田 嵩,羅 文,馮谷軍,韋錦裕（湖北理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院,湖北 黃石 435000）

基于SPCE061單片機(jī)的定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

田 嵩,羅 文,馮谷軍,韋錦裕
（湖北理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院,湖北 黃石 435000）

摘 要：本文介紹了利用SPCE061A作為主控制器，結(jié)合GPS模組設(shè)計(jì)的全球定位系統(tǒng)。本系統(tǒng)在SPCE061液晶模組作為顯示界面，可以精確的讀出當(dāng)前地理位置的經(jīng)緯度，實(shí)現(xiàn)的功能包括日歷時(shí)間顯示與播報(bào)，經(jīng)緯度、時(shí)間的顯示與播報(bào)功能、地圖定位功能。

關(guān)鍵詞：SPLC501液晶模組；SPCE061A ；SPLC501液晶模組；GPS

1 引言

SPCE061A 是繼μ’nSP?（Microcontroller and Signal Processor）系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技公司推出的新一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器，與先推出的產(chǎn)品不同，SPCE061在存儲(chǔ)器資源方面考慮到用戶便于程序調(diào)試和較少資源的需求等功能，SPCE061A單片機(jī)中嵌入了32K的FLASH存儲(chǔ)器，F(xiàn)LASH較高的存取速度能使μ’nSP?能夠快速地、非常容易地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)[1]。所以凌陽SPCE061產(chǎn)品與SPCE500A相比，以μ’nSP?為核心的微控制器SPCE061A在語音識(shí)別領(lǐng)域具有經(jīng)濟(jì)性的作用。SPCE061A的開發(fā)是通過在線調(diào)試器PROBE實(shí)現(xiàn)的。GPS全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)越來越多的應(yīng)用于手機(jī)、汽車等領(lǐng)域。使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，可以很好的學(xué)習(xí)GPS定位原理和掌握單片機(jī)的應(yīng)用，為以后開發(fā)打下基礎(chǔ)。 該方案配合SPLC501液晶模組，可以實(shí)現(xiàn)地圖定位功能，經(jīng)緯度、時(shí)間的顯示與播報(bào)等功能，十分強(qiáng)調(diào)趣味性。

2 綜合設(shè)計(jì)

2.1 總體要求

在基于SPCE061全球定位系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)中分為幾個(gè)基本功能模塊：（1）具有GPS信號(hào)搜索功能；61板通過UART與GPS模組通信，為了保證GPS模組發(fā)來消息的及時(shí)接收，UART 通過中斷接收方式，UART 模塊包括兩個(gè)函數(shù)，一個(gè)是 UART 初始化函數(shù)、一個(gè)是 UART中斷處理函數(shù)；（2）利用SPLC501液晶模組顯示一幅中國地圖，當(dāng)GPS接收到信號(hào)后會(huì)顯示當(dāng)前的位置；（3）可以顯示、語音播報(bào)當(dāng)前地理位置的經(jīng)緯度；（4）調(diào)試成功后的程序通過下載器燒寫在開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)錄播系統(tǒng)的功能。

2.2 硬件的設(shè)計(jì)

2.2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

GPS全球定位系統(tǒng)的系統(tǒng)，采用SPCE061A作為主控制器，通過串口接收GPS模組發(fā)來的衛(wèi)星消息。根椐消息特定的格式，對其進(jìn)行解析，最后將解析后的信息用于各種顯示[2]。

2.2.2 SPCE061A芯片簡介

凌陽公司的SPCE061“61板”就是凌陽 16 位微控制器 SPCE061A的精簡開發(fā)系統(tǒng)。它也是世界上最便宜的一款16位單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)。SPCE061主要有幾個(gè)部分組成：16位的高性能unsp內(nèi)核單片機(jī)。CPU時(shí)鐘范圍：0.32MHz～49Mz，片內(nèi)32k字的Flash程序存儲(chǔ)器、2k字的SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，2個(gè)16位I/O端口，14個(gè)中斷源，1通道專用音頻AD轉(zhuǎn)換通道，7通道AD轉(zhuǎn)換通道[3]。

2.2.3 SPLC501液晶模組特性

SPLC501 液晶模組具有以下特性： 顯示模式：黃色模式STN 液晶；顯示格式：128×64 點(diǎn)陣的圖形液晶； 輸入數(shù)據(jù)：兼容68/80 系列MPU 時(shí)序，SPLC501 液晶模組提供的LCD顯示器采用凌陽SPLC501液晶驅(qū)動(dòng)芯片，點(diǎn)陣分辨率為128*64[4]。

2.2.4 GPS模組

GPS具有在海、陸、空實(shí)施三維導(dǎo)航與定位能力的新一代微型導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS由三個(gè)獨(dú)立的部分組成： 空間部分：21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星。 地面支撐系統(tǒng)：1個(gè)主控站，3個(gè)注入站，5個(gè)監(jiān)測站。 用戶設(shè)備部分：接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理完成定位和導(dǎo)航工作。GPS接收機(jī)硬件一般由主機(jī)、天線和電源組成。GPS以NMEA協(xié)議格式發(fā)送消息，要正確解析出信息首先要了解NMEA協(xié)議的格式。 基本NMEA指令是一個(gè)ASCII字符串，它以’$’字符開始、以＜CR＞＜LF＞序列結(jié)束。NMEA標(biāo)準(zhǔn)消息以’GP’開始，然后是三個(gè)字符的消息標(biāo)識(shí)碼。消息頭和后面的內(nèi)容通過逗號(hào)進(jìn)行分隔，消息以校檢碼結(jié)束（校檢碼由一個(gè)‘*’和兩個(gè)16位的校驗(yàn)字組成。校驗(yàn)碼字段并不用逗號(hào)進(jìn)行分隔。GPS模組采用的芯片型號(hào)APM7101，定位精度在10米以內(nèi)。

2.3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件包括下面程序模塊：主程序:首先完成硬件模塊的初始化，進(jìn)行鍵盤掃描，處理鍵盤信息，再根椐鍵值跳轉(zhuǎn)到各功能子模塊；鍵盤掃描模塊：完成對61板三個(gè)按鍵的掃描并加入去抖功能；UART 接收模塊： 完成對 UART 接口的初始化，利用中斷接收數(shù)據(jù)；Queue 隊(duì)列模塊： 配合 UART 中斷使用,完成對接收信息的保存與提取[5]；SPLC501 驅(qū)動(dòng)模塊：驅(qū)動(dòng) SPLC501LCD ； GPS 消息解析模塊：完成 GPS 消息的解析； GPS 各功能子模塊： 實(shí)現(xiàn)地圖顯示、經(jīng)緯度顯示、日歷功能。語音播報(bào)子模塊：實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯度、時(shí)間語音播報(bào)。在本文中主要對幾個(gè)主要模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

2.3.1 項(xiàng)目調(diào)試SPJ程序

工程名稱： GPS_061A

// 功能描述： 通過GPS模塊接收到的信息,顯示時(shí)間,經(jīng)緯度及在地圖上定位當(dāng)前位置.

3 總結(jié)

本文利用 SPCE061A 強(qiáng)大的處理能力，配合 GPS 模組設(shè)計(jì)了一套簡易的 GPS 全球定位系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以在此基礎(chǔ)上還可以擴(kuò)展如計(jì)算兩地位移、語音播報(bào)等功能，具有較強(qiáng)可擴(kuò)展性。本系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用空間可以作為一個(gè)成熟系統(tǒng)的子模塊，廣泛應(yīng)用在 PDA、智能手機(jī)、車載導(dǎo)航系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。完成定位功能，對開發(fā)一款功能完備GPS設(shè)備，有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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1 2014年湖北理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室開放基金指導(dǎo)性項(xiàng)目，指導(dǎo)老師：田嵩，項(xiàng)目編號(hào)：31號(hào)

2 2014年度湖北理工學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新立項(xiàng)項(xiàng)目，指導(dǎo)老師：田嵩

3 湖北省教育廳重點(diǎn)科研項(xiàng)目（No.D20144403）

4 湖北理工學(xué)院優(yōu)秀青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（No.13xtz10）