苏州市职业大学基于51单片机的GPS定位系统的设计.doc

1、苏 州 市 职 业 大 学实习（实训）报告名称 基于 51 单片机的 GPS 定位系统的设计2013 年 6 月 24 日至 2013 年 6 月 28 日共 1 周院 系 电子信息工程学院 班 级 学 号 姓 名 院 长 系 主 任 指 导 教 师 苏 州 市 职 业 大 学实习（实训）任务书名 称： 基于 51 单片机的 GPS 定位系统的设计 起讫时间： 2013 年 6 月 24-2013 年 6 月 28 院 系： 电子信息工程学院 班 级： 11 通信技术 1 指导教师： 院 长： 一、实习（实训）目的和要求1、掌握液晶显示模块与单片机接口及编程方法。2、掌握 8250 工作原理及

2、编程控制。3、了解 GPS 定位原理，学会使用 GPS 接收系统，掌握 NMEA-0183 数据格式。4、在液晶屏上显示接收到的 GPS 定位信息，显示纬度、经度、高度、时间、定位有效信息。二、实习（实训）内容图 1 系统总体结构图1、根据图 1，连接各部分功能模块实验连线，并设置各模块功能。2、利用 keil 3 编写运行实验程序 GPS.ASM，完成规定功能。3、观察实验箱上液晶屏上 GPS 信息显示。GPS 信号处理8250 串并转换CPU LCD显示TXDRXD总线GPS 天线三、实习（实训）方式 集中 分散 校内 校外四、实习（实训）具体安排1、指导教师概述系统功能、结构以及工作原理

3、，说明安全注意事项、实训报告书写规范。-2 课时2、了解 EL-MUT-III 型单片机实验箱、8051CPU 模块以及 GPS 扩展模块的结构和主要功能。-2 课时3、根据设计要求，连接各个系统模块。-2 课时4、利用 keil 3 编写软件程序。-6 课时5、系统调试并记录测量数据。-4 课时6、完成实训报告。-6 课时7、指导教师逐个检查实验并收实训报告。-2 课时五、实习（实训）报告内容1、系统概述2、系统结构（硬件电路、软件设计）3、测试结果及分析4、实验总结5、参考文献目录第一章 51 单片机概述 11.1 单片机概述 11.2 51 单片机系统结构组成及功能 .11.2.1 51

4、 单片机组成结构 .11.2.2 AT89S51 各引脚功能介绍 .21.2.3 51 单片机主要部件及其功能 .31.3 8255 可编程接口芯片 .51.3.1 8255A 可编程接口的结构 .61.3.2 8255A 的引脚介绍 .61.3.3 8255A 的工作方式 .71.3.4 8255A 的控制寄存器 .81.3.5 8255A 可编程芯片程序编写应用实训 .91.4 8250 可编程接口芯片 .121.4.1 8250 的初始化 .121.5 液晶显示器 131.5.1 液晶显示器的功能 13第二章 GPS 定位系统简介 .152.1 GPS 定位系统的基本原理 .152.2

5、GPS 模块定位流程 .152.3 GPS 模块的主要技术参数 .162.4 NMEA-0183 数据格式 .16第三章 硬件连接电路 173.1 基于 51 单片机的 GPS 定位系统设计 173.2 GPS 和单片机、LCD 的接口连接电路 1. GPS 硬件连接原理图 .183.3 GPS 模块管脚说 明 .19第四章 软件设计 204.1 软件设计流程 204.2 GPS 接收的信息及数据显示 .22第五章 实训总结 26参考文献 27第一章 51 单片机概述1.1 单片机概述单片机一词最初源于“single Chip Microcomputer”，简称 SCM。在单片机诞生时，因为它

6、的组成与原理都基于计算机，所以 SCM 是一个准确的、流行的称谓。随着 SCM 在技术上、体系结构上的不断进步，使其控制功能不断扩展，它的主要作用已不是计算，而是控制。国际上也逐渐采用“MCU” （Micro Controller Unit） ，即微控制器来代替 SCM，形成了单片机界公认的、最终统一的名词。单片机是微型机的一个主要分支，它在结构上的最大特点是把 CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和基本工作原理而言，一块单片机芯片就是一台计算机。其内部总线包括地址总线（AB） 、数据总线（DB） 、控制总线（CB） 。Intel 公司在 M

7、CS-48 基础上推出了完善的、典型的 MCS-51 单片机系列。80C51 系列单片机是在 MCS-51 系列单片机的基础上发展起来的。1998 年以后，80C51 系列单片机又出现一个新的分支，称为 AT89 系列单片机。AT89 系列单片机的引脚和 80C51 是样的，所提，用 AT89 系列单片机取代 80C51 时，可以直接进行代换，新增加型号的功能是向下兼容的，并且有些型号可以不更换仿真机。在 89 系列中，AT89C51（AT89S51） 、P89C51、STC89C51、W78E51 都是与 MCS-51系列的 80C51 兼容的型号。1.2 51 单片机系统结构组成及功能AT

8、89S51 单片机与 Intel 公司的 MCS-51 单片机系列的 80C51 型号单片机在芯片结构与功能上基本相同，外部引脚完全相同。主要不同点是 89 系列产品中程序存储器全部采用快擦写存储器，简称闪存。AT89S51 单片机与 AT89C51 单片机主要不同点是增加了 ISP 串行接口（可实现串行下载功能）和看门狗定时器。AT89S51 仅是一块芯片，但它包括了构成计算机的基本部件，因此可以说它是一台简单的计算机，但是它的主要作用是控制，所以又成为微控制处理器。1.2.1 51 单片机组成结构AT89S51 单片机集成了一台微型计算机的各个主要部分。其中主要有 CPU、存储器、可编程

9、I/O 口、定时/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下图为 AT89S51 单片机的基本组成功能图：图 1-2-1 AT89S51 单片机的基本组成功能图图中的 P0、P1、P2、P3 为 4 个可编程 I/O 口，TED、RXD 为串行口的输入、输出端，以上各部分通过总线相连。AT89C51/AT89C51 与 AT89S51/AT89S51 在结构上的主要不同点是没有看门狗、双 DPTR 和 ISP 端口。在 AT89S51 单片机内部除了有 CPU、RAM、ROM 和定时器、串行口等主要功能部件外，还有驱动器、指令寄存器、锁存器、地址寄存器等辅助电路部分。1.2.2 AT89S5

10、1 各引脚功能介绍图 1-2-2 AT89S51 引 脚 图1. VCC：AT89S51 电源正端输入，接+5V。2. VSS：电源地端。3. XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。4. XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。5. RESET：AT89S51 的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51 便能完成系统重置的各项动作，使得内部

11、特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址 0000H 处开始读入程序代码而执行程序。6. EA/VPP：“EA“为英文“External Access“的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部 EPROM 中）来执行程序。7. ALE/PROG：ALE 是英文“Address Latch Enable“的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S51 可以利用这支引脚来触发外部的 8 位锁存器（如74LS373） ，将端口 0 的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为 AT89S51 是以多工的方式送出地址及数据。平时在

12、程序执行时 ALE 引脚的输出频率约是系统工作频率的 1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入8. PSEN：此为“Program Store Enable“的缩写，其意为程序储存启用，当8051 被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0） ，会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到 EPROM 的 OE 脚。9. P0P3 在 1.3.3 节有详细介绍。1.2.3 51 单片机主要部件及其功能1. 中央处理器（CPU）中央处理器是单片机最核心的部分，主要完成运算和控制功能，这一点与通用的微处理器基本相同，只是它的控制功能更强。80C51 系列的 CPU 是一个字长为 8 位的

13、中央处理单元，它对数据的处理是按字节为单位进行的。在执行程序中起关键作用的是。CPU 的主要由运算器与控制器这两大部分组成。.控制器控制器是用来统一指挥和控制计算机工作的部件，它的功能是接收来自存储器中的逐条指令，进行指令译码，并通过定时和控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部控制信息及 CPU 外部所需控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的各种操作。它由指令部件、时序部件、操作控制部件等三部分组成。指令部件由 16 位程序计数器 PC、8 位指令寄存器、8 位指令译码器等组成。.运算器运算器是用于对数据进行算术运算和逻辑操作的执行部件，包括算术/逻辑部件 ALU、累加器 AC

14、C、暂存寄存器、程序状态字 PSW、通用寄存器、BCD 码运算调整电路等。2. 数据存储器（内部 RAM）数据存储器用于存放变化的数据。在 80C51 单片机中通常把控制与管理寄存器（简称专用寄存器）在逻辑上划分在内部 RAM 中，因为其地址与 RAM 是连续的。AT89S51 单片机中数据存储器的地址空间为 256 个 RAM 单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面的 128 个，后 128 个被专用寄存器占用。片内数据存储器为 8 位地址，寻址空间为 00HFFH。AT89S51 片内供用户使用的 RAM 为片内低 128 字节，地址范围为 007FH，对其访问可采用直接寻址和间

15、接寻址的方式。其中 80HFFH 为特殊功能寄存器 SFR 所占用的空间。.低 128 字节 RAM低 128 字节 RAM 分为三个部分。其中 001FH 地址空间为通用工作寄存器区，20H2FH 地址空间为位寻址区，30H7FH 地址空间为用户 RAM 区。.特殊功能寄存器 SFR特殊功能寄存器 SFR 主要用于管理片内和片外的功能部件（指定时器、中断系统以及外部扩展的存储器、外围芯片等） 。SFR 主要包括：累加器 ACC、寄存器 B、程序状态字 PSW、堆栈指针 SP、数据指针寄存器 DPTR、端口 P0P3、中断优先级 IP、中断允许 IE、定时器/计数器方式 TMOD、定时器/计数

16、器控制TCON、定时器/计数器 0/1、串行控制 SCON、串行数据缓存器 SBUF、电源控制PCON 等。3. 程序存储器（内部 ROM）程序存储器用于存放程序和固定的常数。通常采用只读存储器，只读存储器有多种类型，89 系列单片机中全部采用了闪存，51 单片机内部配置了 4KB 闪存。 通过片外 16 位地址线可扩展到 64KB，两者是统一编址。在 AT89S51 中，程序存储器有 6 个入口地址：0000H：51 系列单片机上电复位后，PC=0000H，程序将自动从 0000H 开始执行指令。0003H：外部中断 0 入口。000BH：定时器 0 溢出中断入口。0013H：外部中断 1

17、入口。001BH：定时器 1 溢出中断入口。0023H：串行口中断 1 入口。4. 定时/计数器定时/计数器用于实现定时和技术功能。51 单片机中有 2 个 16 位的定时/计数器。并以其定时或计数结果对计算机进行控制。定时时靠内部分频时钟频率计数实现，做计数器时，对 P3.4（T0）或 P3.5（T1）端口的低电平脉冲计数。5. 并行 I/O 口并行 I/O 口主要用于实现与外部设备中数据的并行输入/输出，有些 I/O 口还具有其他多种功能。51 单片机共有 4 个 8 位的 I/O 口（P0、P1、P2、P3）以实现数据的输入输出。P0P3 是 AT89S51 单片机与外界联系的 4 个

18、8 位双向并行 I/O 端口。.P0 口是一个真正的双向口，它的每一位都具有输出锁存、输入缓冲和悬浮状态，这 3 种工作状态。P0 口既可做 I/O 端口使用，也可做地址/数据总线使用。.P1 口除作为一般的 I/O 端口外，某些位还具有第二功能：T2、T2EX、MOSI、MISO、SCK。.P2 口除作为一般的 I/O 端口外，在具有片外并行扩展存储器的系统中，P2 口通常作为高 8 位地址线，P0 口分时作为低 8 位地址线和双向数据总线。.P3 口除作为一般的 I/O 端口外，其各位增加了第二功能：RXD、TXD、 、T0、T1、 、 。0INT1WRD6. 串行口AT89S51 有一个

19、 UART 全双工异步串行口，用以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为移位器使用。RXD（ P3.0）脚为接收端口，TXD（P3.1）脚为发送端口。AT89S51 还有一个 ISP 全双工同步串行口，用于实现串行在线下载程序。7. 时钟电路时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。AT89S51 单片机 CPU 执行指令的一系列动作都是在统一的时钟脉冲控制下进行的。为了便于CPU 时序进行分析，人们按指令的执行过程规定了时钟周期、机器周期、指令周期。.振荡周期定义为时钟脉冲频率的倒数，又称为时钟周期。.机器周期是指完成一

20、个基本操作所需要的时间称为机器周期。80C51 系列单片机的一个机器周期等于六个状态周期，即 12 个时钟周期。.指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。8. 中断系统中断系统的主要作用是对外部或内部的中断请求进行管理和处理。AT89S51的中断系统主要由几个与中断有关的特殊功能寄存器、中断允许、顺序查询逻辑电路等组成。AT89S51 单片机共有 5 个中断源，其中 2 个外部中断源 和0INT、 ，3 个内部中断源，即 2 个定时/计数中断和 1 个串行口中断。1INT1.3 8255 可编程接口芯片目前已生产了多种可编程接口芯片，如，可编程芯片 8155、8255、计

21、数/定时器 8253、可编程串行接口 8250、可编程中断控制器 8259 等。8255 是 Intel 公司生产的可编程并行 I/O 接口芯片，有 3 个 8 位并行 I/O口。具有 3 个通道 3 种工作方式的可编程并行接口芯片（40 引脚） 。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255 可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。1.3.1 8255A 可编程接口的结构8255 作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的 3 个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口 A、B、C 口。由于 8255 可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而 82

22、55 内部结构分为 3 个部分：与 CPU 连接部分、与外设连接部分、控制部分。1）与 CPU 连接部分根据定义，8255 能并行传送 8 位数据，所以其数据线为 8 根 D0D7。由于8255 具有 3 个通道 A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址 A、B、C 口及控制寄存器，故地址线为两根 A0A1。此外 CPU 要对 8255 进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下：（1）数据总线 DB：编号为 D0D7，用于 8255 与 CPU 传送 8 位数据。（2）地址总线 AB：编号为 A0A1，用于选择 A、B、C 口与控制寄存器。（3）控制总线 C

23、B：片选信号、复位信号 RST、写信号、读信号。当 CPU 要对 8255 进行读、写操作时，必须先向 8255 发片选信号选中 8255 芯片，然后发读信号或写信号对 8255 进行读或写数据的操作。2）与外设接口部分根据定义，8255 有 3 个通道 A、B、C 与外设连接，每个通道又有 8 根线与外设连接，所以 8255 可以用 24 根线与外设连接，若进行开关量控制，则 8255可同时控制 24 路开关。各通道的引脚编号如下：（1）A 口：编号为 PA0PA7，用于 8255 向外设输入输出 8 位并行数据。（2）B 口：编号为 PB0PB7，用于 8255 向外设输入输出 8 位并行

24、数据。（3）C 口：编号为 PC0PC7，用于 8255 向外设输入输出 8 位并行数据，当 8255 工作于应答 I/O 方式时，C 口用于应答信号的通信。3）控制器8255 将 3 个通道分为两组，即 PA0PA7 与 PC4PC7 组成 A 组，PB0PB7与 PC0PC3 组成 B 组。如图 7.5 所示，相应的控制器也分为 A 组控制器与 B 组控制器，各组控制器的作用如下：（1）A 组控制器：控制 A 口与上 C 口的输入与输出。（2）B 组控制器：控制 B 口与下 C 口的输入与输出。1.3.2 8255A 的引脚介绍8255A 共有 40 个引脚，采用双列直插式封装，引脚分布图

25、如下：图 1-3-2 8255A 引脚分布图各引脚功能介绍：.数据总线：D0D7、PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7，此 32 条数据线均为三态双向数据线。D0D7 与单片机数据总线连接，用来传送 CPU 与 8255A之间的命令与数据信息，PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7 分别与 A、B、C 三个口相对应，以实现 8255A 与外设之间的数据传送。.控制线： 、 、RESETRDW：读信号，低电平有效。当这个引脚输入为低电平，CPU 对 8255A 进行读操作。：写信号，低电平有效。当这个引脚输入为低电平，CPU 对 8255A 进行R写操作。RESET：复位信号，高电平有效。

26、当这个引脚输入为高电平，所有 8255A 内部寄存器都清零。.寻址线： 、A0、A1CS:芯片选择线，低电平有效。当这个引脚输入为低电平，表示芯片被选S中。A1、A0：地址线，用来选择 8255 内部端口。1.3.3 8255A 的工作方式8255A 具有 3 个相互独立的输入/输出通道端口，用+5V 单电源供电，有三种工作方式，即：方式 0（基本输入输出方式）：这种工作方式不需要任何选通信号。A 口、B 口以及 C 口的高 4 位和低 4 位都可以被设定为输入或输出。方式 1（选通输入/出方式）：在这种工作方式子下，A、B、C 三个口被分为两组。A 组包括 A 口和 C 口的高 4 位，A

27、组包括 B 口和 C 口的低 4 位。方式 2（双向选通输入/输出方式）：在这种工作方式子下，A 口为 8 位双向数据口，C 口的 PC3PC7 用来作为输入或输出的控制同步信号。1.3.4 8255A 的控制寄存器位操作制字的方式实现的。8255A 有 2 个控制字，分别为方式选择控制字和 C 口置/复位控制字。.方式选择控制字方式选择控制字的作用是选择 8255A 的工作模式，选择 3 个端口各位的工作状态是输入还是输出。它的格式如下图 1-4-4-1。例如，当将 83H（B）写入控制寄存器后，8255A 被编程为 A 口为方式 0 输出，B 口为方式 0 输人，PC7PC4 为输出，PC

28、3PC0 为输人。图 1-3-4-1 8255A 方式选择控制字格式.C 口置/复位控制字C 口置/复位控制字格式如下图 1-4-4-2。C 口具有位操作功能，把一个置/复位控制字送入 8255A 的控制寄存器，就能把 C 口的某一位置 1 或清零而不影响其他位的状态。例如，将 07 写入控制寄存器后，8255A 的 PC3 置 1；写入0EH 时，PC7 复位 0。图 1-3-4-2 8255AC 口置/复位控制字格式假设应用中要求 8255A 按工作方式 0 工作，A 口各位作为输入，B 口各位作为输出，C 口高 4 位作为输出，低 4 位作为输入。将 A 口数据存入 R1，则编程如下：M

29、OV DPTR，#0FF7FH ；指向控制寄存器地址MOV A，#B ；按要求设置控制字MOV DPTR，A ；控制字送入控制寄存器MOV DPTR，#0FF7CH ；指向 A 口地址MOV A ，DPTR ；取 A 口数据MOV R1，A1.3.5 8255A 可编程芯片程序编写应用实训1.源程序;8255A 的 PA0PA7 接发光二极管 L1L8；;PB0PB7 接开关 K1K8；;片选信号 8255CS 接 CS0NAME T7 ;8255A 实验一CSEG AT 0000HLJMP STARTCSEG AT 4100HPA EQU 0CFA0HPB EQU 0CFA1HPCTL EQ

30、U 0CFA3HSTART: MOV DPTR,#PCTL ;置 8255A 控制字，A、B、C 口均工作;方式 0，A、C 口为输出，B 口为输入MOV A,#82HMOVX DPTR,ALOOP: MOV DPTR,#PB ;从 B 口读入开关状态值MOVX A,DPTRMOV DPTR,#PA ;从 A 口将状态值输出显示MOVX DPTR,AMOV R7,#10H ;延时DEL0: MOV R6,#0FFHDEL1: DJNZ R6,DEL1DJNZ R7,DEL0JMP LOOPEND2.硬件连接.将 8255A 的 PA0PA7 接发光二极管 L1L8；.PB0PB7 接开关 K1

31、K8；.片选信号 8255CS 接 CS。硬件连接图如下：图 1-3-5-1 8255A 实训硬件连接图3.程序分析此程序是通过 B 口输入，A 口输出，当把开关 K1K7 按上去，则LED1LED8 灯全亮，如果按下开关 K1，则 LED1 灯熄灭，以此类推，8 个开关 K1K7 一一对应控制 LED1LED8 灯。如果改成从 A 口输入，B 口输出，当把开关 K1K7 按上去，则 LED1LED8 灯全亮，但是与上面不同的是，如果按下开关 K1，则 LED8 灯熄灭，按下开关 K2，则 LED7 灯熄灭，以此类推，8 个开关 K1K7 一一对应控制 LED8LED1 灯。则只需将下面一段程

32、序“MOV A,#82HMOVX DPTR,ALOOP: MOV DPTR,#PB ;从 B 口读入开关状态值MOVX A,DPTRMOV DPTR,#PA ;从 A 口将状态值输出显示”改写成“MOV A,#90HMOVX DPTR,ALOOP: MOV DPTR,#PA ;从 A 口读入开关状态值MOVX A,DPTRMOV DPTR,#PB ;从 B 口将状态值输出显示”对应的连接：.将 8255A 的 PB0PB7 接发光二极管 L1L8；.PA0PA7 接开关 K1K8；.片选信号 8255CS 接 CS。硬件连接图如下：图 1-3-5-2 8255A 实训硬件连接图1.4 8250

33、 可编程接口芯片8250 可编程接口芯片内部结构图：1.4.1 8250 的初始化. 设置波特率MOV AL ，80H 通信控制寄存器的 D7 = 1，为了寻址MOV DX ，3FBH 分频锁存器（除数寄存器）DLH、DLLOUT DX ，ALMOV AL ，60H 设波特率为 1200b/s ，分频次数 = /161200MOV DX ，3F8H = 0096 = 0060HOUT DX ，AL 先写低分频值到 DLL（3F8H）MOV AL ，0MOV DX，3F9HOUT DX，AL 再写高分频值到 DLH（3F9H）. 设置通信数据格式（对通信控制寄存器写入命令字）假定 7 个数据位，

34、1 个停止位，偶校验。MOV DX ，3FBHMOV AL ，1AHOUT DX ，AL 1.5 液晶显示器在单片机中，常用的显示器是 LCD 液晶显示器。LCD 显示器功耗低，显示清晰度高。液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB 线路板、背光源、结构件装配在一起的组件英文名称叫“LCD Module”，简称“LCM” ，中文一般称为“液晶显示模块” 。 液晶显示器件是一种高新技术的基础元器件，虽然其应用巳很广泛，但对很多人来说，使用、装配时仍感到困难。特别是点阵型液晶显示器件，使用者更是会感到无从下手特殊的连接方式和所需的专用设备也非人人了解和具备，故此液晶显示器件的用户

35、希望有人代劳，将液晶显示器件与控制、驱动集成电路装在一起，形成一个功能部件，用户只需用传统工艺即可将其装配成一个整机系统。 1.5.1 液晶显示器的功能用户通过用户命令调用 OCMJ 系列液晶显示器的各种功能。命令分为操作码及操作数两部分，操作数为十六进制。共分为 3 类 10 条。分别是：（以下所示取值范围分别为：2X8、4X8、5X10 的取值范围）.显示国标汉字命令格式： F0 XX YY QQ WW该命令为 5 字节命令（最大执行时间为 1.2 毫秒，Ts2=1.2mS） ，其中XX：为以汉字为单位的屏幕行坐标值，取值范围 00 到 07、02 到 09、00到 09YY：为以汉字为单

36、位的屏幕列坐标值，取值范围 00 到 01、00 到 03、00到 04QQ WW：坐标位置上要显示的 GB 2312 汉字区位码.显示 8X8 ASCII 字符命令格式：F1 XX YY AS该命令为 4 字节命令（最大执行时间为 0.8 毫秒，Ts2=0.8mS） ，其中XX：为以 ASCII 码为单位的屏幕行坐标值，取值范围 00 到 0F、04 到13、00 到 13YY：为以 ASCII 码为单位的屏幕列坐标值，取值范围 00 到 1F、00 到3F、00 到 4FAS：坐标位置上要显示的 ASCII 字符码.显示 8X16 ASCII 字符命令格式：F9 XX YY AS该命令为

37、4 字节命令（最大执行时间为 1.0 毫秒，Ts2=1.0mS） ，其中XX：为以 ASCII 码为单位的屏幕行坐标值，取值范围 00 到 0F、04 到13、00 到 13YY：为以 ASCII 码为单位的屏幕列坐标值，取值范围 00 到 1F、00 到3F、00 到 4FAS：坐标位置上要显示的 ASCII 字符码.清屏命令格式：F4该命令为单字节命令（最大执行时间为 11 毫秒，Ts2=11mS） ，其功能为将屏幕清空。.上移格式：F5令为单字节命令（最大执行时间为 25 毫秒，Ts2=25mS） ，其功能为将屏幕向上移 一个点阵行。.下移命令格式：F6该命令为单字节命令（最大执行时间为

38、 30 毫秒，Ts2=30mS） ，其功能为将屏幕向下移动一个点阵行。.左移命令格式：F7该命令为单字节命令（最大执行时间为 12 毫秒，Ts2=12mS） ，其功能为将屏幕向左移动一个点阵行。.右移命令格式： F8该命令为单字节命令（最大执行时间为 12 毫秒，Ts2=12mS） ，其功能为将屏幕向右移动一个点阵行。下图为显示窗口坐标关系：图 1-5-1 显示窗口坐标关系以上列表为汉字、ASC码显示屏幕坐标（ASC码 Y 坐标一点阵坐标为准） 。如显示图形点阵，则以 128*64（OCMJ4X8）或 128*32（OCMJ2X8）点阵坐标为准，可在屏幕任意位置显示。第二章 GPS 定位系统简

39、介2.1 GPS 定位系统的基本原理近年来，GPS 精密定位技术在我国已得到蓬勃发展。在我国，大地测量、精密工程测量、地壳运动测、资源勘察和城市控制网的改善等方面的应用及其所取得的成功经验，进一步展示了 GPS 精密定位技术的显著优越性和巨大潜力。GPS 定位的基本原理是空间后方交会，以 GPS 卫星与用户接收机天线之间的空间距离为基本观测量，根据已知的卫星瞬时坐标来确定用户接收机所在的点位，即待定点的三维坐标（x，y，z）GPS 定位分为伪距测量和载波相位测量两种。每颗 GPS 卫星时刻发布其位置和时间数据信号，用户接收机可以测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟，根据信号传输的速度可以计算出接

40、收机到不同卫星的距离。同时收集至少 4 颗卫星的数据时，通过变频、放大、 滤波等一系列处理过程,实现对 GPS 卫星信号的跟踪、锁定和测量,从而产生计算位置的数据信息(包括：纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向、卫星状况等),经由 I/O 口输出串行数据。GPS 定位方法:静态定位和动态定位、绝对定位和相对定位、差分定位。2.2 GPS 模块定位流程.搜索可用卫星，接收卫星信号，与卫星信号同步，提取导航电文信息。.从导航电文中获取计算位置所需的信息，这些信息应该包括时钟信息和星历等数据。 .计算卫星的准确位置，这包括计算卫星的高度和方位角，从而进行必要的对流层校正。 .计算伪距，并进行电离

41、层校正等。 .重复上述过程，对所有可用卫星进行相应的计算。 .进行其他必要的校正，例如根据卫星信号到达 GPS 接收机的时间，校正地球旋转所造成的卫星位置的偏差。 .根据定位原理，计算出 GPS 接收机的初始位置，并将其转换成所需的坐标格式进行显示或输出。 .加入闰秒和 UTC（标准世界时）时间补偿计算当前精确的时间。 （9）分析可用卫星的信息，计算最好的 DOP(Dilution of Precision)，进行选星，并计算和修正 GPS 接收机的位置，给出 GPS 接收机的三维坐标和准确的时间信息。 2.3 GPS 模块的主要技术参数主要技术参数：.工作电压：3.55V 直流。.接收灵敏度

42、：-159dBm。.体积大小：25.425.47 mm。.模块重量：7 克。.定位精度：在实验中需设置输出为：$PFST，NMEA，2000，即只输出$GPGGA 格式，格式为：$GPGGA,hhmmss.dd,xxmm.dddd,yyymm.ddd,，v，ss，d.d，h，h，M,g，g，M，a.a，xxxx*hhhhmmss.dd 世界协调时（UTC ）hh：时；mm：分；ss：秒；dd：秒（小数部分）xxmm.dddd 纬度xx：度；mm：分；dddd：十进制分（小数部分）北纬 N/南纬 Syyymm.dddd 经度yyy：度；mm：分；dddd：十进制分（小数部分）东经 E/西经 WV

43、 定位指示0：未定位 1：GPS 定位SS 使用到的卫星数量：012 颗d.d HDOP 水平方向定位精度阀值h.h 天线高度（相对于海平面）M NULLg.g NULLM NULLa.a NULLxxxx NULL*hh hh：校验和从 GPGGA 输出信息中提取实验中的数据，显示在液晶屏上。3.2 GPS 和单片机、LCD 的接口连接电路1. GPS 硬件连接原理图GPS 信号处理8250 串并转换CPU LCD显示TXDRXD总线GPS 天线图 3-2-1 GPS 硬件连接原理图2. GPS 和单片机、LCD 的实物连接图图 3-2-2 GPS 和单片机、LCD 的实物连接图3.3 GP

44、S 模块管脚说明GPS 模块管脚说明如表所示： 管脚 管脚名称 功能描述1 VCC-5V +3.55.5Vdc 电量输入2 TXA 串行数据输出端口 A（CMOS 3V：Voh 2.4V Vol 0.4V Ioh=Iol=2mA）3 RXA 串行数据输入端 A (CMOS 3V：Vih0.7*VCC Vil0.3*VCC）4 RXB 串行数据输入端 B (CMOS 3V：Vih0.7*VCC Vil0.3*VCC)5 GND 接地6 时钟/复位时钟：1PPS 时钟信号输出(Vil0.2V 脉冲宽度10ms)。复位：复位输入电源输出的 5 V 直流电压送到变换器中，基准频率经过频率变换和频率综合

45、分别送到解调器中和 C/A 码发生器中，经过一系列处理后再输入到伪码和相位测量，经测量后将数据送到 CPU，CPU 收到信号后做出相应的判断并送出命令，控制显示器和各个部件的工作状态。第四章 软件设计4.1 软件设计流程1. 实训步骤.实验连线：8250 的片选 CS50 与 CS1 相连，或把 CS50 的跳线帽短接 CS1 端；8255 的片选 CS8255 与 CS0 相连；PA0PA7 分别与 DB0DB7 相连；PC0 与 REQ 相连；PC7与 BUSY 相连。实训连接电路图参考图 3-1-3 GPS 和单片机、LCD 的实物连接图。.运行实验程序 GPS.ASM。.观察实验箱上液

46、晶屏上 GPS 信息显示。2.软件设计流程图如图 4-1 软件主程序流程图3.参考程序 GPS_GB10.#define LENGTH 100unsigned char xx=0,yy=0; /*x 轴,y 轴坐标*/unsigned char xdata gps_dataLENGTH;unsigned char xdata Disp_Data1 = “LAT : “LONG: “HIGH: A: “TIME: “;unsigned char xdata *p_gps=(unsigned char *)0x7000;code const uchar Disp_Data0 = “LAT : “L

47、ONG: “HIGH: A: “TIME: “;./* 函数名称:void Word_Disp(unsigned char xx_data, * unsigned char yy_data, unsigned char *word); * 输 入:xx_data-x 轴坐标,取值范围 00 到 07 * yy_data-y 轴坐标,取值范围 00 到 01 * word-汉字字符串指针 * 输 出:无 * 返 回 值:无 * 功能描述:LCD 按区位码方式显示一个汉字 * (汉字机内码) - (0xa0a0) = (区位码) */void Word_Disp(unsigned char xx_data, unsigned char yy_data, unsigned char *word);tmpCN0=0xCB; /“苏”tmpCN1=0xD5; tmpCN2=0xD6; /“州”tmpCN3=0xDD;tmpCN4=0xCA; /“市”tmpCN5=0xD0;tmpCN6=0xD6; /“职”tmpCN7=0xB0;tmpCN8=0xD2; /“业”tmpCN9=0xB5