基于STC单片机的GPS定位显示系统设计.docx

第 14 卷第 4 期2014 年 12 月南京工业职业技术学院学报 journal of nanjing institute of industry technologyvol 14，no 4 dec ，2014基于 stc 单片机的 gps 定位显示系统设计赵燕，李炜( 南京工业职业技术学院能源与电气工程学院，江苏南京210023)摘 要: 全球定位系统( gps) 能够全天候、全方位的为海陆空用户提供连续的、高精度的三维坐标、三维速度和时间等 信息。本设计以 stc12c5a60s2 单片机为核心进行硬件电路设计，采用集成 gps 信号接收模块 atk-neo 6m 接收 gps 卫星信号，单片机接收该数据并进行数据处理，在德飞莱 tft2. 4 液晶显示屏上显示出相应信息。应用 c 语言进 行软件设计，实现 gps 信号的提取、显示及基本的控制操作等，给出了软件流程图。关键词: gps 信号接收; stc12c5a60s2 单片机; 液晶显示屏; 电路设计中图分类号: tn967. 1文献标识码: a文章编号: 1671-4644( 2014) 04-0025-04引言gps 全球定位系统是当今信息时代发展的重要 组成部分，其全球性、全天候的导航定位、定时、测速 优势必然会在诸多领域中得到越来越多的应用。民 用级用户主要使用各种型号的 gps 处理芯片接收 信号，并进行处理，形成各自的接收系统1。1系统设计本设计采用市面上集成的 gps 信号接收模块 atk-neo 6m 接 收 gps 卫 星 信 号，以 单 片 机 stc12c5a60s2 为核心，设计定位显示系统，单片机 接收到信号并进行数据处理，在德飞莱 tft2. 4 液晶 显示屏上显示出相应信息，同时以软硬件相结合的 方式完成 gps 数据接收和显示的过程。硬件系统 主要由单片机、gps 模块、tft 显示部分、按键等组 成，如图 1 所示。 6m gps 模块与单片机直接相连，gps 数据通过串 口接收、单片机处理后传送到 tft 液 晶 显 示 屏 显示2。2 主要硬件电路设计2. 1 gps 接收模块该模块采用 atk-neo 6m 模组，体积小巧，性 能优异。自带陶瓷天线及 maxim 公司 20. 5db 高 增益 lna 芯片，搜星能力强，可通过串口进行各种 参数设置，并 可保存在 eepom，使 用方便。自带 ipx 接口，可连接各种有源天线，适应能力强。模块 兼容 3. 3v /5v 电平，方便连接各种单片机系统，自 带可充电后备电池，可以掉电保持星历数据。该模 块通过 5 个排针引脚与外部连接。其引脚名称及功 能如下表 1 所示。 表 1 atk-neo 6m gps 接收模块引脚表 引脚序号 名称说明pin1gps_pps时钟脉冲输出脚pin 2gps_xdpin 3gps_txd模块串口接收脚( ttl 电平，不 能直接接s232 电平) ，可接单片机的 txd模块串口发送脚( ttl 电平，不 能直接接s232 电平) ，可接单片机的 xd图 1 系统结构框图外围为电源电路、晶振电路和复位电路。通过 按键选择单次定位模式和连续定位模式。atk-neopin 4gps_gnd 地 pin 5gps_vcc 电源( 3. 3 v 5. 0 v) 该模块与单片机连接最少 只 需 要 4 根 线，即vcc、gnd、txd、xd。其中 vcc 和 gnd 用于给模收稿日期: 2014-10-20作者简介: 赵燕( 1978-) ，女，南京工业职业技术学院讲师，工学硕士，研究方向: 应用电子，测控技术。26南京工业职业技术学院学报第 14 卷第 4 期块供电，txd 和 xd 连接单片机的 xd 和 txd。 注意，模块的 txd 和 xd 脚是 ttl 电平，不能直接 连接到电脑的 s232 串口上，必须经过电平转换芯 片( max232 之类的) 做电平转换。此外，pps 引脚同时连接到了模块自带的状态 指示灯。pps 与单片机通用 io 口的连接不是必须 的，可以根据自己的需要选择连接或不连接，不影响 模块的正常使用。2. 2stc12c5a60s2 单片机主控电路stc12c5a60s2 单片机是 stc 生产的单时钟 / 机器周期( 1t) 的单片机，其处理速度快、功耗低、抗 干扰能力强的的新款单片机，它的指令代码可以与 传统 8051 指令代码完全兼容，但 速度快 8-12 倍。 成本低、开发简单。以 stc12c5a60s2 单片机构成最小系统: p4. 7 为 st 复位引脚，接复位电路，第 18、19 引脚接外部晶 振电路，20 引脚接 gnd，40 引脚接 vcc，购成最小系 统，在此基础上，单片机的 com2 串口连接 gps 信号， 即 atk-neo 6m 的第 2 引脚 xd 串行数据接收端 与单片机的 p1. 3 / txd2 数据发射端相连，第 3 引脚 txd 串行数据发射端与单片机的 p1. 2 / xd2 数据接 收端相连。tft 显示模块，接单片机的 p0 口及 p2. 4 p2. 6。tft v0 脚接滑动变阻器调节屏幕背光。 其余复位电路、晶振电路、按键电路采用典型连接电路，比较简单，在此不再详述。系统电路见图 2所示。图 2 系统电路2. 3液晶( tft) 显示模块显示采用德飞莱 tft2. 4 液晶显示屏，其驱动芯 片有很多选择。选用了台湾奕力科技的 ili9325 芯 片。该芯片最高分辨率为 320* 240，内置 173kb 的 am。所以最高可以显示 26 万色。ili9325 的接口 方式有 8 /9 /16 /18 位 i / o 系统总线、spi 总线、gb 总线和 vsync 接口。它的总线式接口电路方式是 把液晶显示屏看作外部数据存储器，它访问液晶显 示屏就像访问数据存储器的一个单元。采用这种方 式能充分发挥单片机的总线续写功能优势，便于升 级和扩展。由于采用的 stc 系列单片机没有 spi 总 线，为了节约 i / o 口的使用，本设计最终采用 8 位系 统总线的方式来连接 ili9325 芯片，其连接方法如下 表 2 所示。表 2 tft 模块管脚及与单片机的连接管脚号管脚名称电平管脚功能描述连接的单片机引脚1vss电源地gnd2vcc3-5v电源正vcc3v0对比度( 亮度) 调整4s( cs)h / ls =“h”，表示 db7db0 为显示数据s =“l”，表示 db7db0 为显示指令数据p2. 45 / w( sid)h / l / w =“h”，e =“h”，数据被读到 db7 db0 / w =“l”，e =“hl”，db7 db0 的数据被写到 i 或 dp2. 56e( sclk)h / l使能信号p2. 67-14db0 db7h / l三态数据线p0. 0 p0. 715bla3-5v电源正vcc16blk电源地gnd2. 4模式选择电路设计模式选择电路的主要功能是选择 gps 接收机 的数据接收方式。本设计仅需使用 2 个按键即可完 成此功能。第一个按键用于选择单次定位模式，第 二个按键用于选择连续定位模式。可以方便用户 使用。3系统软件设计本设计采用的硬件电路比较简单，软件设计较 为复杂，特别是 gps 信号接收模块与单片机之间的 数据接收处理是软件设计的关键与难点所在，下面 分别给出系统流程图和关键的数据处理流程及液晶第 14 卷第 4 期赵 燕，李 炜: 基于 stc 单片机的 gps 定位显示系统设计27显示流程4，如图 3 所示。受新的数据，数据每秒更新一次，单片机不断刷新存 储器，数据处理后显示到液晶显示器上。3. 3显示程序流程采用 德 飞 莱 tft2. 4 液 晶 屏，其 驱 动 芯 片 为 ili9325，该芯片内置 173kb 的 am。在显示驱动 初始化后，要清空显示 am 区。液晶显示屏显示数 据的方式是一行一行进行显示，其显示流程图如图 5 所示。图 3 系统程序流程图3. 1系统程序流程系统软件包括初始化模块、数据接收处理模块。 初始模块是用来实现上电后对单片机、液晶显示器 和 gps 模块的初始化启动。设置单片机的串口工 作模式、波特率以及中断工作模式; 设置 tft 的启动4结束语图 5 显示程序流程图界面和显示模式; 实现 gps 模块的串口通信。3. 2数据接收处理流程数据接收处理模块负责处理在 gps 接收机中 接收 到 的 数 据。 数据接收处理程 序 流 程 如 图 4 所示。图 4 数据接收处理程序流程图串行口接收到定位信息后，首先判断语句引导 头中是否有“mym”，如果有，则接收信息内容，再由 语句标识分辨出信息类别从而对收到的 ascii 码进 行处理。若接收的整个数据正确，便处理数据。若 接收的整个数据不正确，则重新接收。在本设计中， 主要提取和存储下列数据: 当前的日期、时间、纬度、 经度、定位状态。当系统运行时 gps 模块不断地接全球定位系统( gps) 能够全天候、全方位的为 海陆空用户提供连续的、高精度的三维坐标、三维速 度和时间等信息。本设计以 stc12c5a60s2 单片机 为核心进行硬件电路设计，采用集成 gps 信号接收 模块 atk-neo 6m 接收 gps 卫星信号，单片机接 收该数据并进行数据处理，在德飞莱 tft2. 4 液晶显 示屏上显示出相应信息。进行了软件设计，应用 c 语言来实现 gps 信号的提取、显示及基本的控制操 作等。该设计能够较为精确地计算和显示日期、时 间、经度、纬度等信息，并且体积小巧，显示的时间精 确度高、定位精度高、可进行单次定位模式和连续定 位模式选择。参考文献:1张海龙 基于单片机的 gps 定位显示系统j 网络与信 息，2009( 4) : 472左安友，刘廷平，黄勇 基于 stc12c5a60s2 单片机的楼 宇平面结构显示系统设计j 湖北民族学院学报( 自然 科学版) ，2011( 4) : 386-3893李云溪，韩涛，项剑峰 基于单片机的 gps 定位系统设计j 四川兵工学报，2012( 11) : 111-1134杨宁 基于 stc89c52c 单片机的 gps 与电子温度计的 系统开发j 硅谷，2013( 13) : 34-3528南京工业职业技术学院学报第 14 卷第 4 期design of gps signals displaying system based on stc mcuzhao yan，li wei( nanjing institute of industry technology，nanjing 210023，china)abstract: global positioning system( gps) is a system to provide signals of three-dimensional coordinates continuously by advanced ra- dio navigation these gps signals are received by a receiving module circuit called atk-neo 6m and are changed into digital signals， the microcontroller core stc12c5a60s2 receives the digital data and makes data processing，then transmits it to dofly tft 2. 4 lcd screen to display then，the software is designed c language is applied to extract the signals，control display and other operations the software flow charts are also givenkey words: gps signal receiving; stc12c5a60s2 microcontroller; lcd; circuit design( 责任编辑陈晓润)( 上接第 16 页)参考文献:1吴筑筑 计算方法m 北京: 清华大学出版社，20132王书营 平面图形的等积变换j 大学数学，2007 ( 5) :173-1793王书营 基于平面法向控制的太阳能自动跟踪系统研究j 南京工业职业技术学院学报，2013( 12) : 8-114伍胜 健 数学分析( 第二册) m 北京: 北京大学出版 社，2010design of sine and cosine curve drawing model by projection principlewang shu-ying( nanjing institute of industry technology，nanjing 210023，china)abstract: based on arc and projection principle，we design a system model of sine and cosine curve drawing this paper introduces the structure of system model，makes an analysis of main parameters in the system and describes the working principle of the syst