系统框图3.2.1 GPS模块根据设计需要，GPS模块选用GR-87。HOLUX GR-87是一个高性能，低功耗，小型的并且很容易联合的GPS模块，它每次将跟踪12枚卫星，应用广泛。当GR-87系统最初的自检完成后，它开始处理卫星所获得的数并自动跟踪。在正常情况下，它需要大约45秒达到位置进行定位，但如果ephemeris数据知道，只用38秒即可。在被计算了之后，合法的位置、速度和时间等信息被传送到输出通道，通过串口传送到单片机设备。GR-87运用最初的数据，例如前被存放的位置、日期和卫星轨道数据，完成最大获取。主要技

22、术参数（1）输入电压：3.3-5.5 VDC输入。输入电流 ；少于80 mA (没有天线)；（2）RF接口：天线连接器类型：MMCX，2.8 VDC产品 (任意产品VCC_IN)；（3）极小的信号跟踪：-159 dBm；（4）连续端口： 二个全双工串行通信CMOS 3V接口，可选择的波特速率(4800默认， 9600， 19200， 38400)本设计选用4800；NMEA 0183版本2.2 ASCII 输出(GGA， GSA， GSV， RMC (VTG，任意的GLL和ZDA)； DGPS协议RTCM SC-104消息类型1，2和9；SiRF二进制位置，速度，高度，状态输出。表3-2 管脚

23、介绍管脚管脚名称功能描述1VCC-5V+3.55.5Vdc电量输入2TXA串行数据输出端口A （CMOS 3V：Voh 2.4V Vol 0.4V Ioh=Iol=2mA）3RXA串行数据输入端A (CMOS 3V： Vih0.7*VCC Vil0.3*VCC)4RXB串行数据输入端B (CMOS 3V： Vih0.7*VCC Vil0.3*VCC)5GND接地6时钟/复位时钟 ：1PPS时钟信号输出(Vil0.2V脉冲宽度10ms)。 复位： 复位输入3.2.2 AT89C-51单片机硬件核心控制任务是由单片机来完成的，单片机的采用使硬件电路设计大大简化，而性能更加可靠。目前，可采用的微处理

24、器有很多种，虽然16位单片机在1982年已经问世，但其发展并不象人们想象的那样快，尽管在某些性能指标方面超过了8位单片机，但从性能价格比及开发周期等综合效益上不如8位单片机，因此应用并不普及。在本次设计中，采用AT89C-51系列单片机，虽然信号处理和计算的功能相对差些，但其结构简单、体积小、性价比高、可靠性高、功耗小及应用范围广，适合于小型化作业。因此，我选择了AT89C51单片机作为微控制器。它具有全双工异步通信口 ,可与GR-87接口进行数据读取 ,处理和输出。GPS信号接收和处理部分与单片机进行串口通信时,由于都采用 TTL电平 ,故两者之间不需进行电平转换就可直接通信。3.2.3 显

25、示部分液晶显示LCD（Liquid Crystal Display），是利用液晶材料在电场作用下发生位置变化，而遮蔽/通透光线的性能制作成为一种重要平板显示器件。通常使用的LCD器件有TN型（Twist Nematic，扭曲向列型液晶）、STN型（Super TN，超扭曲向列型液晶）和TFT型（Thin Film Transistor，薄膜晶体管型液晶）。TN、STN、TFT型液晶，性能依次增强，制作成本也随之增加。TN和STN型常用作单色LCD。STN型可以设计成单色多级灰度LCD和伪彩色LCD，TFT型常用作真彩色LCD。采用 LCM 液晶显示模块作为人机交互界面。液晶显示模块是一种将液晶

26、显示器件、连接件、集成电路、PCB 线路板、背光源、结构件装配在一起的组件。字符型液晶显示模块目前在国际上已经规范化，无论显示屏规格如何变化，其电特性和接口形式都是统一的。从性价比等方面考虑，这里选用长沙太阳人电子有限公司生产的字符型液晶显示模块SMC1602，它是一种用5x7位图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等。本设计以常用的2行16个字的1602液晶屏来构成整个系统的显示模块。SMC1602采用标准的16脚接口，具体定义如下:表3-3 16脚接口引 线 号符 号名 称功 能1Vss接地0V2VDD电路电源5V10%3VL液晶显示偏

27、压信号调节对比度4RS寄存器选择信号H:数据寄存器 L:指令寄存器5R/W读/写信号H:读 L:写6E片选信号下降沿触发,锁存数据7|14DB0|DB7数据线数据传输15BLA背光源正极提供背光16BLK背光源负极提供背光主要技术参数：表3-4技术参数显示容量162个字符芯片工作电压4.55.5V工作电流2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压5.0V字符尺寸2.954.35(WXH)mm3.2.4 电源部分本电路使用集成稳压芯片7805，它可以把频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定的5V直流电压。其主要原理是把单相交流经过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳

28、定的直流电压。3.2.5 晶体振荡器石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于单片机、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。如图3-5所示。图3-5石英晶体振荡器3.2.6 键盘部分切换按键由单片机的P2.0控制，接上拉电阻，未按时P2.0为高电平。切换键盘输入信息的过程是：首先，单片机判断是否有键按下；然后，单片机把该键代表的信息转换成相应的代码。复位按键由单片机RST控制。如图3-6所示。、图3-6 页面切换按键4 系统硬件电路设计4.1串行通信串行通信指数据是一位一位按顺序传送的通信方式。同步和异步都

29、属于串行数据传送方式。由于本设计只涉及异步通信，所以重点介绍异步通信（以AT89C51为例）。4.1.1 异步通信协议（1）起始位通信上没有数据被传送时，处于逻辑1状态。当发送设备要发送一个字符数据时，首先发出一个逻辑 0信号，这个逻辑低电平就是起始位。起始位通过通信线传向接收设备，接收设备检测到这个逻辑低电平后，就开始准备接受数据位信号。起始位所起的作用就是设备同步，通信双方必须在传送数据位前协调同步。（2）数据位当接收设备收到起始位后，紧接着就会接收数据位。89C51采用的是9或8位数据传送，这些数据被接收到移位寄存器中，构成传送数据字符。在传送过程中，数据位从最低有效位开始发送，依次顺序

30、在接受设备中被转换为并行数据。(3) 停止位 停止位是一个字符数据的结束标志，可以是1位、1.5位或2位的高电平。接收设备收到停止位后，通信线路上便又恢复逻辑1状态，直至下一个字符数据的起始位到来。(4) 波特率通信线上传送的所有位信号都保持一致的信号持续时间，每一位的信号持续时间都由数据传送速度确定，这个传送速度即波特率。4.1.2中断 中断系统简单实用，其基本特点是：有5个固定的可屏蔽中断源，3个在片内，2个在片外，它们在程序存储器中各有固定的中断入口地址，由此进入中断服务程序；5个中断源有两级中断优先级，可形成中断嵌套。中断系统的结构：5个中断源的符号、名称及产生的条件如下：INT0：外

31、部中断0，由P32端口线引入，低电平或下跳沿引起。INT1：外部中断1，由P33端口线引入，低电平或下跳沿引起。T0：定时器计数器0中断，由T0计满回零引起。T1：定时器计数器l中断，由T1计满回零引起。TIRI：串行IO中断，串行端口完成一帧字符发送接收后引起。根据需要，本设计只应用了TI/RI一个中断源。串行中断有发送(TI)和接收(R1)的区别；其打开与否，受中断自身的允许位和全局允许位的控制。89C51有4个用于中断控制的寄存器IE、IP、TCON（用6位）、SCON（用2位）。下面分别对它们进行介绍：中断允许寄存器IE：表4-1中断允许寄存器EAESET1EX1ET0EX0EA：全局

32、中断允许位。EA0，关闭全部中断；EA1，打开全局中断控制，在此条件下，由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。ES：串行IO中断允许位。ES1，打开串行IO中断；ES0，关闭串行IO中断。中断优先寄存器IP：由于本设计只应用一个中断源，不用优先级设置，在此不予介绍。T0/T1中断控制寄存器TCON：表4-2中断控制寄存器TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0除了TR1和TR0，其余6个用于中断控制，由于本设计中未使用定时器做中断，在此不予详细介绍。因为在设计中使用定时器来设置串行通信的波特率，在此对定时器予以介绍：以上的TR1和TR0用于定时器的启动；TMOD则用于控制定时器的工

33、作模式，如4-3表所示：表4-3 定时器控制寄存器GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0由表可见，TMOD的高4位用于T1，低4使用于T0，4种符号的含义如下：GATE：门控制位。GATE和软件控制位TR、外部引脚信号INT的状态,共同控制定时器计数器的打开或关闭。CT：定时器计数器选择位。C/T1，为计数器方式；CT0，为定时器方式。当定时器/计数器为定时工作方式时，计数器的加1信号由振荡器的12分频信号产生，即每过一个机器周期，计数器加1，直至计满溢出为止。显然，定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。因一个机器周期等于12个振荡周期，所以计数频率f=1/12fosc。如果晶振为12M

34、Hz，则计数周期为：T=1/（12106）Hz1/12=1s；当定时器/计数器为计数工作方式时，通过引脚T0和T1对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电 平。若一个机器周期采样值为1，下一个机器周期采样值为0，则计数器加1。此后的机器周期S3P1期间，新的计数值装入计数器。所以检测一个由1至0的跳 变需要两个机器周期，故外部事年的最高计数频率为振荡频率的1/24。例如，如果选用12MHz晶振，则最高计数频率为0.5MHz。虽然对外部输入信号 的占空比无特殊要求，但为了确保某给定电平在变化前至少被采样一次，外部计数脉冲的高电平与低电平保持时间

35、均需在一个机器周期以上5。M1M0：工作方式选择位，定时器计数器的4种工作方式由M1M0设定。如表4-4所示：表4-4 工作方式选择M1M0工作方式功能描述00工作方式013位计数器01工作方式116位计数器10工作方式2自动再装入8位计数器11工作方式3定时器0：分成两个8位计数器；定时器1：停止计数定时器/计数器方式控制寄存器TMOD不能进行位寻址，只能用字节传送指令设置定时器工作方式，低半字节定义为定时器0，高半字节定义为定时器1。复位时，TMOD所有位均为0。4.2 显示与控制命令模块内部的字符发生内存（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母

36、的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。(1)1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置指令2：光标复位，光标返回到地址00H指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有游标，低电平表示无游标 B：控制光标是否闪烁

37、，高电平闪烁，低电平不闪烁指令5：光标或显示移位元 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标 指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符指令7：字符发生器RAM地址设置指令8：DDRAM地址设置指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据指令11：读数据(2)液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显

38、示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符,如表4-5所示:表4-5 1602的内部显示地址显 示 位 序 号1 2 3 4 5 40DD RAM地 址(HEX)第 一 行00 01 02 03 04 . 27第 二 行40 41 42 43 44 . 675 系统软件设计该GPS接收机的软件设计过程。通过C语言实现了 GPS 信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等，最终实现小车的跟踪与导航。5.1 系统的软件流程开机上电后初始化，然后单片机开始接收GPS模块发送的数据，并判断数据是否有效，若数据有效则显示所需的信息，数据无效则等待直至收到有效数据。在等待过程中，单片机响应键盘