|
摘要：本文采用日本古野公司推出的GPS－OEM接收板GN－77N的內(nèi)部電路功能及特點，結(jié)合AT89C52單片機設(shè)計出GPS系統(tǒng)的時鐘信息接收和顯示電路，并給出了數(shù)據(jù)接收、格林威治時間轉(zhuǎn)換成北京時間及顯示程序。
關(guān)鍵詞：GPS ；GPS OEM；NMEA格式；單片機
GPS（global positioning system）全球定位系統(tǒng)是利用美國24顆GPS地球衛(wèi)星所發(fā)射的信息而進行定位、導(dǎo)航、授時等服務(wù)的系統(tǒng)。自1993年GPS系統(tǒng)向世界免費開放以來，得到了世界各地各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。GPS系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用在導(dǎo)航、大地測量、精確授時、車輛定位及防盜等領(lǐng)域。本文介紹使用日本古野公司的GPS－OEM接收板GN－77N及AT89C52單片機實現(xiàn)時鐘信息接收和顯示的設(shè)計方法。
1 系統(tǒng)的硬件接口
GN－77N是日本古野公司推出的GPS－OEM接收板，該接收板為并行8通道接收機，可同時跟蹤8顆衛(wèi)星，具有高精度授時、定位速度快、超低功耗、超小體積、插針式安裝、超強的抗電磁干擾能力等強大功能，在各種各樣的應(yīng)用過程中為用戶提供最佳的解決辦法。
1.1 GN－77N的引腳功能
該接收板的引腳功能及說明如表1所示。
表1 GN－77N接收板的引腳功能及說明
|
接口編號 |
信號名稱 |
功 能 |
說明 |
|
1 |
RD1 |
串行輸入1 |
NMEA－0183格式 |
|
2 |
TD1 |
串行輸出1 |
NMEA－0183格式 |
|
3 |
GND |
地 |
|
|
4 |
VCC |
主供電電源輸入 |
5V±5％ |
|
5 |
VBAK |
備份電源輸入 |
2.5～5.5V |
|
6 |
1PPS |
1秒脈沖輸出 |
|
|
7 |
VANT |
天線供電 |
5V±5％ |
|
8 |
RD2 |
串行輸入2 |
RTCM－104 |
|
9 |
TD2 |
串行輸出2 |
RTCM－104 |
1．2 AT89C52單片機和GPS的時鐘信息顯示系統(tǒng)硬件電路
系統(tǒng)采用AT89C52單片機，12MHZ晶振，串口方式1接收GPS信息，P1口和P2口及74LS138作為6位七段共陽LED顯示接口，可以輪流顯示實時時間及其它GPS信息數(shù)據(jù)。系統(tǒng)硬件電路連接圖如圖1所示。
圖1系統(tǒng)硬件電路連接圖
2 系統(tǒng)的軟件接口
2.1 GN－77N模塊數(shù)據(jù)格式
本設(shè)計中GN－77N的通信波特率設(shè)為4800，1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位，無奇偶校驗。使用串口1的NMEA－0183格式輸出。NMEA-0183是美國海洋電子協(xié)會為海用電子設(shè)備制定的標準格式，數(shù)據(jù)代碼為ASCII碼字符，其中GPGGA語句中傳送的格式為：
$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*hh<CR><LF>其中
$GPGGA為起始引導(dǎo)符及語句格式說明（本句為GPS定位數(shù)據(jù)），<1> 為UTC時間，時時分分秒秒格式。
例如：$GPGGA,104530,3105.3535,N,12207.1258,E,1,03,13.8,46.5,M,12.3,M,,*4A傳送的信息，意思為UTC時間為10時45分30秒，位置在北緯31度5.3535分，東經(jīng)122度7.1258分，普通GPS定位方式，接收到3顆衛(wèi)星，水平精度13.8米，天線離海平面高度46.5米，所在地離地平面高度12.3米，校驗和為4AH。
2．2時鐘信息顯示系統(tǒng)的軟件設(shè)計
系統(tǒng)程序包括主程序、數(shù)據(jù)接收子程序、時間轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序。設(shè)接收到的時間信息放在顯示緩沖區(qū)中，顯示緩沖區(qū)的地址為60H，61H，…，65H，依次存放時時分分秒秒。程序如下：
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0030H
MAIN: MOV PSW,#00H
MOV PCON,#80H ;波特率翻倍2400×2＝4800BPS
MOV SCON,#50H ;設(shè)置成串口1方式
MOV TMOD,#20H ;T1工作在模式2上
MOV TH1,#0F4H ;設(shè)置初值，按2400BPS
MOV TL1,#0F4H ;設(shè)置初值，按2400BPS
SETB TR1 ;啟動定時器T1
CLR ES
CLR TI
CLR RI
LOOP: JNB RI,$
LCALL INT
LJMP LOOP
INT: LCALL INT1
LCALL RECEIVE
LCALL SETDATA
LCALL DISP
RET
INT1: LCALL SS ;判斷$GPGGA
XRL A,#24H
JZ INT2
LJMP INT1
INT2: LCALL SS
XRL A,#47H
JZ INT3
LJMP INT1
INT3: LCALL SS
XRL A,#50H
JZ INT4
LJMP INT1
INT4: LCALL SS
XRL A,#47H
JZ INT5
LJMP INT1
INT5: LCALL SS
XRL A,#47H
JZ INT6
LJMP INT1
INT6: LCALL SS
XRL A,#41H
JZ INT7
LJMP INT1
INT7: LCALL SS
RET
RECEIVE: LCALL SS ;時間接收,時分秒
MOV 60H,A
LCALL SS
MOV 61H,A
LCALL SS
MOV 62H,A
LCALL SS
MOV 63H,A
LCALL SS
MOV 64H,A
LCALL SS
MOV 65H,A
RET
SS: JBC RI,SS1
LJMP SS
SS1: MOV A,SBUF
RET
SETDATA: MOV A,60H ; 時間轉(zhuǎn)換子程序
……
SETH: MOV A,60H
……
ADD A,#8 ;把UTC時間轉(zhuǎn)換成北京時間
MOV B,A ;如果時間大于24則減24
SUBB A,#24
JC SETH1
LJMP SETH2
SETH1: MOV A,B
SETH2: MOV B,#10
DIV AB
ADD A,#30H ;把處理后的字符轉(zhuǎn)換成ASCII碼
……
RET
DISP： MOV R0，#60H ；顯示子程序
……
RET
3 結(jié)束語
由于計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、GPS定位技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展以及GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個應(yīng)用領(lǐng)域。因此開展對GPS系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，將極大地提高生產(chǎn)力，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。本文介紹的基于單片機和GPS的時鐘信息顯示系統(tǒng)可以獲得精確的時間和定位信息，為人們的日常生活提供便利，避免了因時鐘不準確而帶來的不便。同時，也為GPS系統(tǒng)的應(yīng)用開拓了一個較好的用途，具廣泛的現(xiàn)實意義。
本論文的創(chuàng)新點在于：時間信號的準確與否，直接關(guān)系到人們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和社會發(fā)展。本文介紹的基于單片機和GPS的時鐘信息顯示系統(tǒng)，不僅能夠從GPS導(dǎo)航系統(tǒng)獲取精確時間信息，而且具有硬件電路簡單、成本低廉、編程方便、性能穩(wěn)定的特點，具有一定的使用價值。另外，對于緯度、經(jīng)度及其它GPS信息數(shù)據(jù)的接收與處理，只需在軟件部分增加響應(yīng)的子程序即可實現(xiàn)。
參考文獻：
[1]王惠南，GPS導(dǎo)航原理與應(yīng)用.北京:科學(xué)出版社,2003
[2]何立民，單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京:北京航空航天大學(xué)出版社.1993
[3]李光飛，GPS定位信息的單片機控制顯示系統(tǒng)，《微計算機信息》（測控自動化）2004年第20卷第11期
[4]李鐸，應(yīng)用GPS接受板研制高精度系統(tǒng)時鐘，《微型計算機信息》1999年第15卷第4期
[5]劉曉等，基于單片機采集GPS數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計,青島科技大學(xué)學(xué)報,2006.02 |
66821730(技術(shù)支持)
