基于单片机GPS定位信息显示系统设计.docx

1、基于单片机GPS定位信息显示系统设计基于单片机GPS定位信息显示系统设计 作者： 日期：一、系统整体概述2（一)主要内容 2（二）系统方案的总体设计二、硬件设计3（一)硬件总体结构框图 3（二)单片机的介绍41.T89C52的简介2. TC89C52引脚图4(三)GP(BLOX NO 6M)模块介绍4. ULOXO 6简介42 LOX NEO M性能和管脚定义 5(四）LD(14)模块介绍61 LCD(184)简介 62. C（184)引脚介绍6. LCD(284)操作时序6(五）硬件电路PB板的绘制 71. 原理图的绘制72.PB板的绘制7实际硬件电路 三、软件设计 9(一)软件设计思路9(

2、二）模块化软件设计92.单片机模块设计113 显示模块设计11四、系统调试与结果 13(一)硬件调试 3(二）软件调试 1(三）设计结果 14五、总 结 16参考文献 17附录 18一、系统整体概述(一）主要内容在学习C51系列单片机和GS定位原理以及GP相关知识的理论知识基础上,我们需要在种类繁多的单片机和GPS类型中选择合适的单片机和S模块,G模块的作用是用来接收卫星信号然后提取相应的信息，单片机作为本次设计系统的控制核心，对GP模块接收到的信息进行处理,然后用液晶显示屏实时显示预设的数据信息。系统的具体实现主要由软硬件设计结合完成。硬件设计核心是单片机最小系统的设计,然后在最小系统的基础

3、上设计本次设计所需的外围电路,借助成品PS模块,完成硬件电路的焊接,该设计硬件电路设计并不复杂，而且体积小便于携带。软件设计的核心内容是实现S模块与单片机的通信进而完成系统设计的要求，因为模块化设计具有功能清晰、调试方便等优点,而且在不同平台上移植方便，所以这次设计的思路是采用模块化设计，整个软件开发环境用Kel软件,采用C语言编程,硬件则为使用AtiuDesigner。(二)系统方案的总体设计本次设计的目标是要在单片机的基础上完成PS定位信息显示系统设计。根据设计预设的要求,我们设计是以单片机为控制核心,控制GS接收模块，最后利用液晶显示设备就可以实现系统设计目标。市场上单片机种类很多,C5

4、1系列单片机，SM系列单片机等等。通过考虑单片机的普适性、所具备的功能、具体/0口的性能以及价格是否经济实用等因素,本次设计采用C5系列单片机。系统整体是由硬件设计和软件设计两部分设计而成，采用51系列单片机、GP定位模块、C液晶显示模块设计而成。硬件设计主要由单片机（SC9）、GPS模块(BLOX NE M）、C12864液晶显示模块等组成；接收GP模块传送的数据信息是软件设计的重点,进而获得当前所处位置的经纬度、航向和海拔等信息。二、硬件设计（一）硬件总体结构框图 硬件总体结构框图如图2-1所示。 图2-1 硬件总体结构框图本次设计系统的硬件电路主要由下面几部分构成：第一，接收模块电路。G

5、PS模块负责锁定卫星,然后把信息传送给单片机。第二,控制模块电路。以STC89C52单片机为控制核心,读取GS模块传送的数据，然后把读取的数据送到液晶显示屏即实现了单片机的控制作用。第三,液晶显示电路。5单片机控制液晶显示电路,在液晶显示屏进而可以显示GP模块读取的数据信息。第四，电源部分电路。整个系统的正常工作需要电源部分为其提供电源。此外，硬件电路中还会涉及一些使单片机正常工作的外围电路，以保证单片机正常工作。（二)单片机的介绍1STC9C52的简介STC852是TC公司生产的一种控制器。MCS-1内核是该单片机的经典内核，而且在STC8C52上做了很多的创新,使其不仅具有传统51单片机所

6、具有的功能，而且引进了很多创新的功能,使SC852的应用范围更加广泛。ST52具体的使用标准可以查阅相关书籍和芯片技术手册,更多资料不再说明。2 STC89C5引脚图 图2-2 SC9C2引脚图(三）GP(UL NEO 6M)模块介绍1.UBXNEO 6M简介本次课程设计使用的GPS（BLOX NE 6M）模块是一个完整的成品接收模块,具有高性能、低功耗的优点，能满足我们本次设计定位的要求。PS模块实物图如图2所示。 图23 PS模块实物2. UBLOXNO 6M性能和管脚定义（1）定位时间(TF）:精准的定位时间和当前环境有关。（2)灵敏度 Mi Lyp Ma 单位 跟踪 -16 dm 捕获

7、 -17 d表-4 GS灵敏度（3）精度2D平面：2.m平均 漂移:=2.135V，OL=.7125V 4 RX 1 UART接口 315OH=1.95V -0.3V=OL=.1375V，L0.15V表2- GPS管脚定义(更加详细资料可参考ULOX NEO6M数据手册）（四)L(1264)模块介绍1. C(12864)简介CD(126）液晶显示模块类型属于汉字图形类型的液晶模块，可在显示屏上显示数字、符号和汉字等字符。可与CPU直接连接，设有串行和并行这两种控制方式。具有多种功能可供使用,具体使用哪种功能可查阅芯片资料。. L(12864)引脚介绍D07是数据口,RS(CS)是数据命令选择端

8、（串片选),/W(I)端口是读/写选择端（串数据口),E(SCLK)是使能信号（串同步时钟信号)，PB端口是串/并选择端口,RST是我们熟悉而且常用的复位端口(低电平有效),BLA与BK则是并不常用的背光电源正极端和负极端。D(186)的引脚如图2-6所示。 图2-6 C12864引脚3.CD(1264)操作时序12864控制可使用两种时序,分别为并行操作时序和串行操作时序。(具体内容太多,可参考124数据手册。)(五）硬件电路PCB板的绘制大二时由于自学过Altium Designe,又参加飞思卡尔智能车竞赛绘制电路板,加上平时经常绘制一些较为复杂的PCB,所以此系统所有硬件由Alium s

9、ger设计完成。 1 原理图的绘制根据系统要求绘制的硬件原理图如图2-6所示。其中包括了单片机最小系统电路(复位、震荡、程序下载接口等电路)、电源电路、12864显示屏接口电路和led指示灯电路。 图2-7 硬件电路原理图 .PCB板的绘制根据系统要求及原理图绘制的PB图如图-8所示。 图-硬件电路PC图3. 实际硬件电路 由于资金原因，设计好的PC并没有送某宝卖家打印,实际电路板由洞洞板焊接而成，如图-9所示。图2-9 实际硬件图三、软件设计（一）软件设计思路实现GP接收模块与单片机的通信是软件设计的核心模块，然后可以实现在液晶显示屏上实时显示当前的数据信息。整个编程是用eil软件，采用C语

10、言编程。功能清晰、调试方便等特点是软件模块化设计所具有的优点，所以采用模块化设计,GPS数据接收模块、单片机模块、LD模块和实时显示模块是软件程序设计的四个组成部分。程序的设计思路是GS模块接收信息,然后向单片机发送固定格式的数据，单片机通过串口接收数据，并对数据进行解析,最终实现在LCD显示屏上显示时间、经纬度和高度等信息。详细源代码见附录。（2）模块化软件设计1.G接收模块设计首先在搜索卫星时显示“华水课程设计”、“江涛01412712”和“GP显示项目”，然后进行识别判断GP模块收到的信息是否完成发送给单片机的操作,若有信息发送给单片机,但接收到的信息我们并不是全部需要,所以需要进行识别

11、判断相应语句的操作，然后把需要的信息存入到GPM语句中。GPS接收模块程序流程图如图3-1所示。 图3-1GPS接收模块流程图2. 单片机模块设计GPS模块接收到数据信息后,需要把信息传送到单片机，单片机经过分析以及对数据信息进行筛选处理,然后送到液晶显示屏实时显示相应的位置信息,具体主要通过两个界面显示。单片机模块程序设计流程图如图-2所示。 图3-2 单片机模块流程图3.显示模块设计GPS模块接收信息后,把信息传送给单片机,单片机首先对数据进行筛选和处理等操作，然后就可以把信息送到液晶显示模块,就实现了在液晶显示屏实时显示当前位置我们所需的信息。液晶显示屏主要分为两个界面显示，界面一实时显

12、示当前的日期、时间和经纬度信息，界面二实时显示当前所处位置的速度、航向、高度和海拔。显示模块程序设计流程图如图3所示。 图3 显示模块流程图四、系统调试与结果（一)硬件调试检测电路设计和工艺设计等方面的故障是硬件调试的主要任务。1. 检查电路设计中所有元件的焊接以及引脚是否有故障。首先用万用表逐个检查焊点，目的是检测是否出现短路和断路故障。然后接入电源，观察电源指示灯的工作状态,硬件电路加入电源指示灯可以方便的检测硬件电路焊接是否正常。 2 进行仿真操作。用单片机控制仿真操作,目的是用来检查系统所涉及的接口是否达到设计的要求。 把程序下载到单片机上。利用Keil软件,将已经完成的程序进行选择生

13、成头文件的操作,然后把文件下载到S89C5单片机。 检查单个模块。通过下载51单片机自带的程序到单片机,然后查看液晶显示屏（LCD1286）的显示情况判断单个模块是否工作正常。（二）软件调试软件调试时我们是使用Kil软件进行仿真和调试,可以检查程序是否出错,而且同时可以纠正程序的错误,若硬件设计有问题,就可以检查出硬件的故障然后我们就可以进行修改。因为程序设计是模块化的，所以在调试时可以逐个模块进行调试,若模块调试结果正常，就可以进行整个程序的调试。尤其注意查看各个模块的语法正确而参数设计不正确的情况。1.检查已经编译完成的LCD（1864）液晶显示模块程序,查看液晶显示屏能否正常显示。.检查

14、已经编译完成的GP模块程序,查看液晶显示屏显示的信息和预设结果的差距进而修改GP接收模块程序。.运行整个程序,观察液晶显示屏的结果是否实时显示当前位置我们所设想的信息,通过显示效果进行相应的软硬件修改。(三）设计结果软件调试初各个模块工作正常,但一旦运行整个程序，液晶显示屏在GS搜索卫星界面后出现乱码，通过多次的调试和检测，原来是晶振不符合要求,更换晶振后，再次进行调试和检测，最终液晶显示屏显示了预想的结果，即实现了实时显示当前位置的日期、时间、纬度、经度等信息。调试结果初始化界面如图41所示。 图-1初始化界面把当前位置液晶显示屏显示的信息与谷歌地图显示的位置信息进行对比，日期、时间非常精确

15、，但经度与纬度出现了误差。究其原因：一是由于本次设计所采用的GP接收模块精度并不高,不能进行精确定位接收;二是在实验中不可避免会受障碍物、天气等因素的干扰,试验环境并不理想；三是在谷歌地图中我们手动点选的位置没有和PS测量位置达到同步。但是误差是在误差范围内，我们是可以接受的。所以本次设计是有意义的，可靠的。即实现了实时显示当前位置的数据信息。界面一和二显示结果如图-2,5所示。 图4-2 界面一显示结果 图3 界面二显示结果五、总 结本次课程设计以单片机为控制核心，控制GPS接收模块，PS模块把接收到的信息传送给单片机,单片机把数据信息送到液晶显示屏显示，实现实时显示当前位置的数据信息。通过

16、完成本次的课程设计,做到了单片机的理论知识和实践相结合。我们在初学习单片机时,曾把精力主要放在学习单片机的内部结构上。可想而知,学起来非常痛苦。实践证明，这不是正确的方法,我们应该把精力放在单片机的应用上，在掌握应用过程中我们发现也逐步掌握了单片机的内部结构,也学会了充分地利用了单片机的资源。通过学习单片机知识，进而了解了计算机的原理和结构。计算机的功能主要体现在控制功能上,比如现在流行的智能家居领域也是单片机控制功能的体现。经过本次的单片机课程设计，不仅学习了GPS接收模块的知识、单片机和液晶显示模块相关知识，也提高了自己的焊接能力,使自己明确了拿到一个课题自己应该从哪着手去做,使自己有明确

17、的系统设计思路，也懂得了当实验结果不理想时，该如何去纠错,如何去寻找问题，解决问题。参考文献1数字电子技术基础/岩石主编;清华大学电子学教研组编.版.北京：高等教育出版社，006.2模拟电子技术基础童诗白,华成英主编;清华大学电子学教研组编.4版-北京：高等教育出版社，206.53潘谈.基于STC89C5芯片的小型GS船舶航迹仪的设计J.舰船科学技术，2014,(12):12-127.4杜俊,董松.基于单片机的S定位系统的设计与实现.甘肃科技，2016,（1):25-27.张亮红，刘文怡,王红亮.基于单片机的GPS定位系统的设计与实现电子器件,0,（5):11711.6谭昕.基于单片机的G导航

18、装置分析J.中国新通信,2015,(18):115.7刘颖.基于单片机的GS导航装置的设计研究J.科技展望,015,（1）:158高芳单片机在GS系统中的应用电子制作，2013,(19)：59Guan Long.Designf PS bse on Snge Chip MicroouterJransech期刊,2012：2122195附录系统设计部分代码:Mic/=/ 工程名称：GPS模块测试程序/ 文件名称: man./ 功能描述：GPS模块接收定位信息,在CD上显示/ 组成文件：mai.cC.c GP.dspl.c 头文件: CDh GP. splay.h/ 程序分析：GP模块通过串口向单片

19、机发送固定格式的数据/ 单片机的串口接收到数据后，进行解析,在LD上显示/ 定位信息包括：日期时间,经纬度，速度，角度,高度 /=#inc #include #includenclude Ph#nclde LC.h#includeisplayhbitled = P; /接收数据指示灯sbt led= P24; /GPRC数据有效指示灯sbit ld3 P25; /GPGA数据有效指示灯#defne E_YES led = 0#defne RV_NO led1 = 1#dfine RM_YES ld2= 0#dfne RMC_O le2 1dfn GGA_YES led3 = 0dene G_N

20、O led3 =1ha da rev_bf80; /接收缓存uhar xdta re_start = ; /接收开始标志uhar ta rev_st =0; /接收停止标志ucarxdtgpfla = 0; /GP处理标志ucar xdata hn_ae = 0; /换页显示标志uch xdaa nm = ； /xtr GP_IN GP; /在display.c中定义,使用时要加extenuchrcoe if 华水江涛 ；vo Uar_Iit(oid)TMOD = 0x21;/0101CON=0; H0=0x3;T0=0b0; TH=0xfd; /T=0xd; /1=; /开启定时器1REN=

21、1; /允许接收数据 S=0； SM=1;TI=0； RI=0； EA=； /开总中断 E=1; /串口1中断允许 ET0 =1； /定时器1中断允许*主函数 */voi min(vid) urerror_nu=0;UaInt（)； /初始化串口 c_nit(）; 初始化LCGP_Init(）; /初始化PS rv_so=0； EV_NO； while（1) （） 如果接收完一行 TR0 = ； /开启定时器 REV_YE; f（change_page% 2 = 1) /换页 if (PS_Gas(v_bu, &P) /解析GPGGA GGES; GPDisplayTwo()； /显示第二页信

22、息 ror_num 0； gps_fla 0； vstp= 0; REV_; else errom+; f (ero_nm= 20) /如果数据无效超过2次 GGA_NO; eror_num= 20; GPS_Init()； /返回初始化 psf = 0; ev_sto = ; REVO; ese if （_MPase(rev_bu， &S) 解析GPRM RC_YES; GP_DispayOe()； 显示GS第一页信息 err_num= ； gps_flag =； retop = ; led ; el error_num+; f (rum = ) /如果数据无效超过0次 MC_NO; ero

23、r_nm =20; GPS_t(); /返回初始化 gs_flag = 0； rev_o ; REV_NO; /定时器0服务函数void imr0(vod） interrup1staticua cn = 0；H0 0x3; TL0 =0b; count+; f(con= 2） /2*秒钟 count = 0； chnge_pge； 换页 if (hangepge = 10) chngepage = 0;/串口接受中断服务函数d Uart_ceve（vid)inerupt uchar ch;ES ; le1 = led1; if (RI） = SF; if(c =$) &(gs_flag = 0）) /如果收到字符$，便开始接收 rev_sart =1; rsop = 0; f(rv_star = 1) 标志位为1,开始接收 rv_bufnu+ c; /字符存到数 组中 if (ch =n) /如果接收到换行 rvbnu = 0; revsat=; re_so 1；gps_fa ; num 0; R= 0; /RI清0，重新接收 ES= 1; =GPS.c#includ GPS.hiclud LCDh#includ ca