基于51单片机的GPS定位系统的设计毕业设计 - 图文(3)

⑵ PSEN:外ROM读选通信号。 ⑶ RST/VPD:复位/备用电源。

① RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 ⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ① EA功能：内外ROM选择端。

② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 ⒋ I/O线

80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。 P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。

1.2.3 单片机主要部件功能

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。

⑴.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。 ⑵.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ACC、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。

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

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。P0～P3是AT89S51单片机与外界联系的4个8位双向并行I/O端口。

6. 串行口

AT89S51有一个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。

⑴.振荡周期定义为时钟脉冲频率的倒数，又称为时钟周期。

⑵.机器周期是指完成一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。

⑶.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INT0和INT1，3个内部中断源，即2个定时/计数中断和1个串行口中断。

1.3 8255芯片介绍

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 工作原理

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8255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D0～D7。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A0～A1。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D0～D7，用于8255与CPU传送8位数据。 （2）地址总线AB：编号为A0～A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。 （3）控制总线CB：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PA0～PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。 （2）B口：编号为PB0～PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。 （3）C口：编号为PC0～PC7，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PA0～PA7与PC4～PC7组成A组，PB0～PB7与PC0～PC3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 工作方式

8255芯片有三种工作方式，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PC3～PC7用来作为输入或输出的控制同步信号。

1.4 8250芯片介绍

8250是一个可编程序异步通讯单元芯片，在微机系统中起串行数据的输入输出接口作用。此外，它还包含有可编程序波特率发生器，它可用1～65535的因子对输入时钟进行分频，以产生波特率十六倍的输入输出时钟。

1.5 LCD液晶显示器介绍

液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PC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”。实际上它是一种商品化的部件．根据我国有关国家标准的规定：只有不可拆分的一体化部件才称为“模块”，可拆分的叫作“组件”。所以规范的叫法应称为“液晶显示组件”。但是由于长期以来人们都已习惯称其为“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。

从广义上说，凡是由液晶显示器件和集成电路装配在一起的部件都属于“模块”，但实际上我们通常所说的“模块”主要是指点阵液晶显示器件装配的点阵液晶显示模块，特别因为是点阵液晶显示器件产品除某些专用大批量的一些品种(如翻译机、通讯用)，生产厂家是直接向用户供应液晶显示器件外，几乎所有通用型点阵液晶显示器件都是加工成模块后才供给用户的，所以很容易形成“液晶模块”就是“点阵液晶模块”的误解。

第二章 GPS定位系统简介

2.1 GPS定位系统的发展

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，

1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、

核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。

2.2 GPS定位系统的基本原理

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。 本实训所用GPS模块如下图所示

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