江南大学大学生创新训练计划项目结题验收材料

1、项目名称项目负责人所学专业所在学院电话（手机）电子信箱项目起止年月第一指导教师专业技术职务电话（手机）电子信箱结题日期大学生创新训练计划项目结题验收材料基丁单片机车载GP界况定位显示系统的研究与设计李子健电子信息工程物联网工程学院2013年10月一2014年9月李英副教授/研究生2014-10-08江南大学教务处制目录1 .大学生创新训练计划项目结题验收表2 .大学生创新训练计划项目总结报告3 .大学生创新训练计划项目成果精粹4 .大学生创新训练计划项目成果佐证材料江南大学大学生创新训练计划项目结题验收表学院名称：物联网工程学院填写日期：2014年09月项目名称基丁单片机车载GP5况定位显示系

2、统的研究与设计项目编号项目组成员姓名学号承担工作量(%)本人签字备注负责人李子健0120李子健成员1梁凯伟0220梁凯伟成员2程微微0920程微微成员3洪冬梅0020洪冬梅成员4蒋娜0120蒋娜指导教师姓名年龄职称联系电话(手机)指导教师1李英58副教授指导教师2一、研究成果简介GPS模块中选用M-87GPS将其装置到车辆上，并通过卫星定位获取该车辆具体位置。通过DF接收和发射无线通信模块，传递GPS获得的两车之间的车距，车速等信息。经过数据分析，在LCD显示模块中显示周围车辆位置关系及其车速信息，最终研制基丁单片机的车载GP繇统定位显示系统1套。、成果特色及创新点：特色：造价成本低、系统稳定

3、且精度高，传输性能好创新点：1、GPS选用M-87型号2、系统基丁单片机稳定性更高3、DF接收发生模块传输性能稳定三、成果形式及数量:文献综述份；口专利个;口调研报告份；口软件件；口设计作品份；口图纸套;口实验记录份；论文篇;口制作实物件：口课件件;口心得体会份；其它O四、指导教师意见：签名：2014年09月日五、验收专家组意见:1、专家组意见：2、专家组建议：口推荐参加竞赛；口希望进一步产品化；口申请专利；口发表论文；口推荐参加成果展示专家组成员签字：2014年10月08日六、学院意见验收结论：口通过口不通负责人签字：毛力学院盖章2014年10月08日七、学校意见：负责人（签名）：盖章：年月

4、日大学生创新训练计划«基于单片机车载GP并况定位显示系统的研究与设计总结报告江南大学二。一四年十月1、项目的立项依据（包括项目的研究意义、应用价值、国内外研究现状分析,并附主要参考文献目录）研究意义及应用价值：受建筑物拐角视觉盲点及恶劣天气等原因影响，汽车在行驶过程中，常常因不能得知其他车辆的位置信息而发生交通事故。为改善这一现状，我们团队拟研究基丁单片机的车载GPS况定位显示系统。国内外研究现状分析：目前的定位系统主要应用的是车载GPS定位，驾驶员能够通过车载GPS了解车辆位置、车辆行使方向、车速及所处海拔高度等信息，除此之外，GPS导航仪还提供全程语音提示,驾车者无须观察显示界面

5、就能够完成导航的全过程，使行车更加安全舒适。但是，目前的GPSt位系统仍然存在一定的局限性，它无法监测到其他车辆信息，也就无法实时检测到行驶车辆之间的距离，避免追尾事故的发生。而且国内外的车距检测系统也并不完善，技术尚未成熟，有待开发。2、研究内容、研究目标及拟解决的关键问题研究内容：研制基丁单片机的车载GPS系统定位显示系统1套。研究目标：1）定车行程跟踪：对事先确定好的特定车辆进行行程跟踪。在实际的业务中，用户根据自己的需要，通过选择特定的车辆车牌号，系统能够根据用户指定的车牌号，把车辆当前所在的地理位置以地图形式显示出来，同时显示行驶速度、方向、以及终端运行信息，而不是GPS返回来的经度

6、和纬度等数字信息。2）定点车辆跟踪：通过鼠标选定某一地理区域，系统显示出在该地点区域内的车辆分布情况，用户可有选择的查看车辆的具体位置信息。3）目标锁定跟踪：在多目标监控状态下，监控窗口可以指定一个目标为锁定跟踪目标（主控车辆）。当锁定目标运动出当前监控窗口地图显示区域时，系统通过地图滚动使锁定目标保持在窗口视野中。4）车辆显示状态控制：在跟踪车辆的操作过程中，用户有时并不希望在地图上显示所有的车辆，也就是说用户可以通过某种手段控制车辆的显示状态。车辆显示状态控制功能就是相当于一个显示状态控制开关。拟解决的关键问题：1）实时监控功能使车辆的状况（位置、附近建筑、行驶方向、行驶速度、车辆工作状态

7、等）一目了然。2）电子栅栏功能使车辆在规定好的区域内行驶，超出区域自动报警，防止车辆被骗去出售。3）轨迹回放功能轻松追回车辆。4）保障你车辆的安全。3、拟采取的研究方法及可行性分析1) GPS莫块：装置到车辆上的小型装置,是GP5载单元的一部分，用来排汇卫星所传递的信息,GPS的空间部分是由24颗GPE作卫星所组成，这些GPST作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用丁导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12包星时。每颗GPE作卫星都发出用丁导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。2) 无线

8、通信模块：a) DF数据发射模块：DF数据发射模块的工作频率为315M采用声表谐振器SAM频，频率稳定度极高，DF发射模块未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口。比如用PT2262等编码集成电路配接时，直接将它们的数据输出端第17脚接至DF数据模块的输入端即可。DF数据模块具有较宽的工作电压范围312V,当发射电压为12V时，空旷地传输距离700800米。但是一般实用距离只有标称距离的20%甚至更少，这点需要在开发时注意考虑。b) DF数据接收模块：DF接收模块的工作电压为5伏，静态电流4毫安，接收灵敏度为一105d

9、bm接收天线最好为2530厘米的导线，。该接收模块的天线输入端有选频电路且抗干扰能力较强、辐射极小。在使用该模块时，如果利用单片机的软件解码可以省略解码芯片，使系统的硬件得以简化，但是要考虑单片机的时钟频率的倍频会对接收模块的干扰，比如单片机应离开接收模块，降低单片机的工作频率，中间加入屏蔽等，更应该避免共用一条地线。另外，该接收模块工作时一般输出的是高电平脉冲，不是直流电平，所以不能用万用表测试，调试时可用一个发光二极管申接一个3K的电阻监测DF模块的输出状态。3、显示模块：用来显示位置路况等视频图象信息。我们选用LCD显示器，其优点为：机身薄，节省空间；省电，不产生高温；低辐射，益健康；画

10、面柔和不伤眼4、项目特色与创新点特色：造价成本低、系统稳定且精度高，传输性能好创新点：1、GPS选用M-87型号2、系统基丁单片机稳定性更高3、DF接收发生模块传输性能稳定大学生创新训练计划«基于单片机车载GP井况定位显示系统的研究与设计成果精粹10文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.江南大学二。一四年十月1.1.1 GPS定义利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为5

11、5°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题；随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。图1.1GPS卫星空间分布示意图1.1.2 GPS定位基本原理GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间t,再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据。1.1.3 GPS特点（1）全球全天候定位GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观

12、测到4颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续的导航定位服务（除打雷闪电不宜观测外）。（2）定位精度高应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m,100-500km可达10-7m,1000km可达10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。实时单点定位（用于导航）：P码12m;C/A码510m。静态相对定位：50km之内误差为几mm+（12ppm*D）;50km以上可达0.10.01ppm。实时伪距差分（RTD）:精度达分米级。实时相

13、位差分（RTK）:精度达12cm。（3）观测时间短随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km以内相对静态定位，仅需15-20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，流动站观测时间只需1-2分钟；采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。因而使用GPS技术建立控制网，可以大大提高作业效率。测站间无需通视GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间(一般造标费用约占总经费的30%50%),同时也使选点工作变得非常灵活，也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。仪器操作简便随着

14、GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”。在观测中测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。如果在一个测站上需作长时间的连续观测，还可以通过数据通讯方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。另外，现在的接收机体积也越来越小，相应的重量也越来越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度。可提供全球统一的三维地心坐标GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。目前GPS水准可满足四等水准测

15、量的精度，另外，GPS定位是在全球统一WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。(4) 应用广泛1.2HULUXM-87简介1.2.1 HULUXM-87参数(1) GPS芯片是MTK，系统内存是4MB;(2) 模块灵敏度：159dBm，卫星通道：32通道，定位精度：3m;(3) 启动时间：冷启动：36秒，热启动：1秒，暖启动：33秒，定位时间：1秒；(4) 其他参数：精巧的外形设计，易于内嵌在GPS服务的PDA,PND,行动电话，可携式装置中，快速位置修正，低耗电，可使用RTCM-in，内建WAAS,EGNOS,MSAS解调器，支援NMEA0183V3.01数据通

16、讯协定，定位服务的即时导航，适用于汽车导航，船只导航，舰队管理，AVL和定位服务，自动导航，个人导航或旅游装置，追踪装置，系统和地图装置应用。1.2.2通信处理接收代码只负责从串口接收数据并将其放置于缓存，这些信息必须通过程序分解处理，才能提取出有用的定位信息数据。对GPS进行信息提取必须首先了解信息的数据格式，GPS接收机使用的是NMEA-0183的传输协议，NMEA-0183的信息格式一般如下所示：$BBBBB,df1,df2,.CRLF所有的信息由$开始，以换行结束，紧跟着$后的5个字符解释了信息的基本类型，多重的信息之间用逗号隔开。不需要了解NMEA-0183通讯协议的全部信息，仅需要

17、从中挑选出所需要的那部分定位数据，最常见的几种类型为：GPGGA（GPS定位数据）、GPGLL（地址位置和经纬度）、GPZDA（日期和时间）、GPVTG（方位角对地速度）、GPRMC（GPS推荐的最短数据，有经纬度、日期和时间、大线移动速度）等。对于通常的情况，定位数据如经纬度、速度、时间等均可以从“$GPRMC”帧中获取得到，该帧的结构及各字段释义如下：$GPRMC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,A*66其中各参数的意义如下：$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,A*50字段0:$G

18、PRMC，语句ID,表明该语句为RecommendedMinimumSpecificGPS/TRANSITData（RMC）推荐最小定位信息字段1:UTC时间，hhmmss.sss格式字段2：状态，A=定位，V=定位字段3:纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）字段4：纬度N（北纬）或S（南纬）字段5:经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）字段6:经度E（东经）或W（西经）字段7：速度，节，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（前导位数不足则补0）字段11:磁偏角方向，£=东WMM-8

19、7协议M-87接口协议是以美国国家海洋电子协会（NMEA-TheNationalMarineElectronicsAssociation）制定的NMEA-01832.0版协议为依据的。NMEA-0183数据格式设置为1个起始位，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验，波特率默认为4800。NMEA-0183输出数据为ASCII码，常用语句包括GPGGA、GPGLL、GPGSA、GPRMC等，其内容主要有经度、纬度、高度、速度、时间等。根据所需数据的需要，只选用GPGGA、GPGSV、GPRMC语句。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它的起始引导符及语句格式说明（只列出了系统关心的一些参数）：字段2：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）字段3:纬度N（北纬）或S（南纬）字段4：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）字段5:经度E（东经）或W（西经）字段6:GPS状态，0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，3=无效PPS,6=正在估算字段7:正在使用的卫星数量（00-12）（前导位数不足则补0）字段9:海拔高度（-9999.9-99999.9）GPGSV-可见卫星信息例：$GPGSV,3,1,10,20,78,331

21、,45,01,59,235,47,22,41,069,13,32,252,45*70它的起始引导符及语句格式说明（只列出了系统关心的一些参数）：字段3:当前可见卫星总数（00-12）（前导位数不足则补0）$GPRMC-推荐定位信息例：$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,A*50它的起始引导符及语句格式说明（只列出了系统关心的一些参数）：字段1:UTC时间，hhmmss.sss格式字段7：速度，节，Knots或Km/h字段8:方位角，度字段12：校验值校验值表示校验和在处理缓存数据时一般是通过搜寻&qu

22、ot;$GPRMC”来判断是否是一帧数据的帧头，在对帧头的类别进行识别后再通过对逗号个数的计数来判断出当前正在处理的是哪一种参数，并作出相应的处理。如需要从其他类型帧获取数据，处理方法是完全类似。下面对缓存SBU阡的数据进行解帧处理的主要代码，本文只提取时间、经度、纬度，分另U保存在unsignedcharidata型变量gps_time1、gps_longitude和gps_latitude中。第2章硕件电路设计2.1设计方案的选择2.1.1 方案一系统由GPS-OEM板、电平转换电路（MAX232）、控制电路（8051单片机）、显示部分（SED1335彩色液晶显示器）组成。但在和单片机进行

23、串行通信时由于电平不同，必须附加电平转换电路（MAX232）而且价格比较昂贵。单片机采用8051,功能全面，但其内部ROM一般是掩膜ROM，不可更新改写。SED1335彩色液晶显示器其有效显示点阵320X240,显示颜色为4色，但根据我们设计要求，单色显示完全可以。故不采用。2.1.2方案二系统由SMG12864G2-ZK标准中文字符型液晶显示模块(LCM),采用点阵型液晶显示器(LCD)，可显示128X64点阵或8个X4行汉字，点尺寸为0.48X0.48(WXH)mm,内置ST7920接口型液晶显示控制器，内带GB2312码简体中文字库(16X16点阵)，可与MCU单片机直接连接，具有8位并

24、行及串行的连接方式，广泛应用于各类仪器仪表及电子设备。模块(M-87)、控制电路(AT89C51单片机)、显示部分(12864液晶显示器)组成。HOLUXM-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。单片机采用AT89C51，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。12864字符型液晶模块SMG12864G2-ZK标准中文字符型液晶显示模块(LCM)，采用点阵型液晶显示器(LCD),可显示128X64点阵或8个X4

25、行汉字，点尺寸为0.48X0.48(WXH)mm，内置ST7920接口型液晶显示控制器，内带GB2312码简体中文字库(16X16点阵)，可与MCU单片机直接连接，具有8位并行及串行的连接方式，广泛应用于各类仪器仪表及电子设备。可以看出方案二更加实用，根据现实生活的需要，设计采用此方案。2.2AT89C512.2.1 AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机

26、。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51主要特性：与MCS-51兼容4K字节可编程FLASH存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz三级程序存储器锁定128X8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串

27、行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路特性概述：AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM,32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。2.2.2管脚说明图2-1AT89C51引脚图石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应

28、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2-2所示。图2-2石英晶体振荡器在振荡频率上，闭合回路的相移为2nTt;当开始加电时，电路中唯一的信号是噪声。满足振荡相位条件的频率噪声分量以增大的幅度在回路中传输，增大的速率由附加分量，即小信号，回路益增和晶体网络的带宽决定；幅度继续增大，直到放大器增益因有源器件（自限幅）的非线性而减小或者由于某一自动电平控制而被减小在稳定状态下，闭合回路的增益为1。石英英谐振器按引出电极情况来分有双电极型、三电极型和双对电极型几种。AT89C51芯片擦除整个PEROM阵列和三

29、个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM,定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。2.3单片机与GP敏口电路图2-3单片机和GPS收机的接口电路2.3.2GPS模块管脚说明表2-1管脚说明管脚管脚名称功能描述1VCC-5V+3.55.5Vdc

30、电量输入2TXA串行数据输出端口A(CMOS3V:Voh2.4VVol0.4VIoh=Iol=2mA)3RXA串行数据输入端A(CMOS3V:VihM0.7*VCCVilM0.3*VCC)4RXB串行数据输入端B(CMOS3V:VihM0.7*VCCVilM0.3*VCC)5GND接地6时钟/复位时钟：1PPS时钟信号输出(Vil三0.2V脉冲宽度10ms)。复位：复位输入2.4LCD液晶显示器2.4.1 LCD12864概述带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128X64,内置8

31、192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8X4行16X16点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。(1) 低电源电压：(VDD:+3.0-+5.5V)。(2) 显示分辨率：128X64点。(3) 内置汉字字库，提供8192个16X16点阵汉字(简繁体可选)。(4) 内置128个16X8点阵字符。(5) 2MHZ时钟频率。

32、(6) 显示方式：STN、半透、正显。(7) 驱动方式：1/32DUTY,1/5BIAS。(8) 视角方向：6点。(9) 背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1巧-1/10。(10) 通讯方式：串行、并口可选。(11) 内置DC-DC转换电路，无需外加负压。(12) 无需片选信号，简化软件设计。(13) 工作温度：0C-+55C;存储温度：-20C-+60C。表2-2LCD12864管脚说明管脚号管脚名称电平管脚功能描述1VSS0V电源地2VCC3.0+5V电源正3V0-对比度(亮度)调整4RS(CS)H/LRS="H”，母DB7-DB0为显示数据RS="L”

33、，母DB7-DB0为显示指令数据5R/W(SID)H/LR/W="H”，E="H”，数据被读到DB7-DB0R/W="L”，E="HrL”,DB7-DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH/LH:8位或4位并口方式，L:串口方式（见注释1）16NC-空脚17/RESETH/L复位端，低电平有效（见注释2）18VOUT-LCD驱

34、动电压输出端19AVDD背光源正端（+5V）（见注释3）20KVSS背光源负端（见注释3）*注释1:如在实际应用中仅使用串口通讯模式，可将PSB接固定低电平，也可以将模块上的J8和“GND”用焊锡短接。*注释2:模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。*注释3:如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。LCD12864与单片机的接线原理图如图2-4所示：图2-4LCD12864与单片机的接线原理图2.5电源部分本电路使用集成稳压芯片7805,它可以把频率为50Hz、E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

35、电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳定的直流电压。1为输入，2为接地，3为输出；如图2-5所示：图2-5MC7805原理图第3章系统软件设计3.1系统软件概述图3-1系统程序流程图图3-1为GPS全球定位系统的主程序流程图。系统软件主要由初始化模块、数据接收处理模块组成。3.2软件程序的编写3.2.1初始化模块初始化模块完成开机上电后对单片机、液晶显示器和GPS模块的初始化工作。对单片机设置串口工作模式、设置波特率和中断工作模式；对液晶显示器设置开机画面和显示模式；完成对GPS模块串口的成功通信。3.2.2数据接收处理模块数据接收处理模块负责处理从GPS接收到的数据。在单片机串口收

36、到信息后，先判别是否为语句引导头“$；'再接收信息内容，然后根据语句标识区分出信息类别以对收到ASCH码进行处理显示。若整个数据接收正确，便对数据进行处理；若接收不正确，则重新进行接收。本设计中，接收时主要提取并存储以下数据内容：当前日期、时间、定位状态、纬度、经度。如图4所示。特别注意的是GPS发送的时间是世界统一时，与我国的时区相差八个小时，所以还要将时间作转换。北京时间应在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。转换时间要考虑到年月日的变更。数据更新率为每秒一次。系统工作时GPS模块不断得到新的数据，单片机不断刷新RAM，处理完后的数据送液晶显

37、示器显示。数据接收处理程序流程图如下面图3-2所示。图3-2数据接收处理程序流程图第4章系统调试4.1硬件调试按照电路原理图对器件进行连接，各个管脚要相互对应，在没通电之前，先用万用表检查线路的正确性，并核对元器件的型号、规格是否符合要求。并特别注意电源的正负极以及电源之间是否有短路，并重点检查地址总线，数据总线，控制总线是否存在相互间的短路或其他信号线的短路。通电后检查引脚的电位，仔细测量各点电位是否正常，尤其应注意单片机的插座上各点电位，若有高压，将有可能损坏单片机仿真器。在断电情况下，用仿真插头将所连接电路与单片机仿真器的仿真接口相连，为软件调试做好准备。4.2软件调试在对GPS接收到的

38、卫星信息进行处理时，碰到较为麻烦的问题是在对接收到的时间信息进行转换上。直接从卫星接收到的时间是UTC时间，北京时间应在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。刚开始将对时间转换的算法放在主函数中处理，程序如下：if(g_Ptr=2)接收到正确的数据帧(i=g_DisTime0-'0'/提取时间的小时位高位并转换码型j=g_DisTime1-'0'/提取时间的小时位低位并转换码型j=i*10+j+8;在UTC时间上加上8个小时if(j>=24)/判断得到的时间是否超过24小时，超出变作减24处理(j-=24;g_DisT

39、ime0=j/10+'0'/将北京时间高一位作码型变换并赋予高一位显示g_DisTime1=j%10+'0'/将北京时间高二位作码型变换并赋予高二位显示在调试中出现一个奇怪的问题，在作了以上的处理后时间的小时位数据并不完全正确，高位显示的与北京时间相同，但低位却与UTC时间相同。在做了各种尝试(如在UTC时间上做加9处理、直接给六位时间g_DisTime5赋值等)后总结出这样一个问题，以上的算法处理只对六位数据位的高一位处理有效，低五位的显示始终都是正确UTC时间。经过分析，初步认定上面的程序并没有被完全的执行。因GPS接收模块源源不断的传送数据给单片机处理，在

40、运行过程中定位信息大约每秒钟更新一次，在主函数中对收到的时间进行处理时有可能会出现还没来得及处理完毕时便接收到下一帧数据，故时间的处理就可能会有只对高一位处理完成而没完成处理好低五位时又进入了串行口中断，那么液晶显示的结果就是经过处理的高一位(北京时间)和未经处理的低五位(UTC时间)。考虑到以上原因，将原放在主函数的时间转换处理程序放置在到中断时一收到UTC时间就对其进行转换处理。经过了调试，终于在液晶上显示出来正确的北京时间，证明了以上的分析、推断的正确性。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);/局部定义数组并写入

42、液晶for(a=0;a<16;a+)uchartable1="GPS信号接收中"write_date(table1a);write_com(0x8b);/局部定义数组并写入液晶for(a=0;a<10;a+)uchartable2="请稍后"write_date(table2a);delay(6000);ES=1;while(1)if(flag=1)if(table04='G')/确定是否收到"GPGGA"这一帧数据d+;if(d>=0)&&(d<=15)/前15秒显示经纬度(以

43、下给液晶写经纬度内容uchartable3="纬度："uchartable4="经度："if(d=1)write_com(0x01);/显示之前清屏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秒显示时间和高度(uchartemp1,temp2,shi_1,shi_2;ucharcodesj="09"uchartable5="时间："uchartable6="高度："ucharGD8;a=0;for(b=0;b<62;b+)/这里完成高度数据分离(if(table0b=',')(a+;if(a=9)for(c=0;c<8;c+)(GDc=table0b+c+1;/将分

45、离的高度内容写入高度数组if(d=30)d=0;if(d=16)write_com(0x01);/显示之前清屏以下给液晶写高度内容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;无数据write_date('M');/提前退出写入同时结尾补写单位'M'elsewrite_date(GDa);switch(table07)/分离字符串(case'0':temp1=0;break;case'1':temp1=1;break;case'2':temp1=2;break;switch(table08)/分离字符串(case'0':temp2=0;break;case'1':temp2=1;break;case'2':temp2=2;break;case'3':temp2=3;break;