GPS液晶显示定位系统（单片机论文）

第一章 硬件设计

系统硬件部分电路大致上可以分成稳压电源、单片机小系统及外围电路和LCD显示屏电路五部分。

2.1 整版设计 设计原理图：

电源 GPS模块 串行口 51单片机 LCD1602

以单片机为核心将GPS数据发送模块，LCD1602显示模块系统的结合在一起形成一个整体，实现特定功能。

2.2 电源模块设计

各个模块的电源供电电压均为5V，所以只需要设计5V单电源供电即可。 设计采用稳压芯片LM7805做电源稳压核心。电路图如下所示，输入电压为220v交流电，经过变压器降压为9V交流电，再运用二极管的单向导电性对9V交流电整流，使用二级管连接成整流槽，使电压负电压整流成正电压。电容C1为滤波电容，让电压波纹幅度减小，然后由LM7805集成稳压芯片将输入电压整流为5V稳压源。小电容C3，、C4为高频信号滤除电容，改善负载的瞬态响应。

2.3 显示模块设计

由与本设计显示需要显示相应的数据信息，包括相应的西文字符，所以不采用数码管显示，采用带西文字库的LCD1602做显示器，显示电路如

5

电路中的可变电阻RV2最大阻值为1K，其作用为调节VEE输入引脚的电压，实现对LCD1602对比度的调节。

LCD的数据端口的工作方式有两种，一种为8数据线工作方式，另一种为4数据线工作方式。为了节余端口，本设计采用4数据线工作方式。每次向LCD写8为数据分两次写，先高位后低位。

2.4 GPS数据模块

GPS数据模块不需要自己设计，采用成品电路模块做数据传送。我们只需要设计GPS数据通行部分即可。GPGGA数据格式：

$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*xx

$GPGGA：起始引导符及语句格式说明(本句为GPS定位数据)； <1> ：UTC时间，格式为hhmmss.sss；

<2> ：纬度，格式为ddmm.mmmm(第一位是零也将传送)； <3> ：纬度半球，N或S(北纬或南纬)

<4> ：经度，格式为dddmm.mmmm(第一位零也将传送)； <5> ：经度半球，E或W(东经或西经)

<6> ：定位质量指示，0=定位无效，1=定位有效； <7> ：使用卫星数量，从00到12(第一个零也将传送) <8> ：水平精确度，0.5到99.9

<9> ：天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米 M ：指单位米

<10>：大地水准面高度，-9999.9到9999.9米 M ：指单位米

<11>：差分GPS数据期限(RTCM SC-104)，最后设立RTCM传送的秒数量 <12>：差分参考基站标号，从0000到1023(首位0也将传送)。 * ： 语句结束标志符

xx ： 从$开始到*之间的所有ASCII码的异或校验和 ： 回车 ： 换行

GPS数据通信为232串口通信，在通信过程中就需要数据电平转换，应用到232通信电平转换芯片MAX232，电路如下：

6

第二章 软件设计

本设计的主要功能是接收GPS模块传送的数据，并显示出相应的数据信息，包括当地时间、纬度、经度以及高度。

数据接收部分，采用串行口中断接收数据。显示部分就采用一个I/O口控制LCD1602显示相应的信息。

3.1 主程序设计

系统主程序的总体结构如图所示。系统的主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口、定时器、中断，LCD1602初始化；然后LCD显示屏进入开机状态，显示开机信息（LCD_log），转入正常的显示，并接收数据，每次显示两串字符。接着由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统程序不断地循环执行数据信息显示。

系统程序结构属中断方式，绝大多数功能在中断服务子程序中完成。根据总体结构，可将程序划分为几个功能化模块：串行口中断服务程序、显示子程序、扫描程序。各个模块可进行独立设计、调试和查错，最终再连接成一个整体。 进入中

清除接收中断标志

1 标志位 0

开 始 数据格式判断

符合 系统初始化 置标志位 不符合 数据接收 显示开机信息 N

数据接收完毕 Y 显示数据信息 清除标志 退出中断 图3-2 数据接收程序流程图 图3-1 系统主程序的总体结构 3.2 显示驱动程序 void LCD_check_busy(void); //忙检查 void LCD_cls(void); //清屏

void LCD_write_data(unsigned char); //写数据

void LCD_write_instruction(unsigned char); //写指令 void LCD_set_position(unsigned char); //设置光标位置

7

void LCD_initial(void); //LCD1602初始化

void LCD_printc(unsigned char); //输出单个字符 void LCD_prints(unsigned char *);//输出字符串 void LCD_log(void);//开机信息显示 void LCD_show(void);//信息显示 void delay(unsigned char);//延时

3.3 硬件连接设置

#define LCD_DATA P2 //LCD的数据口

#define LCD_BUSY LCD_DATA^7; //LCD忙信号位 sbit LCD_RS=P2^0; //LCD寄存器选择 sbit LCD_RW=P2^1; //LCD读写控制 sbit LCD_EN=P2^2; //LCD使能信号

1寄存器选择位RS，当RS=1时选择数据寄存器DDRAM。 ○

当RS=0时选择指令寄存器CDRAM。

2读写选择位RW，当RS=1时读数据寄存器。 ○

当RS=0时写数据或指令到寄存器。

3读写使能信号E，当E=1时读取数据。 ○

当E为下降沿是为写数据或指令。

检测LCD是否在处理其它数据而处于忙状态时，则读取忙状态信号位，当RS=0，RW=1，E=1时，LCD会输出八位数据，其中最高位DB7为忙状态位（LCD_busy_flag），若为1，表示LCD处于忙状态，为0表示LCD空闲。

3.4 LCD显示工作方式

/******* 初始化LCD ********/

void LCD_initial(void)

{ LCD_write_instruction(LCD_DISPLAY_DOUBLE_LINE); //单行显示，4数据线

LCD_write_instruction(LCD_AC_AUTO_INCREMENT | LCD_MOVE_DISENABLE);

//光标自动+1，关闭自动移动显示

LCD_write_instruction(LCD_DISPLAY_ON | LCD_CURSOR_OFF | LCD_CURSOR_BLINK_OFF); //显示开、光标显示关、光标闪烁关 LCD_cls( );//清屏 }

3.5 系统主程序

/************************************/

void main()

{

TMOD=0x20;//初始化串口 TL1 =0xfa;

TH1 =0xfa;//4800波特率

SCON=0x50;//工作方式1：八位异步通信，允许接收 PCON=0x00;//波特率加倍关

IE=0x90;//打开总中断EA，和串行口中断ES TR1=1;//开启启动定时器1

8