基于单片机的gps定位系统设计毕业论文

基于单片机的gps定位系统设计毕业论文内容摘要：

输给液晶现实器进行显示。 液晶显示模块 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做比较的话，不仅硬件电路结构简洁，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块， LCD1602 的程序流程图如图 所示。 L C D 初始化开始清显示 R A M 区置显示行初值 ， 显示指针指向第一行待显示数据送入缓冲区预设数据显示在指定区域中调整指针 ， 指向 L C D 的下一行显示结束否结束YN 基于单片机的 GPS 定位系统设计 7 图 LCD1602 的程序流程图 采用 LCD1602 液晶显示模块可以很好的显示由 GPS 模块接收采集到的信息，使观察者可以清晰的得到信息内容，而且该模块低功耗、价格便宜、体积小，适合于本设计的要求。 GPS 模块 当 GPS 接受信号后，保护现场，改变正在工作状态，或者刚开始工作的状态，判断是否接受中断为 1，在程序设计中，非零即为真，然后清除上一次的中断标志，接受单片机中缓存区的数据，进入程序运作区， GPS 接收程序流程图如图 所示 保护现场改变工作寄存器接收中断为 1清中断标志从接受缓存区读数据是 G P M R C接收终端为 1接收数据恢复现场NYYYNNY 图 GPS 接 收 程序流程图 基于单片机的 GPS 定位系统设计 8 3 GPS 定位系统 硬件设计 Keil软件介绍 KeilC51 是美国 Keilsoftware 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统。 该编译软件具有具有庞大的库函数，同时据有功能强大的集成开发工具，对开发者而言是很好的开发工具，经过 Keil 编译出来的语言据有很好的可读性，其他不懂 keil 的编译人员只要看一下使用 keil 编译出来的代码很容易就能理解里面写的内容，同时该编译软件编译出来的代码具有很好的移植性，代码编译效率大大提高。 Keil 的版本目前是 V7 版本，他是很优秀的 8051C 编译器。 安装 Keil 对系统的要求比较低，一般的 windows 系统就可以了。 安装过程也很方便，依照软件安装过程的提示完成安装即可 [17]。 KeilC51 软件的集成编写时在 Vision2 编译环境下进行的。 Vision2 是一个标准的 windows 应用程序，它是 C51 的一个集成软件开发平台，具有源代码编辑、项目管理、程序生成器等功能，操作方便是开发者的首选工具软件。 Vision2 提供以下特性帮助用户快嵌入式应用的开发过程。 1 用户可定义密码序列的全功能编辑器； 2 将外部程序加入下拉式菜单的应用管理器； 3 创建和保存项目的项目管理器； 4 汇编编译和连接应用程序的集成程序生成工具； 5 所有环境的对话框和开发工具设置。 （ 1） C51 编译器和 A51 汇编器 源代码包括 uVision2 创建并编译或 C51 汇编 A51。 编译器和汇编程序从源代码生成可重定位的目标文件。 KeilC51 ANSIC 语言编译器完全符合标准要求，对 C 语言的所有标准功能支持。 此外， 8051 种结构的几个特点，直接支持添加到里面。 keila51 宏汇编程序支持所有 8051 及其衍生系列指令集。 （ 2） LIB51 库管理器 在汇编器和编译器编译 成功后生成的目标文件中， LIB51 允许它们创建自己需要的目标库文件，如果连接器需要处理一个库的时候，它自己调用这个库，基于单片机的 GPS 定位系统设计 9 库中封存的是这个模块的内容，连接器进行访问的时候 LIB51 库为其提供所需要的内容，提高访问效率，同时提高安全性能。 （ 3） BL51 连接器 /定位器 该连接器 BL51/定位器使用库和绝对地址生成由编译器或汇编的目标模块目标模块提取的目标模块。 目标模块或文件包含不重的代码和数据的绝对地址 定位。 所有代码和数据被放置在一个固定的存储单元的容器。 此绝对地址目标文件可以用来写 EPROM 或其它 存储装置，或者由的 uVision2 调试仿真器使用的用于仿真和调试测试程序。 （ 4） Vision2 调试器 Vision2调试器的源代码级调试器是一种理想的，快速和可靠的调试器调试。 该调试器包含一个高速模拟器，可以模拟整个 8051 系统，包括片上外设和外部硬件。 当设备从设备库中选择，该装置的功能被自动配置。 用 Keil C51 编译器的过程 Vision2 包含项目经理，可以使 8051 应用系统。 要创建一个应用，需要按下列步 骤进行操作。 启动 Vision2，创建一个项目文件并从器件库中选择一个器件。 新建一个源文件并把它加入到项目中。 增加并配置选择的期间的启动代码。 ④ 针对目标硬件设置工具选项 （ 5） 编译项目并生成可以编程 PROM 的 HEX 文件。 编译后， C51 编译器产生一个列表文件。 文件中包含源代码、指示信息、汇编清单和字符表。  C51 编译器产生行号，编译时的时间和日期； 编译器的运行和产生的目标文件的信息被记录在案； 列表文件在每个源 代码前没包含行号和 {}的嵌套层数； ④ 如果错误或可能错误的代码存在，一个错误或警告信息将显示出来； ⑤ 选择在 μVision2options for tagetlisting 中的 Assembly code 代码指示选项，将在列表文件的汇编代码处加入源代码所在的行号； ⑥ 存储器一览表提供了 8051 存储器占用信息； ⑦ 程序中的错误和警告总数包括在文件的结尾处。 基于单片机的 GPS 定位系统设计 10 GPS 定位系统硬件设计 IAP15W4K58S4 单片机 IAP15W4K58S4 是一种集上电复位、看门狗、电压监控和 EEPROM 四种功能于一身的可编程控制电路，有助于简化应用系统的设计。 （ 1）上电复位 当电力被加入时，内部上电复位电路被激活，使得复位销是有效的。 可避免在系统中的微处理器在欠压或不稳定振荡 器的情况下的情况下的信号。 如果VCC 超过设备的极限 VTRIP，电路会释放复位后 200ms 的延迟，让系统开始工作。 （ 2）低电压检测 当工作时， IAP15W4K58S4 上 VCC 电压监控，如果电源电压下降到预先设定的最小电压时，系统将执行重置，这样可以有效地解决上述微处理器断电或断开。 后的 RESET 被确认，直到电压下降到低于 1V RESET 信号将保持有效。 而当 VCC 返回并超过 VTRIP 为 200ms，系统再次开始工作 [17]。 （ 3）看门狗定时器 看门狗定时器由 WDI 输入监视来监视微处理器的激活。 由于微处理器必须定时触发 CS / WDI 引脚用于有效避免复位信号被激活和复位电路，使引脚 CS / WDI 必须在看门狗超时的终止是由高向低信号触发。 按键模块设计 键盘是人机对话的纽带，操作人员可以通过键盘输入数据和命令。 键盘可分为非编码键盘和编码键盘两种，前者用软件来识别输入键和产生代码，后者则用硬件来识别输入键和产生代码，按键模块电路图如图 所示。 按键液晶显示模块 51 系列单片机与液晶模块的接口方式有两种，一种为直接访问方式，一种为间接控制方式。 直接访问方式就是将液晶显示模块作为存储器或 I／ O 设备对待，直接挂在单片机总线上，单片机以访问存储器或 I／ O 设备的方式操作液晶基于单片机的 GPS 定位系统设计 11 显示 模块。 间接控制是单片机通过软件模拟液晶工作时序的方法实现与液晶显示模块的连接。 本设计采用直接访问方式，硬件连接图如图 所示： 图 按键模块电路图 图 1602LCD 连接电路图 基于单片机的 GPS 定位系统设计 12 GPS 模块 根据总体设计方案，基于单片机的 GPS 硬件设计主要由 GPS 信号接收部分（ SERF NEO6 GPS信号接收模块）、控制芯片 IAP15W4K58S4 单片机、显示部分 1602LCD液晶显示模块、电平转换电路这几部分构成。 GPS 应用 结构框图如 图 所示。 图 GPS 应用 结构框图 SERF NEO6 GPS 信号接收模块 该设计中 GPS 信号接收模块所选用的是 SERF NEO6 GPS 接收模块，该模块是由深圳市瑟孚电子有限公司所生产。 模块具有 12 通道并行接收能力，所接收的 GPS 信号属于民用频段的 L1 信号（ ），在没有 SA 干扰的情况下平均定位误差为 8 米，动态速度误差为 米 /秒，信号灵敏度更是高达－150dBm，冷启动定位时间为 52 秒，热启动时间为 34 秒，重新定位时间仅仅需要 10 秒。 单片机串口 TXD、 RXD 分别与 NEO6 的 RXA、 TXA 进行连接，用于对NEO6 进行设置后，采集 NEO6 的 GPS 定位和时间信息。 EN 引脚为校准器使能端，接单片机的 ，通过其选用校准器（上电或低电压时启用，在 到VCC 之间禁用）。 BOOT 引脚为模块启动端口，与单片机的 相连 ,VCC 复位时模块启动进入特殊调试模式。 硬件连接图如图 所示。 图 NEO6 GPS 信号接收电路图 基于单片机的 GPS 定位系统设计 13 稳压电路模块 稳压电源电路如图 所示。 采用集成稳压器 LM7805， C C2 分别为输入端和输出端滤波电容；输入电压 Vin 引脚可直接接入电源， 稳压器 2 脚接地，输出电压 Vout 引脚即可为整个系统提供稳定的 5V 电压。 图 LM7805 稳压电源电路 基于单片机的 GPS 定位系统设计 14 4 基于单片机的 GPS 定位系统的实现 硬件部分的实现 在电路焊接中，各个子模块焊接完成的程度会直接影响整个电路的运行效果，电路焊接中，焊接的顺序和方法都是极为重要的，所以在要注意以下几点。 呈圆焊接顺序：元器件装焊顺序依次为：电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管，其他元器件为先小后大。 焊接时，要使焊点的周围都有锡，将其牢牢焊住，防止虚焊。 在焊接圆形的极性电容时（一般容值较大），其电容器的引脚分长短长脚应对应 “+”号所在的孔。 芯片在安装前最好先两边的针脚稍稍弯曲，使其有利于插入底座对应的插口中。 调试的过程如下。 （ 1）离线检查 使用万用表，根据电子元件的电路图是否连接正确，检查数据总线，地址总线和控制总线是短路故障。 需要特别保护芯片，先与潜在（或电源）插座进行了检查确定正确的插入测试芯片。 检查硬件电路是否正常，微控制器的时钟电路，通过检测 ALE信号，以确定是否所说的晶体的正常操作。 （ 2）电源检查 加入电力之后，检查每个插头销的电 势，并且通常检查 GND和 VCC之间的电位，如果 5V。 如果有一个高的压力，在线仿真器的调试，会损坏模拟器，有时集成块热损伤的应用系统。 在线仿真必须由仿真，示波器装置有所发展，等等。 这些工具对于单片微机开发的最基本的工具。 信号线是 IAP15W4K58S4和外部装置之间的链路，如果信号链路错误或失时，那么将导致外围电路的读写错误。 信号线 IAP15W4K58S4单片机划分为读写信号线，芯片选择信号线，行时钟信号，外部程序存储器读选通信号（ PSEN），地址锁存信号（ ALE），复位信号和几大类。 大多数这些信号是脉冲信号，用基于单片机的 GPS 定位系统设计 15 于与示波器（这里指的是一般示波器）与传统方法的脉冲信号是难以观察到，必须采取一些措施观察。 应该利用软件编程的方法来实现。 在焊接好电路板后就开始对电路部分进行测试，首先在 IAP15W4K58S4上写了一个可让液晶屏显示数字的小程序，可是通电后发现液晶屏除了背光点亮（通电后就会亮），根本没有显示。 在检查电路的过程中首先怀疑有可能电路连接有问题，使得单片机没有工作，后用万用表测量晶振两脚，发现起振电压正常，说明单片机正常工作。 后又怀疑单片机 P0口数据电缆和液晶屏没有连接好，又用万用 表测试，结果都连接良好。 经过分析后觉得这个问题不应该出在液晶屏和单片机上，而有可能是在一些辅助器件上发生了问题，果然经过检查后发现液晶模块对比度调节电阻（ 5K）有问题，电阻始终很大且无法调小（始终在 1K以上），后更换一个同型号可变电阻，问题解决。 软件的烧录与调试 当电路板经过电子工艺加工完成之后并排除基本的硬件故障以后，便进入了系统软件调试阶段，调试大体可以分为以下几步。 (1) 对各个模块的程序进行编译、调试，逐个排除错误。 (2) 整体调试，结合程序流程图与系统资源的分配，修改程序直到实现系统总体功能。 在调试软件的时候用到了串口调试软件辅助软件的调试，并且通过电脑的串口成功的向单片机发送了模拟的 GPS 数据，单片机也成功接收并且液晶屏也有了显示，后为了进一步的调试软硬件便使用了 GPS 信号接收模块向单片机发送地理数据，结果这时液晶屏却没有了显示，开始以为是使用串口调试软件模拟 GPS 输出数据格式有误，所以造成了使用真正的 GPS 模块接收数据。