1、国家职业资格全省（或市）统一鉴定维修电工论文（国家职业资格二级）论文题目：简易GPS定位信息显示系统的设计姓名：王波身份证号：准考证号：所在省市：江苏省盐城市所在单位：江苏省盐城技师学院简易GPS定位信息显示系统的设计王波江苏省盐城技师学院【摘要】介绍对用单片机控制的简易GPS定位信息显示系统进行了设计，给出了系统的硬件电路及软件流程。所设计的系统以单片机作为控制核心，以串口方式接收GPS信息，用1.ED显示器轮流显示实时时间、纬度、经度或其他GPS数据信息。设计包括硬件和软件两大局部。硬件局部包括单片机最小系统、6位1.ED显示器、GM-150EM板三局部。选用Atme1.公司的AT89S5
2、2单片机作为控制核心，用1.ED共阳显.示器及GM-150EM接收板实现系统功能。软件采用了模块化的设计方法，主要分为主程序、中断入口程序、显示程序、延时程序、中断接收程序、五个局部。在实脸板上制作了简易GPS定位信息显示系统的样机，对硬件和软件局部分别进行了调试，再进行了软硬件联调，得到的GPS定位信息显示系统样机实物。【关健网】GPS；单片机；AT89S520.引言GPS是由美国研制的新一代卫星导航定位系统，可以为用户提导航、定位、等效劳。随着GPS技术的开展，GPS的应用领域不断开扩，已经从最初的军事用途开展到民用领域。由于GPS系统强大的功能以及给人们生活可以提供的便利性，近年来GPS
3、相关产品不断深入人们的日常生活，基于GPS芯片设计的GPS相关产品成为常见的消费性电子产品，GPS市场潜力巨大。我国的GPS应用开展势头迅猛，短短几年，GPS在我国的应用已从少数科研单位和军用部门迅速扩展到各个民用领域，GPS的广泛应用改变人们的工作方式，提高了工作效率，带来了巨大的经济效益。可以说，GPS在我国的应用前景是无限的。1 .课题设计内容简易GPS定位信息显示系统要求采用单片机为控制核心，以串口方式接受GPS信息，用1.ED显示器轮流显示实时时间、纬度、经度或其他GPS数据信息。系统设计考虑到端口的使用要求，决定使用四组端口的AT89S52单片机作为控制器，用1.ED共阳显示器及G
4、M-15GPSOEM接收板实现系统功能。简易GPS定位信息显示器结构架图如图1所示。单片机采用12MHz晶振，以串口方式1接收GPS信息，PO口和P2口用于7段共阳1.ED显示接口，1.ED显示器轮流显示实时时间、纬度、经度、或其他GPS信息数据。图1简易GPS定位信息显示器结构框图2 .系统硬件设计系统由控制模块、1.ED显示模块、GPSOEM(GM-15)接收机、电源模块四局部组成。2.1 控制模块主控制器采用T89S52oAT89系列单片机是ATME1.公司的8位F1.ASH单片机。这个系列单片机最吸引人的特点就是片内含有F1.ASH存储器，不需要再外扩存储器,与80C51插座兼容。由于
5、这些优点，使它有着十分广泛的用途，特别是在便携式和需要特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用。89系列单片机典型型号有AT89C51,AT89C52,AT891.V51,AT891.V52,AT89C2051,AT89C1051,T89S51,AT89S52和AT89S82520本设计选用AT89S52。它内部具有8KB的F1.aSh程序存储器，512字节的R.AM,4个8位的双向可位寻址I/O端口，3个16的定时/计数器、1个串行口、6个中断源和两个中断优先级T89S52的晶振及复位电路设计，晶振频率选为12MHz由于AT89S52使用片内的8片的FIaSh程序存储器,所以片内外程序存储器选
6、择引脚证/V”接+5V电源。2. 21.ED显示模块显示模块采用共阳7段1.ED数码管显示，PO口输出段码数据通过上拉电阻连接共阳1.ED数码管，P2.02.5口作列扫描输出。七段1.ED数码管是一种常用的显示器件。每一个笔画都是由发光二级管组成的。2.3 电源电路整个系统采用的电源电压只需+5V电压，将交流电经7.5V变压器变换为7.5V交流电，再用2W10型整流桥得到13.5V左右的直流电，采用不可调的3端稳压器件S7805PI将电源稳定在5V直流输出。S7805PI为三端正稳压器电路,本设计中采用输出电压5V。整流桥的是作用将交流电转换成直流电，本次电源电路设计中选用1A,250V的整流
7、桥。2.4 GPS接收板GPS接收板在市场上品种较多，南京步石科技的BSAGPS系列OEM(Origina1.EquipmentManufacturer)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。BSAGPS系列OEM板采用47V电源供电，内至保护电池,RS-232,自动输出NMEA-01832.0格式语句。3系统软件设计3.1 内存中的信息存放地址分配为了存放接收及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3-1
8、所列。表3-1内存中的信息存:放地址分配表5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H57H56H55H54H53H52H51H50H00464130023232时分秒度分分小数局部接收时间信息存单元接收纬度信息存放单元4FH4EH4DI1.4CH4BI1.4AH49H48H47H46H45H44H43H42H41H40HN/S122061157E/W度分分小数局部纬度信息接收经度信息存放单元7I-H7EH77H7CH7BH7AH79H78H77H76H75H74H73H72H71H701!OO4641OAOA30OA02OAOA0(1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
9、示存放单元6FH6EH61)H6CH6BH6AH69H68H122006OAOB度分E处理后经度显示数据存放单元3.2 GPS输出数据的格式分析一条$GPGGA语句包括17个字段：语句标识头，世界时间，纬度，纬度半球，经度，经度半球，定位质量指示，使用P.星数量，水平精确度，海拔高度,高度单位，大地水准面高度，高度单位，差分GPS数据期限，差分参考基站标号，校验和结束标记（用回车符和换行符）,分别用14个逗号进行分隔。该数据帧的结构及各字段释义如下：SGPGG,M1,M,*xxSGBGGA:起始引导符及语句格式说明（本句为GPS定位数据）：UTC时间，格式为hhmmss.sss；纬度，格式为d
10、dmm.mmmm（第一位是零也将传送）；纬度半球，N或SI北纬或南纬）经度，格式为dddmm.mmmm（第一位零也将传送）；经度半球，E或W（东经或西经）定位质量指示，O=定位无效，卜定位有效；使用卫星数量，从00到12（第一个零也将传送）水平精确度,0.5到99.9天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米，M指单位米大地水准面高度，-9999.9到9999.9米，M指单位米差分GPS数据期限（RTCMSC-104）,最后设立RTCv传送的秒数量差分参考基站标号，从OOOO到1023（首位0也将传送）。*语句结束标志符简易GPS定位信息显示系统的的主程序设计流程图如图2所示。3.3单
11、片机的信息接收处理在单片机串口收到信息后，先判别是否为语句引导头“$”，然后再接收信息内容。在收到“*”字符ASCH码后，再接收一个字节结束接收。然后根据语句标示区分信息类别，以对收到的ASCII码进行处理显示。注意：在处理北京时间时，应在UTe时间上加上8h才是准确的北京时间。在超出24h时,应作减24h处理。串口中断的处理流程如图3所示。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单片机本程序接收GPS的$GPGGA信息中的时间数据，采用12WZ晶振,4800波特率接收使用资源:RO、RI、R3、R5、R6、R7,定时器T2（作波特率发生器），20H单元
12、显示缓冲单元在68H7FH,时间接收数据在7Af7BH（秒）、7CH7DH（分）、;7EH7FH（时）；定时器T2定义T2C0NEQU0C8H；T2控制存放器T2M0DEQU0C9HT1.2EQUOCCH汀2计数存放器低字节TH2EQUOCDH；T2计数存放器高字节TR2EQUOCAH；T2启动位RCP21.EQUOCAH；T2计数重载存放器低字节RCAP2HEQ1.IOCB1.I;T2计数重载存放器高字节DISPSPEQU2FH；显示首址指针SF1.AGBITOOH;信息头标志OKG1.F1.AGBITO1.H:G1OKPF1.AGBIT02H;POKG2F1.GBIT03H：G2OKG3
13、F1.AGB1.T04H;G3OKA1.-1.AGBIT05H;AOKDF1.AGBIT06H;0中断入口程序ORGOOOH1.JMPSATARTORG0003HRETIORGOOOBHRETIORG0013HRETIORGOO1.BHRET1.ORG0023H1.JMPINTSORG002BHRET主程序START：MOVPSW,ftOOH;设第O组存放器MOVSP,#30H；设置堆栈指针MOVscon,Soio100oob;串口工作方式1允许接收MOVt2con,Sooi100oob;T2C0NMOV,#0B2HMOVT1.2,；设置波特率（4800）MOVRCP21.,AMOVA,#0F
14、FHMOVTH2,MOVRCP2H,AMOVRO,#40H;清407用内存单元MOVR7,#40HC1.EARDISP:MOVR0,OOIIINCRODJNZR7,C1.eardispMOV20H,#00H；清标志单元MOVRO,5FH;GPS数据在405FH内MOVR3,#20H;接收32个数据SETBES；允许串口中断MOVIP,#0011;低级优先SETBREN；启动串口接收C1.RTI;清串口发送中断标志位C1.RRI;清串口接收中断标志位SETBTR2:启动定时/计数器2SETBEA:开放所有中断STPT1:MOVDISPSP,#78H:显示首址为7811MOVR2,#03H；显示首
15、址变化次数3START2:1.CA1.1.DISP1.AYMOVA,DISBSPSUBBA,#08HMOVD1.SPSP,A;显示首址减8DJNZR2,START2MOVR2,#03HSJMPStar1.显示程序DISP1.AY：MOVR4,#0FFHdisp1.ayi：MOVR1.DISPSPMOVR5,#0FEHP1.AY：MOVA,R5MOVP2,AMOVA,R1MOVDPTR1#TABMOVCA,A+DPTRMOVPO,A1.CA1.1.D1.1.MSINCR1.MOVA,K5JNBACC.7,ENDOUTR1.AMOVR5,AAJMPP1,AYDJNZR4,Disp1.ayiMOVP
16、2,-OFFHMOVPO,#0FFHRETENDOUT：T/B:DBOCOH,0I9H,OA1.H,OBOH,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,OFFH,086H,0C8HRET中断接收程序1NTS：PUSHACCJBCR1.,KX1.NTSC1.RTI1.JMPINTSOUTRXINTS:MOVA,SBUFJBDI1.AG,DF:是SGPGGA,转AF接收时间数据JBAF1.AG,AF:判断是否是“，”JBG3F1.AG,G3F:判断是都是JBG2F1.AG,G2F:判断是否是第三个GJBPF1.G,PF:判断是否是第二个GJBG1.F1.AG,GIF:判断是否是PJBSF1
17、AG,SF;判断是否是第一个GXK1.A,#24H:判断是否是$JZSYESMOV2011,UOOH:不是$，清所有标志1.JMPINTSOUTSYES：SETBSF1.AG;是$，设标志1.JMP1.NTSOUTSE:XR1.A,#47H:是第一个G吗？JZG1.YES:是G,转GIyeSMOV20H,#00H1.JMPINTSOUTG1.YES:SETF，G1.F1.AGINTSOUT:POPACCRETIGIF：XR1.A,tt50H；是P吗？JZPYES:是P,转PyeSMOV20H,#00H1.JMPINTSOUTPYES：SETBPF1.G1.JMPINTSOUTPE：XR1.A
18、47H;是第二个G吗？JZG2YES;是G,转G2yesMOV20H,#00H1.JMPINTSOUTG2YES：SETBG2F1.AG1.JMPINTSOUTG2F：XR1.A,*47H；是第三个G吗？JZG3YES;是6,转G3yesMOV20H,SOOH1.JMPINTSOUTG3YES：SETBG3F1.G1.JMPINTSOUTG3F：XR1.A,#41H；是A吗？JZAYES；是A,转AyeSMOV20H,#00H1.JMPINTSOUTAYES：SETBAF1.AG1.JMPINTSOUTAF：XR1.A,#2CH；是“，转DyeSMOV20H,#00H1.JMP1NTSOU
19、TDYES：SETBDF1.AGIJMPINTSOUT接收GPS时间数据，共32字节，在405FH单元DF:MOVR0,ADECRODJNZR3,INTSOUTMOVR3,20H；数字ASCI1.码转换成数字MOVRO,#40HDF1.:MOV,R0C1.RCS1.BBA,#30HMOVR0,AINC,RODJNZR3,DF1.MOVA,5FH:格林尼治时间转换成北京时间（时加8）MOVB,#10MU1.ABADD,5EHADD,#08HC1.RCCJNE,418H,DF2:走否大于24DE2：JCD1-3SUBB,#18H;大于24,减24DF3：MOVB,#10:时十位、各位恢复为BCD码
20、DIVABMOV5FH,AMOV5EH,BMOV7FH,5FH；J将收到数移入显单元MOV7EH,5EHMOV7DH,5DHMOV7CH,5CHMOV7BH,5BHMOV7AH,5AHMOV79H,#0AHMOV78H,#0AHMOV77H,58HMOV7611,57HMOV7511,#0AHWOV74H,56HMOV73H,55HMOV72H.OAHMOV71H,#0AHMOV70H,OCHMOV6EH,4CHMOV6EH,4BHMOV6DH,4AHMOV6CH,#0AHMOV6BH,49HMOV6AH,48HMOV69H,#0AHMOV68H,#0BHMOVR3,#20HMOVRO,#5FHMOV20H,#00H1.JMBTNTS0UTEND结束语通过本次设计，本人的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，分析和解决实际问题的综合能力得到了提高。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的作风。由于本人水平有限，本次设计还存在一些缺乏之处，请评阅与辩论的各位老师批评指正。参考文献：U)丁元杰.单片微机原理及应用(第3版)M.北京：机械工业出版社，2006.(2)张毅刚.单片机原理及接口技术M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.(3)何立民.单片机应用技术大全M.北京：北京航空航天大学出版社，1994.息息系原：下易忧信示的图见图简GIx位显统理I列J
