江南大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收材料

1、項(xiàng)目名稱項(xiàng)目負(fù)責(zé)人所學(xué)專業(yè)所在學(xué)院電話（手機(jī)）電子信箱項(xiàng)目起止年月第一指導(dǎo)教師專業(yè)技術(shù)職務(wù)電話（手機(jī)）電子信箱結(jié)題日期大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收材料基丁單片機(jī)車載GP界況定位顯示系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)李子健電子信息工程物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院2013年10月一2014年9月李英副教授/研究生2014-10-08江南大學(xué)教務(wù)處制目錄1 .大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收表2 .大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告3 .大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目成果精粹4 .大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目成果佐證材料江南大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收表學(xué)院名稱：物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院填寫日期：2014年09月項(xiàng)目名稱基丁單片機(jī)車載GP5況定位顯示系

2、統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)項(xiàng)目編號(hào)項(xiàng)目組成員姓名學(xué)號(hào)承擔(dān)工作量(%)本人簽字備注負(fù)責(zé)人李子健0120李子健成員1梁凱偉0220梁凱偉成員2程微微0920程微微成員3洪冬梅0020洪冬梅成員4蔣娜0120蔣娜指導(dǎo)教師姓名年齡職稱聯(lián)系電話(手機(jī))指導(dǎo)教師1李英58副教授指導(dǎo)教師2一、研究成果簡(jiǎn)介GPS模塊中選用M-87GPS將其裝置到車輛上，并通過衛(wèi)星定位獲取該車輛具體位置。通過DF接收和發(fā)射無線通信模塊，傳遞GPS獲得的兩車之間的車距，車速等信息。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，在LCD顯示模塊中顯示周圍車輛位置關(guān)系及其車速信息，最終研制基丁單片機(jī)的車載GP繇統(tǒng)定位顯示系統(tǒng)1套。、成果特色及創(chuàng)新點(diǎn)：特色：造價(jià)成本低、系統(tǒng)穩(wěn)定

3、且精度高，傳輸性能好創(chuàng)新點(diǎn)：1、GPS選用M-87型號(hào)2、系統(tǒng)基丁單片機(jī)穩(wěn)定性更高3、DF接收發(fā)生模塊傳輸性能穩(wěn)定三、成果形式及數(shù)量:文獻(xiàn)綜述份；口專利個(gè);口調(diào)研報(bào)告份；口軟件件；口設(shè)計(jì)作品份；口圖紙?zhí)?口實(shí)驗(yàn)記錄份；論文篇;口制作實(shí)物件：口課件件;口心得體會(huì)份；其它O四、指導(dǎo)教師意見：簽名：2014年09月日五、驗(yàn)收專家組意見:1、專家組意見：2、專家組建議：口推薦參加競(jìng)賽；口希望進(jìn)一步產(chǎn)品化；口申請(qǐng)專利；口發(fā)表論文；口推薦參加成果展示專家組成員簽字：2014年10月08日六、學(xué)院意見驗(yàn)收結(jié)論：口通過口不通負(fù)責(zé)人簽字：毛力學(xué)院蓋章2014年10月08日七、學(xué)校意見：負(fù)責(zé)人（簽名）：蓋章：年月

4、日大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃«基于單片機(jī)車載GP并況定位顯示系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告江南大學(xué)二。一四年十月1、項(xiàng)目的立項(xiàng)依據(jù)（包括項(xiàng)目的研究意義、應(yīng)用價(jià)值、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析,并附主要參考文獻(xiàn)目錄）研究意義及應(yīng)用價(jià)值：受建筑物拐角視覺盲點(diǎn)及惡劣天氣等原因影響，汽車在行駛過程中，常常因不能得知其他車輛的位置信息而發(fā)生交通事故。為改善這一現(xiàn)狀，我們團(tuán)隊(duì)擬研究基丁單片機(jī)的車載GPS況定位顯示系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析：目前的定位系統(tǒng)主要應(yīng)用的是車載GPS定位，駕駛員能夠通過車載GPS了解車輛位置、車輛行使方向、車速及所處海拔高度等信息，除此之外，GPS導(dǎo)航儀還提供全程語音提示,駕車者無須觀察顯示界面

5、就能夠完成導(dǎo)航的全過程，使行車更加安全舒適。但是，目前的GPSt位系統(tǒng)仍然存在一定的局限性，它無法監(jiān)測(cè)到其他車輛信息，也就無法實(shí)時(shí)檢測(cè)到行駛車輛之間的距離，避免追尾事故的發(fā)生。而且國(guó)內(nèi)外的車距檢測(cè)系統(tǒng)也并不完善，技術(shù)尚未成熟，有待開發(fā)。2、研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)及擬解決的關(guān)鍵問題研究?jī)?nèi)容：研制基丁單片機(jī)的車載GPS系統(tǒng)定位顯示系統(tǒng)1套。研究目標(biāo)：1）定車行程跟蹤：對(duì)事先確定好的特定車輛進(jìn)行行程跟蹤。在實(shí)際的業(yè)務(wù)中，用戶根據(jù)自己的需要，通過選擇特定的車輛車牌號(hào)，系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶指定的車牌號(hào)，把車輛當(dāng)前所在的地理位置以地圖形式顯示出來，同時(shí)顯示行駛速度、方向、以及終端運(yùn)行信息，而不是GPS返回來的經(jīng)度

6、和緯度等數(shù)字信息。2）定點(diǎn)車輛跟蹤：通過鼠標(biāo)選定某一地理區(qū)域，系統(tǒng)顯示出在該地點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的車輛分布情況，用戶可有選擇的查看車輛的具體位置信息。3）目標(biāo)鎖定跟蹤：在多目標(biāo)監(jiān)控狀態(tài)下，監(jiān)控窗口可以指定一個(gè)目標(biāo)為鎖定跟蹤目標(biāo)（主控車輛）。當(dāng)鎖定目標(biāo)運(yùn)動(dòng)出當(dāng)前監(jiān)控窗口地圖顯示區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)通過地圖滾動(dòng)使鎖定目標(biāo)保持在窗口視野中。4）車輛顯示狀態(tài)控制：在跟蹤車輛的操作過程中，用戶有時(shí)并不希望在地圖上顯示所有的車輛，也就是說用戶可以通過某種手段控制車輛的顯示狀態(tài)。車輛顯示狀態(tài)控制功能就是相當(dāng)于一個(gè)顯示狀態(tài)控制開關(guān)。擬解決的關(guān)鍵問題：1）實(shí)時(shí)監(jiān)控功能使車輛的狀況（位置、附近建筑、行駛方向、行駛速度、車輛工作狀態(tài)

7、等）一目了然。2）電子?xùn)艡诠δ苁管囕v在規(guī)定好的區(qū)域內(nèi)行駛，超出區(qū)域自動(dòng)報(bào)警，防止車輛被騙去出售。3）軌跡回放功能輕松追回車輛。4）保障你車輛的安全。3、擬采取的研究方法及可行性分析1) GPS莫塊：裝置到車輛上的小型裝置,是GP5載單元的一部分，用來排匯衛(wèi)星所傳遞的信息,GPS的空間部分是由24顆GPE作衛(wèi)星所組成，這些GPST作衛(wèi)星共同組成了GPS衛(wèi)星星座，其中21顆為可用丁導(dǎo)航的衛(wèi)星，3顆為活動(dòng)的備用衛(wèi)星。這24顆衛(wèi)星分布在6個(gè)傾角為55°的軌道上繞地球運(yùn)行。衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為12包星時(shí)。每顆GPE作衛(wèi)星都發(fā)出用丁導(dǎo)航定位的信號(hào)。GPS用戶正是利用這些信號(hào)來進(jìn)行工作的。2) 無線

8、通信模塊：a) DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊：DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為315M采用聲表諧振器SAM頻，頻率穩(wěn)定度極高，DF發(fā)射模塊未設(shè)編碼集成電路，而增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管Q1,這種結(jié)構(gòu)使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動(dòng)碼電路及單片機(jī)接口。比如用PT2262等編碼集成電路配接時(shí)，直接將它們的數(shù)據(jù)輸出端第17腳接至DF數(shù)據(jù)模塊的輸入端即可。DF數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍312V,當(dāng)發(fā)射電壓為12V時(shí)，空曠地傳輸距離700800米。但是一般實(shí)用距離只有標(biāo)稱距離的20%甚至更少，這點(diǎn)需要在開發(fā)時(shí)注意考慮。b) DF數(shù)據(jù)接收模塊：DF接收模塊的工作電壓為5伏，靜態(tài)電流4毫安，接收靈敏度為一105d

9、bm接收天線最好為2530厘米的導(dǎo)線，。該接收模塊的天線輸入端有選頻電路且抗干擾能力較強(qiáng)、輻射極小。在使用該模塊時(shí)，如果利用單片機(jī)的軟件解碼可以省略解碼芯片，使系統(tǒng)的硬件得以簡(jiǎn)化，但是要考慮單片機(jī)的時(shí)鐘頻率的倍頻會(huì)對(duì)接收模塊的干擾，比如單片機(jī)應(yīng)離開接收模塊，降低單片機(jī)的工作頻率，中間加入屏蔽等，更應(yīng)該避免共用一條地線。另外，該接收模塊工作時(shí)一般輸出的是高電平脈沖，不是直流電平，所以不能用萬用表測(cè)試，調(diào)試時(shí)可用一個(gè)發(fā)光二極管申接一個(gè)3K的電阻監(jiān)測(cè)DF模塊的輸出狀態(tài)。3、顯示模塊：用來顯示位置路況等視頻圖象信息。我們選用LCD顯示器，其優(yōu)點(diǎn)為：機(jī)身薄，節(jié)省空間；省電，不產(chǎn)生高溫；低輻射，益健康；畫

10、面柔和不傷眼4、項(xiàng)目特色與創(chuàng)新點(diǎn)特色：造價(jià)成本低、系統(tǒng)穩(wěn)定且精度高，傳輸性能好創(chuàng)新點(diǎn)：1、GPS選用M-87型號(hào)2、系統(tǒng)基丁單片機(jī)穩(wěn)定性更高3、DF接收發(fā)生模塊傳輸性能穩(wěn)定大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃«基于單片機(jī)車載GP井況定位顯示系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)成果精粹10文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.江南大學(xué)二。一四年十月1.1.1 GPS定義利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)，稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GPS。GPS的空間部分是由24顆衛(wèi)星組成（21顆工作衛(wèi)星；3顆備用衛(wèi)星），它位于距地表20200km的上空，均勻分布在6個(gè)軌道面上（每個(gè)軌道面4顆），軌道傾角為5

11、5°。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星，并能在衛(wèi)星中預(yù)存導(dǎo)航信息，GPS的衛(wèi)星因?yàn)榇髿饽Σ恋葐栴}；隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。圖1.1GPS衛(wèi)星空間分布示意圖1.1.2 GPS定位基本原理GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會(huì)的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。如圖所示，假設(shè)t時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置GPS接收機(jī)，可以測(cè)定GPS信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間t,再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)。1.1.3 GPS特點(diǎn)（1）全球全天候定位GPS衛(wèi)星的數(shù)目較多，且分布均勻，保證了地球上任何地方任何時(shí)間至少可以同時(shí)觀

12、測(cè)到4顆GPS衛(wèi)星，確保實(shí)現(xiàn)全球全天候連續(xù)的導(dǎo)航定位服務(wù)（除打雷閃電不宜觀測(cè)外）。（2）定位精度高應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，GPS相對(duì)定位精度在50km以內(nèi)可達(dá)10-6m,100-500km可達(dá)10-7m,1000km可達(dá)10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小時(shí)以上觀測(cè)時(shí)解其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測(cè)距儀測(cè)定的邊長(zhǎng)比較，其邊長(zhǎng)較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm。實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位（用于導(dǎo)航）：P碼12m;C/A碼510m。靜態(tài)相對(duì)定位：50km之內(nèi)誤差為幾mm+（12ppm*D）;50km以上可達(dá)0.10.01ppm。實(shí)時(shí)偽距差分（RTD）:精度達(dá)分米級(jí)。實(shí)時(shí)相

13、位差分（RTK）:精度達(dá)12cm。（3）觀測(cè)時(shí)間短隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20km以內(nèi)相對(duì)靜態(tài)定位，僅需15-20分鐘；快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量時(shí)，當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時(shí)，流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間只需1-2分鐘；采取實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式時(shí)，每站觀測(cè)僅需幾秒鐘。因而使用GPS技術(shù)建立控制網(wǎng)，可以大大提高作業(yè)效率。測(cè)站間無需通視GPS測(cè)量只要求測(cè)站上空開闊，不要求測(cè)站之間互相通視，因而不再需要建造覘標(biāo)。這一優(yōu)點(diǎn)既可大大減少測(cè)量工作的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間(一般造標(biāo)費(fèi)用約占總經(jīng)費(fèi)的30%50%),同時(shí)也使選點(diǎn)工作變得非常靈活，也可省去經(jīng)典測(cè)量中的傳算點(diǎn)、過渡點(diǎn)的測(cè)量工作。儀器操作簡(jiǎn)便隨著

14、GPS接收機(jī)的不斷改進(jìn)，GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度越來越高，有的已趨于“傻瓜化”。在觀測(cè)中測(cè)量員只需安置儀器，連接電纜線，量取天線高，監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測(cè)工作，如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)和記錄等均由儀器自動(dòng)完成。結(jié)束測(cè)量時(shí)，僅需關(guān)閉電源，收好接收機(jī)，便完成了野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。如果在一個(gè)測(cè)站上需作長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)觀測(cè)，還可以通過數(shù)據(jù)通訊方式，將所采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集與處理。另外，現(xiàn)在的接收機(jī)體積也越來越小，相應(yīng)的重量也越來越輕，極大地減輕了測(cè)量工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度?？商峁┤蚪y(tǒng)一的三維地心坐標(biāo)GPS測(cè)量可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站平面位置和大地高程。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)

15、量的精度，另外，GPS定位是在全球統(tǒng)一WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)中計(jì)算的，因此全球不同地點(diǎn)的測(cè)量成果是相互關(guān)聯(lián)的。(4) 應(yīng)用廣泛1.2HULUXM-87簡(jiǎn)介1.2.1 HULUXM-87參數(shù)(1) GPS芯片是MTK，系統(tǒng)內(nèi)存是4MB;(2) 模塊靈敏度：159dBm，衛(wèi)星通道：32通道，定位精度：3m;(3) 啟動(dòng)時(shí)間：冷啟動(dòng)：36秒，熱啟動(dòng)：1秒，暖啟動(dòng)：33秒，定位時(shí)間：1秒；(4) 其他參數(shù)：精巧的外形設(shè)計(jì)，易于內(nèi)嵌在GPS服務(wù)的PDA,PND,行動(dòng)電話，可攜式裝置中，快速位置修正，低耗電，可使用RTCM-in，內(nèi)建WAAS,EGNOS,MSAS解調(diào)器，支援NMEA0183V3.01數(shù)據(jù)通

16、訊協(xié)定，定位服務(wù)的即時(shí)導(dǎo)航，適用于汽車導(dǎo)航，船只導(dǎo)航，艦隊(duì)管理，AVL和定位服務(wù)，自動(dòng)導(dǎo)航，個(gè)人導(dǎo)航或旅游裝置，追蹤裝置，系統(tǒng)和地圖裝置應(yīng)用。1.2.2通信處理接收代碼只負(fù)責(zé)從串口接收數(shù)據(jù)并將其放置于緩存，這些信息必須通過程序分解處理，才能提取出有用的定位信息數(shù)據(jù)。對(duì)GPS進(jìn)行信息提取必須首先了解信息的數(shù)據(jù)格式，GPS接收機(jī)使用的是NMEA-0183的傳輸協(xié)議，NMEA-0183的信息格式一般如下所示：$BBBBB,df1,df2,.CRLF所有的信息由$開始，以換行結(jié)束，緊跟著$后的5個(gè)字符解釋了信息的基本類型，多重的信息之間用逗號(hào)隔開。不需要了解NMEA-0183通訊協(xié)議的全部信息，僅需要

17、從中挑選出所需要的那部分定位數(shù)據(jù)，最常見的幾種類型為：GPGGA（GPS定位數(shù)據(jù)）、GPGLL（地址位置和經(jīng)緯度）、GPZDA（日期和時(shí)間）、GPVTG（方位角對(duì)地速度）、GPRMC（GPS推薦的最短數(shù)據(jù)，有經(jīng)緯度、日期和時(shí)間、大線移動(dòng)速度）等。對(duì)于通常的情況，定位數(shù)據(jù)如經(jīng)緯度、速度、時(shí)間等均可以從“$GPRMC”幀中獲取得到，該幀的結(jié)構(gòu)及各字段釋義如下：$GPRMC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,A*66其中各參數(shù)的意義如下：$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,A*50字段0:$G

18、PRMC，語句ID,表明該語句為RecommendedMinimumSpecificGPS/TRANSITData（RMC）推薦最小定位信息字段1:UTC時(shí)間，hhmmss.sss格式字段2：狀態(tài)，A=定位，V=定位字段3:緯度ddmm.mmmm，度分格式（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）字段4：緯度N（北緯）或S（南緯）字段5:經(jīng)度dddmm.mmmm，度分格式（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）字段6:經(jīng)度E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)）字段7：速度，節(jié)，Knots字段8:方位角，度字段9:UTC日期，DDMMYY格式字段10:磁偏角，（000-180）度（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）字段11:磁偏角方向，£=東WMM-8

19、7協(xié)議M-87接口協(xié)議是以美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)（NMEA-TheNationalMarineElectronicsAssociation）制定的NMEA-01832.0版協(xié)議為依據(jù)的。NMEA-0183數(shù)據(jù)格式設(shè)置為1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)，波特率默認(rèn)為4800。NMEA-0183輸出數(shù)據(jù)為ASCII碼，常用語句包括GPGGA、GPGLL、GPGSA、GPRMC等，其內(nèi)容主要有經(jīng)度、緯度、高度、速度、時(shí)間等。根據(jù)所需數(shù)據(jù)的需要，只選用GPGGA、GPGSV、GPRMC語句。1.$GPGAA-GPS定位信息例：$GPGGA,092204.999,4250.5589,S,14

20、718.5084,E,1,04,24.4,19.7,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ddmm.mmmm，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dddmm.mmmm，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（-9999.9-99999.9）GPGSV-可見衛(wèi)星信息例：$GPGSV,3,1,10,20,78,331

21、,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）$GPRMC-推薦定位信息例：$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,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(shí)間，hhmmss.sss格式字段7：速度，節(jié)，Knots或Km/h字段8:方位角，度字段12：校驗(yàn)值校驗(yàn)值表示校驗(yàn)和在處理緩存數(shù)據(jù)時(shí)一般是通過搜尋&qu

22、ot;$GPRMC”來判斷是否是一幀數(shù)據(jù)的幀頭，在對(duì)幀頭的類別進(jìn)行識(shí)別后再通過對(duì)逗號(hào)個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)來判斷出當(dāng)前正在處理的是哪一種參數(shù)，并作出相應(yīng)的處理。如需要從其他類型幀獲取數(shù)據(jù)，處理方法是完全類似。下面對(duì)緩存SBU阡的數(shù)據(jù)進(jìn)行解幀處理的主要代碼，本文只提取時(shí)間、經(jīng)度、緯度，分另U保存在unsignedcharidata型變量gps_time1、gps_longitude和gps_latitude中。第2章碩件電路設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案的選擇2.1.1 方案一系統(tǒng)由GPS-OEM板、電平轉(zhuǎn)換電路（MAX232）、控制電路（8051單片機(jī)）、顯示部分（SED1335彩色液晶顯示器）組成。但在和單片機(jī)進(jìn)行

23、串行通信時(shí)由于電平不同，必須附加電平轉(zhuǎn)換電路（MAX232）而且價(jià)格比較昂貴。單片機(jī)采用8051,功能全面，但其內(nèi)部ROM一般是掩膜ROM，不可更新改寫。SED1335彩色液晶顯示器其有效顯示點(diǎn)陣320X240,顯示顏色為4色，但根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)要求，單色顯示完全可以。故不采用。2.1.2方案二系統(tǒng)由SMG12864G2-ZK標(biāo)準(zhǔn)中文字符型液晶顯示模塊(LCM),采用點(diǎn)陣型液晶顯示器(LCD)，可顯示128X64點(diǎn)陣或8個(gè)X4行漢字，點(diǎn)尺寸為0.48X0.48(WXH)mm,內(nèi)置ST7920接口型液晶顯示控制器，內(nèi)帶GB2312碼簡(jiǎn)體中文字庫(kù)(16X16點(diǎn)陣)，可與MCU單片機(jī)直接連接，具有8位并

24、行及串行的連接方式，廣泛應(yīng)用于各類儀器儀表及電子設(shè)備。模塊(M-87)、控制電路(AT89C51單片機(jī))、顯示部分(12864液晶顯示器)組成。HOLUXM-87是一個(gè)高性能，低功耗，小型的并且很容易聯(lián)合的GPS模塊。該芯片每次將跟蹤12枚衛(wèi)星，應(yīng)用廣泛。而且不用附加電平轉(zhuǎn)換電路，可以直接與單片機(jī)進(jìn)行串行通信。單片機(jī)采用AT89C51，其功能完全可以滿足設(shè)計(jì)要求，而且相對(duì)于8051,其內(nèi)部ROM是FLASH-ROM，可多次更新改寫，價(jià)格也便宜。12864字符型液晶模塊SMG12864G2-ZK標(biāo)準(zhǔn)中文字符型液晶顯示模塊(LCM)，采用點(diǎn)陣型液晶顯示器(LCD),可顯示128X64點(diǎn)陣或8個(gè)X4

25、行漢字，點(diǎn)尺寸為0.48X0.48(WXH)mm，內(nèi)置ST7920接口型液晶顯示控制器，內(nèi)帶GB2312碼簡(jiǎn)體中文字庫(kù)(16X16點(diǎn)陣)，可與MCU單片機(jī)直接連接，具有8位并行及串行的連接方式，廣泛應(yīng)用于各類儀器儀表及電子設(shè)備?？梢钥闯龇桨付訉?shí)用，根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活的需要，設(shè)計(jì)采用此方案。2.2AT89C512.2.1 AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器(FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)

26、。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C51是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51主要特性：與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128X8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串

27、行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路特性概述：AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM,32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。2.2.2管腳說明圖2-1AT89C51引腳圖石英晶體振蕩器是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)

28、用于單片機(jī)、計(jì)算機(jī)、遙控器等各類振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。如圖2-2所示。圖2-2石英晶體振蕩器在振蕩頻率上，閉合回路的相移為2nTt;當(dāng)開始加電時(shí)，電路中唯一的信號(hào)是噪聲。滿足振蕩相位條件的頻率噪聲分量以增大的幅度在回路中傳輸，增大的速率由附加分量，即小信號(hào)，回路益增和晶體網(wǎng)絡(luò)的帶寬決定；幅度繼續(xù)增大，直到放大器增益因有源器件（自限幅）的非線性而減小或者由于某一自動(dòng)電平控制而被減小在穩(wěn)定狀態(tài)下，閉合回路的增益為1。石英英諧振器按引出電極情況來分有雙電極型、三電極型和雙對(duì)電極型幾種。AT89C51芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三

29、個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM,定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。2.3單片機(jī)與GP敏口電路圖2-3單片機(jī)和GPS收機(jī)的接口電路2.3.2GPS模塊管腳說明表2-1管腳說明管腳管腳名稱功能描述1VCC-5V+3.55.5Vdc

30、電量輸入2TXA串行數(shù)據(jù)輸出端口A(CMOS3V:Voh2.4VVol0.4VIoh=Iol=2mA)3RXA串行數(shù)據(jù)輸入端A(CMOS3V:VihM0.7*VCCVilM0.3*VCC)4RXB串行數(shù)據(jù)輸入端B(CMOS3V:VihM0.7*VCCVilM0.3*VCC)5GND接地6時(shí)鐘/復(fù)位時(shí)鐘：1PPS時(shí)鐘信號(hào)輸出(Vil三0.2V脈沖寬度10ms)。復(fù)位：復(fù)位輸入2.4LCD液晶顯示器2.4.1 LCD12864概述帶中文字庫(kù)的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128X64,內(nèi)置8

31、192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8X4行16X16點(diǎn)陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。(1) 低電源電壓：(VDD:+3.0-+5.5V)。(2) 顯示分辨率：128X64點(diǎn)。(3) 內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192個(gè)16X16點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)。(4) 內(nèi)置128個(gè)16X8點(diǎn)陣字符。(5) 2MHZ時(shí)鐘頻率。

32、(6) 顯示方式：STN、半透、正顯。(7) 驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY,1/5BIAS。(8) 視角方向：6點(diǎn)。(9) 背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1巧-1/10。(10) 通訊方式：串行、并口可選。(11) 內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓。(12) 無需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)。(13) 工作溫度：0C-+55C;存儲(chǔ)溫度：-20C-+60C。表2-2LCD12864管腳說明管腳號(hào)管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0-對(duì)比度(亮度)調(diào)整4RS(CS)H/LRS="H”，母DB7-DB0為顯示數(shù)據(jù)RS="L”

33、，母DB7-DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W="H”，E="H”，數(shù)據(jù)被讀到DB7-DB0R/W="L”，E="HrL”,DB7-DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號(hào)7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH:8位或4位并口方式，L:串口方式（見注釋1）16NC-空腳17/RESETH/L復(fù)位端，低電平有效（見注釋2）18VOUT-LCD驅(qū)

34、動(dòng)電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）（見注釋3）20KVSS背光源負(fù)端（見注釋3）*注釋1:如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用串口通訊模式，可將PSB接固定低電平，也可以將模塊上的J8和“GND”用焊錫短接。*注釋2:模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可將該端懸空。*注釋3:如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。LCD12864與單片機(jī)的接線原理圖如圖2-4所示：圖2-4LCD12864與單片機(jī)的接線原理圖2.5電源部分本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805,它可以把頻率為50Hz、E值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要原理是把單相交流經(jīng)過

35、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。1為輸入，2為接地，3為輸出；如圖2-5所示：圖2-5MC7805原理圖第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)軟件概述圖3-1系統(tǒng)程序流程圖圖3-1為GPS全球定位系統(tǒng)的主程序流程圖。系統(tǒng)軟件主要由初始化模塊、數(shù)據(jù)接收處理模塊組成。3.2軟件程序的編寫3.2.1初始化模塊初始化模塊完成開機(jī)上電后對(duì)單片機(jī)、液晶顯示器和GPS模塊的初始化工作。對(duì)單片機(jī)設(shè)置串口工作模式、設(shè)置波特率和中斷工作模式；對(duì)液晶顯示器設(shè)置開機(jī)畫面和顯示模式；完成對(duì)GPS模塊串口的成功通信。3.2.2數(shù)據(jù)接收處理模塊數(shù)據(jù)接收處理模塊負(fù)責(zé)處理從GPS接收到的數(shù)據(jù)。在單片機(jī)串口收

36、到信息后，先判別是否為語句引導(dǎo)頭“$；'再接收信息內(nèi)容，然后根據(jù)語句標(biāo)識(shí)區(qū)分出信息類別以對(duì)收到ASCH碼進(jìn)行處理顯示。若整個(gè)數(shù)據(jù)接收正確，便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；若接收不正確，則重新進(jìn)行接收。本設(shè)計(jì)中，接收時(shí)主要提取并存儲(chǔ)以下數(shù)據(jù)內(nèi)容：當(dāng)前日期、時(shí)間、定位狀態(tài)、緯度、經(jīng)度。如圖4所示。特別注意的是GPS發(fā)送的時(shí)間是世界統(tǒng)一時(shí)，與我國(guó)的時(shí)區(qū)相差八個(gè)小時(shí)，所以還要將時(shí)間作轉(zhuǎn)換。北京時(shí)間應(yīng)在UTC時(shí)間上加上8小時(shí)才是準(zhǔn)確的北京時(shí)，在超出24小時(shí)時(shí)應(yīng)作減24小時(shí)處理。轉(zhuǎn)換時(shí)間要考慮到年月日的變更。數(shù)據(jù)更新率為每秒一次。系統(tǒng)工作時(shí)GPS模塊不斷得到新的數(shù)據(jù)，單片機(jī)不斷刷新RAM，處理完后的數(shù)據(jù)送液晶顯

37、示器顯示。數(shù)據(jù)接收處理程序流程圖如下面圖3-2所示。圖3-2數(shù)據(jù)接收處理程序流程圖第4章系統(tǒng)調(diào)試4.1硬件調(diào)試按照電路原理圖對(duì)器件進(jìn)行連接，各個(gè)管腳要相互對(duì)應(yīng)，在沒通電之前，先用萬用表檢查線路的正確性，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格是否符合要求。并特別注意電源的正負(fù)極以及電源之間是否有短路，并重點(diǎn)檢查地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線是否存在相互間的短路或其他信號(hào)線的短路。通電后檢查引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)的插座上各點(diǎn)電位，若有高壓，將有可能損壞單片機(jī)仿真器。在斷電情況下，用仿真插頭將所連接電路與單片機(jī)仿真器的仿真接口相連，為軟件調(diào)試做好準(zhǔn)備。4.2軟件調(diào)試在對(duì)GPS接收到的

38、衛(wèi)星信息進(jìn)行處理時(shí)，碰到較為麻煩的問題是在對(duì)接收到的時(shí)間信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換上。直接從衛(wèi)星接收到的時(shí)間是UTC時(shí)間，北京時(shí)間應(yīng)在UTC時(shí)間上加上8小時(shí)才是準(zhǔn)確的北京時(shí)，在超出24小時(shí)時(shí)應(yīng)作減24小時(shí)處理。剛開始將對(duì)時(shí)間轉(zhuǎn)換的算法放在主函數(shù)中處理，程序如下：if(g_Ptr=2)接收到正確的數(shù)據(jù)幀(i=g_DisTime0-'0'/提取時(shí)間的小時(shí)位高位并轉(zhuǎn)換碼型j=g_DisTime1-'0'/提取時(shí)間的小時(shí)位低位并轉(zhuǎn)換碼型j=i*10+j+8;在UTC時(shí)間上加上8個(gè)小時(shí)if(j>=24)/判斷得到的時(shí)間是否超過24小時(shí)，超出變作減24處理(j-=24;g_DisT

39、ime0=j/10+'0'/將北京時(shí)間高一位作碼型變換并賦予高一位顯示g_DisTime1=j%10+'0'/將北京時(shí)間高二位作碼型變換并賦予高二位顯示在調(diào)試中出現(xiàn)一個(gè)奇怪的問題，在作了以上的處理后時(shí)間的小時(shí)位數(shù)據(jù)并不完全正確，高位顯示的與北京時(shí)間相同，但低位卻與UTC時(shí)間相同。在做了各種嘗試(如在UTC時(shí)間上做加9處理、直接給六位時(shí)間g_DisTime5賦值等)后總結(jié)出這樣一個(gè)問題，以上的算法處理只對(duì)六位數(shù)據(jù)位的高一位處理有效，低五位的顯示始終都是正確UTC時(shí)間。經(jīng)過分析，初步認(rèn)定上面的程序并沒有被完全的執(zhí)行。因GPS接收模塊源源不斷的傳送數(shù)據(jù)給單片機(jī)處理，在

40、運(yùn)行過程中定位信息大約每秒鐘更新一次，在主函數(shù)中對(duì)收到的時(shí)間進(jìn)行處理時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)還沒來得及處理完畢時(shí)便接收到下一幀數(shù)據(jù)，故時(shí)間的處理就可能會(huì)有只對(duì)高一位處理完成而沒完成處理好低五位時(shí)又進(jìn)入了串行口中斷，那么液晶顯示的結(jié)果就是經(jīng)過處理的高一位(北京時(shí)間)和未經(jīng)處理的低五位(UTC時(shí)間)。考慮到以上原因，將原放在主函數(shù)的時(shí)間轉(zhuǎn)換處理程序放置在到中斷時(shí)一收到UTC時(shí)間就對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。經(jīng)過了調(diào)試，終于在液晶上顯示出來正確的北京時(shí)間，證明了以上的分析、推斷的正確性。程序：#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsign

41、edintsbitlcd_en=P2A6;sbitlcd_rs=P2A4;sbitlcd_rw=P2A5;sbitlcd_psb=P2Al;unsignedcharcount1=0;unsignedcharcount_2=0;unsignedcharmessage6;bitbegin=0;uchara,b,c,d,i,flag;uchartable062;voiddelay(uintz);voidwrite_com(ucharcom);voidwrite_date(uchardate);voidinit();voidmain()init();write_com(0x90);/局部定義數(shù)組并寫入

42、液晶for(a=0;a<16;a+)uchartable1="GPS信號(hào)接收中"write_date(table1a);write_com(0x8b);/局部定義數(shù)組并寫入液晶for(a=0;a<10;a+)uchartable2="請(qǐng)稍后"write_date(table2a);delay(6000);ES=1;while(1)if(flag=1)if(table04='G')/確定是否收到"GPGGA"這一幀數(shù)據(jù)d+;if(d>=0)&&(d<=15)/前15秒顯示經(jīng)緯度(以

43、下給液晶寫經(jīng)緯度內(nèi)容uchartable3="緯度："uchartable4="經(jīng)度："if(d=1)write_com(0x01);/顯示之前清屏write_com(0x80);for(a=0;a<7;a+)write_date(table3a);write_com(0x88);for(a=0;a<7;a+)write_date(table4a);write_com(0x92);for(a=0;a<11;a+)write_date(table0a+18);write_com(0x9a);for(a=0;a<12;a+)write

44、_date(table0a+30);ES=1;flag=0;if(d>=16)&&(d<=30)/后15秒顯示時(shí)間和高度(uchartemp1,temp2,shi_1,shi_2;ucharcodesj="09"uchartable5="時(shí)間："uchartable6="高度："ucharGD8;a=0;for(b=0;b<62;b+)/這里完成高度數(shù)據(jù)分離(if(table0b=',')(a+;if(a=9)for(c=0;c<8;c+)(GDc=table0b+c+1;/將分

45、離的高度內(nèi)容寫入高度數(shù)組if(d=30)d=0;if(d=16)write_com(0x01);/顯示之前清屏以下給液晶寫高度內(nèi)容write_com(0x80);for(a=0;a<6;a+)write_date(table5a);write_com(0x88);for(a=0;a<6;a+)write_date(table6a);write_com(0x98+2);for(a=0;a<9;a+)(if(GDa=',')(a=9;無數(shù)據(jù)write_date('M');/提前退出寫入同時(shí)結(jié)尾補(bǔ)寫單位'M'elsewrite_date(GDa);switch(table07)/分離字符串(case'0':temp1=0;break;case'1':temp1=1;break;case'2':temp1=2;break;switch(table08)/分離字符串(case'0':temp2=0;break;case'1':temp2=1;break;case'2':temp2=2;break;case'3':temp2=3;break;