車載GPS定位終端畢業(yè)論文

1、畢 業(yè) 論 文 題 目 車載gps定位終端 英文題目 vehicle gps position terminal 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計

2、（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)

3、位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日摘 要隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人口的增加和車輛的普及使得各地交通成為大眾關(guān)注的問題，因此為了解決交通問題，隨即出現(xiàn)了智能的車載gps定位終端，它是智能公交系統(tǒng)的一個重要的組成部分，在城市交通優(yōu)越的背景下，為了緩解城市交通擁堵的現(xiàn)象，就必須大力

4、發(fā)展公交事業(yè)。智能公交系統(tǒng)的建設(shè)可以改善公交公司的企業(yè)管理方法，提高公交系統(tǒng)的運營效率與服務(wù)水平，是城市公交事業(yè)發(fā)展重要的一步。本文在參考大量文獻、熟悉相關(guān)設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進的gps、gprs技術(shù)，提出了基于單片機控制的公交車載終端的設(shè)計與實現(xiàn)方法，包括硬件電路設(shè)計、軟件代碼的編寫、整機調(diào)試等內(nèi)容。文章詳細說明了終端的功能，并提出了相應(yīng)的設(shè)計方案，給出了具體硬件設(shè)計的原理圖，在軟件設(shè)計中畫出了比較詳盡的程序流程圖，給出了主要功能模塊函數(shù)。最后對通過了的終端進行了整體的調(diào)試展示。本設(shè)計使用方便，而且穩(wěn)定，可將實時信息連續(xù)發(fā)送給監(jiān)控中心，達到對終端的及時定位，在液晶顯示屏上還可顯示當前時間，符

5、合大眾需求，很有實用價值。關(guān)鍵詞：全球定位系統(tǒng)，通用分組無線服務(wù)技術(shù)，終端abstractwith the development of economy，the increase of population and the popularity of vehicle lead to traffic becoming more attentive problem. intelligent vehicle gps position terminal came in order to solve the traffic problems, which is an important componen

6、t of intelligent bus system. under the advantageous background of urban traffic, we must forcefully develop public transport business in order to alleviate the congestion of urban traffic. the construction of intelligent bus system can improve the managing methods of the bus company and improve the

7、operating efficiency and service levels of the public transportation system which is an important development step for urban public transport.in this paper, referring to a lot of literatures and designs and combinating of advanced technology on gps, gprs, bus terminal design and implementation contr

8、olled by mcu are proposed, including hardware design, software code writing, debugging machine and so on. the function of the terminal is described in detail.the corresponding design and a specific hardware design schematics are gram flow chart are drawn thoroughly in software design.t

9、he main modules function is proposed.finally, the terminal is tested.this design is stable and easy to use with real-time information be sent continuously to the monitoring center to locate the terminal timely.the current time can display on the lcd screen which is very practical and meeting popular

10、 demand.key words:global positioning system, general packet radio service, terminal目 錄摘 要iabstractii1 緒論1.1 選題背景(1)1.2 選題意義(1)1.3 本課題國內(nèi)外現(xiàn)狀(2)2 gprs和gps介紹2.1 gps全球定位系統(tǒng)的簡介(3)2.2 gprs簡介(4)3 系統(tǒng)設(shè)計3.1 設(shè)計要求(5)3.2 設(shè)計思想(5)3.3 使用的硬件(5)3.4 所用的軟件(12)3.5 設(shè)計的難點(13)3.6 小結(jié)(13)4 功能電路模塊的實現(xiàn)4.1 stc單片機基本電路模塊(14)4.2 max2

11、32電路設(shè)計(16)4.3 顯示模塊(17)4.4 小結(jié)(17)5 硬件實現(xiàn)5.1 繪制pcb圖(18)5.2 制作電路板(20)5.3 焊接(22)5.4 硬件測試(24)5.5 小結(jié)(28)6 軟件設(shè)計6.1 實現(xiàn)me3000模塊通信(29)6.2 gps格式(32)6.3 單片機寄存器(34)6.4 程序設(shè)計(37)6.5 小結(jié)(46)7 系統(tǒng)測試結(jié)束語(51)附 錄(53)致謝(62)參考文獻(63)1 緒論1.1 選題背景我國近幾年來交通運輸行業(yè)得到了快速高效的發(fā)展，顯現(xiàn)出一番蓬勃繁榮的景象，但是這也帶來很多的問題，首先，長途客車和貨車由于長時間的工作，存在很多的安全隱患，給人民的生

12、命安全和財產(chǎn)安全帶來了很大的危害。其次，這幾年我國機動車輛數(shù)量迅速增加，交通擁塞現(xiàn)象很普遍。再者，公安巡邏、醫(yī)療急救車、押款車等都要對其進行合理的調(diào)度和安全的保障。為了解決以上諸多問題，車載gps終端便在我們身邊發(fā)展起來了。關(guān)于gps車載終端這方面的研究，我國還處于初級階段，但經(jīng)過長期的努力，已取得了很大的成就。我國汽車gps導(dǎo)航基本推廣，各行各業(yè)無不受到影響，給我國很多行業(yè)的管理發(fā)展提供了強力的手段，也給人們帶來了便利，比如申通公司，它可以讓客戶查快件的當前位置和路線，它提供了衛(wèi)星、地圖、地形三種方式，其可用性和適用性較為理想，還有在全國公交查詢系統(tǒng)中也提供了路線查詢，能更好的服務(wù)于人民。尤

13、其自2000年以來，隨著gprs無線通信技術(shù)的發(fā)展，利用gprs網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸成為車載終端的理想選擇方式，再加上gps定位的準確性為其提供了技術(shù)手段，因此車載終端的發(fā)展已成為必然。1.2 選題意義動態(tài)交通信息服務(wù)一直是智能交通領(lǐng)域的研究熱點問題，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展拉近了人們的距離，也成功的服務(wù)于人民，這樣一來，人們的活動范圍逐漸增大，對即時監(jiān)控和一些突發(fā)事件的實時獲取便有了很大的困難，但這些影響著人們的正常生活，時刻威脅著人民的生命安全和財產(chǎn)安全。因此為了解決這些問題，有很多的方案出現(xiàn)在我們的眼前，但是還要考慮很多的問題，比如：價格、外形、通用性等。近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車逐漸進

14、入家庭，并成為生活的必需品，未來幾年內(nèi)汽車的增長速度還將會大幅度上升。車載gps系統(tǒng)具有巨大的市場潛力和不可估量的發(fā)展前景1。采用me3000通信模塊接入網(wǎng)絡(luò)，利用單片機控制串口接收的gps信息并進行處理，再將有用信息用me3000模塊通過網(wǎng)絡(luò)傳送，從而達到對有車載終端裝置的物體進行實時的監(jiān)控和突發(fā)事件的獲取。本裝置穩(wěn)定性好，價格便宜且具有很高的通用性，并且gprs技術(shù)提供了通信的最佳方式，也具有普遍性，綜上所述，車載終端會有很大的市場前景。1.3 本課題國內(nèi)外現(xiàn)狀國外對車輛導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)的研究比較早，尤其北美、歐洲、日本等地，這方面的技術(shù)都非常先進，最初他們只應(yīng)用于軍事上，而近十年來車輛導(dǎo)航

15、與監(jiān)控系統(tǒng)的研究已達到相當高的水平，開發(fā)了各種智能的導(dǎo)航定位監(jiān)控裝置，并廣泛的應(yīng)用于汽車上。在美國，美國城市公交管理局（umta）已經(jīng)啟動了智能公共交通系統(tǒng)項目。經(jīng)過現(xiàn)場試驗，umta對此項目評價很高，一些開發(fā)公交車隊管理系統(tǒng)的公司，已經(jīng)采用自動確定車輛位置的全球定位系統(tǒng)和計算機輔助發(fā)車系統(tǒng)等，進行實時管理公共汽車的運營，并開發(fā)了一些先進的系統(tǒng)。在日本，公共交通綜合管理系統(tǒng)包括累計運營數(shù)據(jù)、乘客計數(shù)、監(jiān)視和控制公共汽車運營和乘客服務(wù)等功能，其中乘客服務(wù)功能中包括進站汽車、信息查詢和公共交通與鐵路接駁信息提示。公共交通綜合管理系統(tǒng)的硬件包括公交主控中心、區(qū)域中心以及路邊、車庫和車載設(shè)備等，其水平

16、在世界前列2。而對于我國而言，智能導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)歷了緩慢的發(fā)展道路，起初是把電子技術(shù)應(yīng)用于交通運輸和管理，后來gps（global positioning system）衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)引入我國，主要用在大地測量、海上漁業(yè)和車輛定位等領(lǐng)域。直到19982000年間，隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，我國車載監(jiān)控系統(tǒng)才得到發(fā)展。杭州、北京、大連等幾座大城市已在部分公交線路上建成了公交車輛跟蹤調(diào)度系統(tǒng)，并安裝了電子站牌，車載gps定位設(shè)備，實現(xiàn)了對車輛的實時跟蹤和定位，公交車與調(diào)度室的雙向通訊、以及電子站牌上實時顯示下班車位置等功能。但是和歐美相比還相差很遠，因此具有很大的發(fā)展空間3。2 gprs和gp

17、s介紹2.1 gps全球定位系統(tǒng)的簡介全球定位系統(tǒng)gps（global positioning system）,是一種可以授時和測距的空間交會定點的導(dǎo)航系統(tǒng),可向全球用戶提供連續(xù)、實時、高精度的三維位置，三維速度和時間信息。 1957年10月第一顆人造地球衛(wèi)星上天，天基電子導(dǎo)航應(yīng)運而生。美國從1973年開始籌建全球定位系統(tǒng)，1994年投入使用。經(jīng)歷20年，耗資300億美元，是繼阿波羅登月計劃和航天飛機計劃之后的第三項龐大空間計劃。 gps定位系統(tǒng)由三部分組成：gps衛(wèi)星空間部分、地面控制部分和用戶gps接收機。gps空間由24顆分布在6個等間隔軌道上的衛(wèi)星組成，全球任何地方任何時間都不少于4顆

18、衛(wèi)星供觀測，而這24顆中有3顆作為備用衛(wèi)星。每個軌道上有4顆衛(wèi)星，他們按與地球55度的相通方向運行，空間間隔為90度。 用戶可以用4顆衛(wèi)星確定4個導(dǎo)航參數(shù)：維度、經(jīng)度、高度和時間。gps接收機通過接收多顆衛(wèi)星的信號來解算出自身的位置已實現(xiàn)定位和導(dǎo)航4。其原理如圖2-1所示。圖2-1 gps定位原理上述四個方程式中待測點坐標x、y、z和vto為未知參數(shù)，其中di=cti(i=1、2、3、4)。 di (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4到接收機之間的距離。ti (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的信號到達接收機所經(jīng)歷的時間。 c為gps信號的傳播

19、速度（即光速）。四個方程式中各個參數(shù)意義如下：x、y、z 為待測點坐標的空間直角坐標。 xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4在t時刻的空間直角坐標，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。 vti (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。 vto為接收機的鐘差。由以上四個方程即可解算出待測點的坐標x、y、z 和接收機的鐘差vto。2.2 gprs簡介gprs（general packet radio service）是通用分組無線業(yè)務(wù)的英文簡稱，是gsm的延續(xù)。gprs和以往連續(xù)占用頻道并在上面?zhèn)鬏數(shù)姆绞讲煌?，它?/p>

20、以封包（packet）式來傳輸，因此使用者所負擔(dān)的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。gprs的傳輸速率可提升至56甚至114kbps。gprs網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有g(shù)sm網(wǎng)絡(luò)上增加ggsn(gate gprs supporting node)和sgsn(serving gprs supporting node)來實現(xiàn)的，使得用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，同時兼容電路型數(shù)據(jù)和分組數(shù)據(jù)交換3。gsm是一種電路交換，而gprs是一種分組交換。因此它適合用于間斷的、突發(fā)性的或者頻繁的等數(shù)據(jù)傳輸，正是這一特點，它才適合大多數(shù)移動互聯(lián)的應(yīng)用。gprs系統(tǒng)是采用無線分組交換技

21、術(shù)，提供廣域的無線的ip連接，其優(yōu)勢主要有：資源利用率高、傳輸速率高、接入時間段、支持ip協(xié)議等。3 系統(tǒng)設(shè)計3.1 設(shè)計要求（1）接收gps信息并通過單片機對其進行處理。（2）將所需信息發(fā)送給監(jiān)控中心。（3）對監(jiān)控中心的命令進行響應(yīng)。3.2 設(shè)計思想由上面的設(shè)計要求可知，先要對gps接收的信息進行分析，得知其數(shù)據(jù)的格式和相應(yīng)的意義，將有用的數(shù)據(jù)處理之后用1602液晶顯示屏顯示出來。要了解at指令，將gprs模塊通過串口程序的控制可以通信上網(wǎng)，再將相應(yīng)的at命令用單片機通過串口控制發(fā)送給gprs模塊，以實現(xiàn)和監(jiān)控中心通信。3.3 使用的硬件3.3.1 gprs模塊其模塊上有中興公司的me300

22、0、l1084d等硬件器件，如下圖3-1所示。 圖3-1 gprs模塊me3000模塊的主連接器有40管腳連接器和10管腳連接器兩種，管腳間距為1.27mm。管腳說明如圖3-2和3-3所示5。圖3-2 me300040管腳連接器圖3-3 me300040管腳連接器10管腳連接器的管腳除了1-4接地外，其他懸空。40管腳連接器我們不需要都有很詳細的了解，但是對于很重要且和本設(shè)計密切相關(guān)的要掌握其作用和意義，主要管腳定義如表3-1所示5。表3-1 me3000引腳介紹功能管腳號信號名稱輸入/輸出基本功能sim卡接口4card_data雙向數(shù)據(jù)線6card_clk輸出時鐘線8v_card輸出card

23、電源2card_rst輸出復(fù)位信號電源23gnd地-24gnd地-22v_main輸入模塊主電源19v_main輸入模塊主電源21v_main輸入模塊主電源串口113txd輸出模塊發(fā)送數(shù)據(jù)給用戶11rxd輸入模塊從用戶接收數(shù)據(jù)12/cts輸出模塊允許用戶發(fā)送數(shù)據(jù)14/rts輸入用戶請求模塊允許發(fā)送數(shù)據(jù)17/dsr輸出模塊準備好16/dtr輸入用戶電路準備好燈28sms_led輸出來電、來短信指示燈30slg_led輸出網(wǎng)絡(luò)信號指示燈復(fù)位10/reset輸入me3000模塊電源由v_main提供，電壓特性如表3-2所示。表3-2 me3000電壓特性表分類最小值典型值最大值輸入電壓3.3v3.9

24、v4.25vl1084d為可調(diào)低壓差線性穩(wěn)壓器，其外形如圖3-4所示。圖3-4 l1084d外形各引腳功能如表3-3所示。表3-3 l1084d引腳定義引腳號功能1調(diào)整2輸出3輸入如何利用l1084d給me3000提供典型值為3.9v的電壓呢，看下圖3-5所示。圖3-5 l1084d原理由上圖可知其輸入工作電壓為6v-9v。但是通過r1和r2的調(diào)節(jié)，使得v_main在3.9v左右為me3000模塊供電，而模塊對電源和地的處理要求較為嚴格，要求對電壓和地做相應(yīng)的濾波處理，電源紋波控制在50mv左右，上圖中的電容就可達到這個作用。3.3.2 單片機stc12c5a60s2系列單片機中包含中央處理器

25、（cpu）、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時/技術(shù)器、uart串口、串口2、i/o接口、高速a/d轉(zhuǎn)換、spi接口、pca、看門狗及片內(nèi)r/c振蕩和外部晶體振蕩電路等模塊。stc12c5a60s2系列單片機幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所以單元模塊，可稱的上一個片上系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。圖3-6 stc12c5a60s2引腳介紹如表3-4所示6。表3-4 stc12c5a60s2引腳定義功能引腳號信號名稱備注電源引腳40vcc電源端，接+5v電源20vss接地端時鐘引腳19xtal1使用外部時鐘時，接地18xtal2使用外部時鐘時，接外部時鐘的輸入端控制引腳9rst/vpd復(fù)位信號/備用電源

26、輸入30ale/地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳31ea/vpp外部程序存儲器地址允許輸入/編程電壓輸入信號29psen片外rom讀選通信號并行i/o口引腳32-39p08位雙向i/o口引腳或數(shù)據(jù)/地址總線低8位復(fù)用1-8p18位準雙向i/o口21-28p28位準雙向i/o口引腳或高8為地址總線10-17p38位準雙向i/o口引腳和第二功能p3口第二功能介紹如表3-5所示6。表3-5 p3口第二功能定義引腳第二功能信號名稱p3.0rxd串行數(shù)據(jù)接收p3.1txd串行數(shù)據(jù)發(fā)送p3.2int0外部中斷0申請p3.3int1外部中斷1申請p3.4t0定時/計數(shù)器0的外部輸入p3.5t1定時

27、/計數(shù)器1的外部輸入p3.6wr外部ram的寫選通p3.7rd外部ram的讀選通3.3.3 max232max232該產(chǎn)品是有德州儀器公司（ti）推出的一款兼容rs232標準的芯片。其作用就是用來電平轉(zhuǎn)換的，外形如圖3-7所示。圖3-7 max232外形該芯片有三部分組成：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給rs-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 其中13腳（r1in）、12腳（r1out）、11腳（t1in）、14腳（t1out）為第一數(shù)據(jù)通道。

28、 8腳（r2in）、9腳（r2out）、10腳（t2in）、7腳（t2out）為第二數(shù)據(jù)通道。ttl/cmos數(shù)據(jù)從t1in、t2in輸入轉(zhuǎn)換成rs-232數(shù)據(jù)從t1out、t2out送到電腦db9插頭；db9插頭的rs-232數(shù)據(jù)從r1in、r2in輸入轉(zhuǎn)換成ttl/cmos數(shù)據(jù)后從r1out、r2out輸出。 第三部分是供電,15腳gnd、16腳vcc7。 主要特點：（1）符合所有的rs-232c技術(shù)標準。 （2）只需要單一 +5v電源供電。（3）片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10v和-10v電壓。（4）功耗低，典型供電電流5ma。 （5）內(nèi)部集成2個rs-232c驅(qū)動器

29、。 （6）內(nèi)部集成兩個rs-232c接收器。3.3.4 1602液晶模塊該液晶是工業(yè)字符型的，能夠同時顯示16x02即32個字符，模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（cgrom）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母a的代碼是0100000b（41h），顯示是模塊把地址41h中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到“a”了8。此模塊通常有14條引腳線或者16條引腳線，多出來的2條是背光電源線，引腳如圖3-8所示。圖3-8 1602引腳其引腳介紹如下表3-6所示8。表3-6 1602引腳定義引腳

30、符號功能說明1vss接地2vdd接電源（+5v）3v0液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調(diào)整對比度）。4rsrs為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。5r/wr/w為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。6ee(或en)端為使能(enable)端，下降沿使能。7db0低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8db1低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9db2低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10db3低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11db4低4位三態(tài)

31、、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12db5低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13db6低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14db7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flag）15bla背光電源正極16blk背光電源正極3.4 所用的軟件（1）proteus軟件是英國labcenter electronics公司出版的eda工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。因此它備受科研工作者的青睞，可以說是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。該工具基本有四大功能模塊：智能原理圖設(shè)計、完善的電路仿真功能、單片機協(xié)

32、同仿真功能、pcb設(shè)計平臺。并且提供了極其豐富的資源，以便學(xué)生在不需要硬件的條件下，還能更好的接受書本知識，具有較高的推廣利用價值。（2）keil c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，并且支持匯編語言、c語言的程序設(shè)計，界面友好、易學(xué)易用，甚至可以仿真單片機的串行通信，比medwin好用。該元件可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。使用者可用ide本身或其它編輯器編輯c或匯編源文件。然后分別由c51及c51編譯器編譯生成目標文件(.obj)，最后可轉(zhuǎn)換成標準的hex文件，然后在proteus中將其寫入單片機進行仿真。（3）由于要制作電路板，所以要選擇相應(yīng)的pc

33、b設(shè)計軟件，但pcb設(shè)計軟件很多，然而protel其運行速度快，占用系統(tǒng)資源少。在其運行過程中運行穩(wěn)定，而且簡單易學(xué)，方便實用，所以為首選。3.5 設(shè)計的難點（1）gps數(shù)據(jù)的接收和處理（2）數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換顯示（3）at指令的發(fā)送和返回實現(xiàn)3.6 小結(jié)這一章對系統(tǒng)的設(shè)計要求及其主要用到的器件做了詳細介紹，使我們對整個系統(tǒng)有了更好的了解，給后面硬件設(shè)計和系統(tǒng)程序的設(shè)計提供了方便，這樣降低了整個系統(tǒng)的難度。4 功能電路模塊的實現(xiàn)4.1 stc單片機基本電路模塊stc單片機具有高抗靜電、超強抗干擾等特點，是基于8051內(nèi)核的，所以它與8051單片機是兼容的。通過前面的介紹可知，本設(shè)計也不需要很特別的電

34、路，而基本電路模塊只有電源、復(fù)位電路、晶振電路。4.1.1 電源提供考慮到要提供+5v的電源，而微機的usb接口可以直接提供+5v的電壓，加上此電源輸出的電壓極為穩(wěn)定，而且很方便，因此不需要其他穩(wěn)壓電路，這樣可以簡化電路，會給設(shè)計帶來很大的方便。為了給電源的供電是否正常有個提示，可用一個發(fā)光二極管作為提示，如圖4-1所示。圖4-1電源4.1.2 復(fù)位電路從資料可知，單片機復(fù)位的條件是必須使rst端（9腳）加上持續(xù)兩個機器周期（即24個晶振周期）的高電平，有兩種方法，分別是上電復(fù)位和按鍵復(fù)位。上電復(fù)位電路是利用電容的充電來實現(xiàn)的，而按鍵復(fù)位除了上電復(fù)位的功能外，若要復(fù)位，只需按reset鍵即可。

35、單片機的復(fù)位功能是把pc初始化為0000h，是cpu從0000h單元開始執(zhí)行程序；復(fù)位操作同時使sfr寄存器進入初始化，但內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)是不變的。本設(shè)計綜合了上述復(fù)位電路，如圖4-2所示。圖4-2 復(fù)位電路4.1.3 外部晶振電路8051單片機的時鐘信號通常有兩種電路形式，分別是內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式，而本設(shè)計采用內(nèi)部振蕩方式。在引腳xtal1和xtal2外接晶體振蕩器，如圖4-3所示。圖4-3 晶振電路圖中的電容起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容的值一般為5pf-30pf（常用30pf）。由于單片機內(nèi)部有個高增益運算放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩脈沖6。4.2 m

36、ax232電路設(shè)計 max232是電荷泵芯片，可以完成兩路ttl/rs-232電平轉(zhuǎn)換，它的9、10、11、12引腳是ttl電平端，用來連接單片機的，gps串口和max232的連接要進行直線連接還是交叉連接的功能選擇，如圖4-4所示。圖4-4 max232電路眾所周知，都知道標準的rs232的db9接口有9個引腳，分別是：dsr（數(shù)據(jù)裝置準備好）、dtr（數(shù)據(jù)終端準備好）、rts（請求發(fā)送）、cts（允許發(fā)送）、dcd（接收線信號檢出）、ri（振鈴指示）、txd（發(fā)送數(shù)據(jù)）、rxd（接收數(shù)據(jù)）、gnd（接地）11。然而，這次設(shè)計中，只需要接三條線就可以了，分別為2、3、5三條引腳，其定義如表4

37、-1所示。表4-1 db9所用到的引腳定義引腳引腳名引腳定義2rxd數(shù)據(jù)接收3txd數(shù)據(jù)發(fā)送5gnd接地4.3 顯示模塊根據(jù)第二章的引腳的介紹，其電路連接如圖4-5所示。圖4-5 1602電路4.4 小結(jié)對前一章有個充分的了解后，我們就對工作電路有了一個較為合理的思考，才一步一步的對各個電路模塊進行構(gòu)造，從而畫出原理圖，這樣的話既能清晰我們的思路，同時有保證了以后工作能更好更快的進行下去，在這一章中實現(xiàn)了各個模塊的原理圖，那么在硬件實現(xiàn)時就按照這寫模塊電路進行組裝，只要把握好每個器件的封裝，相信就能有個好的結(jié)果。5 硬件實現(xiàn)5.1 繪制pcb圖上一章中我已經(jīng)介紹了功能模塊，完成了sch電路，如

38、圖5-1所示。圖5-1 整體電路上圖中顯示單元1602液晶顯示屏在庫中找不到，因此要自己繪制，具體模塊也在上一章中介紹過了，接下來就是要繪制pcb電路了，在繪制過程中應(yīng)注意一下幾個方面的內(nèi)容：（1）整個電路板的布局。要將每個器件分布的緊湊，以免使作品的體積過大，這樣不但給制作電路板帶來了困難，而且會浪費電路板。而且要放在合適的位置，不要給布線帶來不必要的麻煩。（2）每個元件的封裝。對于不知道封裝的器件，要準確的測量，不要板子做完了后悔莫及，對于電容、電阻等器件，沒必要那么精確，在允許的情況下，可合理的改動。（3）布線。合理布線對整個系統(tǒng)極為重要，要把握好線的寬度和每個焊盤的大小。完成了pcb圖

39、的設(shè)計并焊接后，發(fā)現(xiàn)1602液晶顯示屏的數(shù)據(jù)引腳和stc12c5a60s2的p2口接反了，這給以后的編程帶來了很大的麻煩，因此第一次就這樣以失敗而告終，不得不重新做修改電路，再做一個板子了。修改完的pcb圖如5-2圖所示。圖5-2 pcb電路圖完成了pcb圖的繪制之后，好好的進行檢查，也可以讓身邊的人幫自己看看，這樣更能發(fā)現(xiàn)錯誤。這時候要考慮制作的板子是否把每個器件都能合適的插上去，器件與器件之間的距離，有些器件體型如果不考慮的話，到時候一個會擋住另一個，雖然只有一點點，但卻會給焊接帶來很大的麻煩，甚至可能會作廢制作的板子。5.2 制作電路板由于pcb打樣費用比較昂貴，而且費時，因此大多數(shù)人會

40、自己做，我已經(jīng)畫好的pcb圖，那么下一步就是做電路板了。制作電路板有很多種方法，而感光法來制作電路板是最好的，因為這種方法精度高、成功率高，是目前最為便捷的方法。此方法中，在撕開黑色保護膜的時候一定要小心，不要用手指觸摸感光膜，否則會影響感光板制作的質(zhì)量，影響以后的正常運行。感光法制作電路板所需要材料如表5-1所示。表5-1 制作電路板材料所需物品備注感光板制作電路板的必需品菲林紙打印電路圖，用于感光板感光兩片20cm20cm透明玻璃和四個大的夾子將打印好的電路圖緊緊貼在感光板上日光燈對感光板曝光。顯影劑用于感光板顯影三氯化鐵用于感光板蝕刻鉆孔工具插入元件在制作板子前首先要先確定是否有已配制好

41、的藥液，如果沒有要及時配制，尤其是顯影液的配制，把握不好比例就會使顯影失敗。還要對曝光時間進行把握，因為天氣的變化會影響曝光時間的長短。因此要對二者進行測試，已達到最好的效果。步驟可分為一下7個部分：（1）打印用激光打印機將pcb圖打印到菲林紙上。不過在打印之前要設(shè)置打印選項，因為圖是在底層的，所以要選擇打印底層并選擇打印孔，不需要鏡像。（2）測試顯影液首先，將感光板切下很小一塊，撕掉上面的黑色保護膜一半，將其放在日光燈下曝光，時間大概是十分鐘。然后死掉另一半黑色保護膜，用筷子夾住，在自己配制好的顯影液里輕輕晃動，先看看能否洗出來了發(fā)亮的銅膜，如果效果佳，那么顯影液配制成功，否則失敗。再看看沒

42、被曝光的那段，和剛撕開是的顏色作對比，從而得出曝光時間是否合適，要是合適，那么這時要記住日光燈和感光板的距離，以便做板子的時候把握，要不合適，則曝光時間有問題，再進行測試。（3）曝光將打印有電路圖的菲林紙鋪在撕去了保護膜的感光板上（注意將菲林紙有墨的一面種感光板貼緊），將鋪好菲林紙的感光板放在兩塊玻璃板中間，用夾子夾好固定，將夾好的玻璃板放于日光燈下曝光（注意將有菲林紙的一面朝上）。根據(jù)經(jīng)驗，在夏天，用日光燈曝光時間約為8到9分鐘，冬天可長1到3分鐘，不過同時要根據(jù)室外的光線來調(diào)整曝光時間，最好不要晚上做板子，除非有曝光機。（4）顯影將顯影劑（燒堿）與水按1:20的比例配置好，如果實在是沒有測

43、量工具的話可以先在容器倒入一礦泉水瓶的三分之一水量，然后放入約為小手指大小的顯影劑，混合均勻后，放入一小塊的感光板實驗一下，之后根據(jù)它的反應(yīng)來調(diào)整顯影劑的濃度。然后將曝光好的板子放入其中顯像，并微微晃動讓板子表面的顯影液均勻流動。顯影劑配置的好的話，只要幾分鐘就能看到最終效果：除線路和焊盤上一層綠色的感光膜外，其他地方均為裸露的紅色銅。（5）蝕刻將三氯化鐵按與水的比例為4:6配置好，將顯影好的板子放入裝有三氯化鐵溶液的塑料盆中（不要用金屬盆，特別是銅的），蝕刻電路板，在蝕刻的同時，如果給溶液加熱的保持溫度在50-60度之間，溫度越高蝕刻速度越快。最終效果:除有線路的地方有感光膜覆蓋銅線外，其他

44、地方的銅均已被腐蝕掉，剩下絕緣的基板，這樣電路板就算是做好了。（6）去膜用細砂紙將其上面的感光膜搓掉，也可以放在顯影液溶液中，去掉線路上的感光膜，最終線路上沒有感光膜，均為紅色的銅線。（7）打孔用電鉆對零件孔或需要鉆孔的地方進行鉆孔，選用0.8mm的鉆頭9。5.3 焊接現(xiàn)在板子制作完了，就該找所需器件了，如表5-2所示。表5-2 所需器件器件名稱數(shù)量備注stc12c5a60s21mcumax2321rs232轉(zhuǎn)換db9ra(m)1串口（公），下載程序，gps接口da9ra(f)1串口（母），gprs模塊接口dip401單片機座dip161max232座4k72復(fù)位和電源指示燈10k1復(fù)位用排阻

45、1上拉電阻發(fā)光二極管1電源指示燈22u電容1復(fù)位用104電容5rs232電路30p電容2晶振短路子若干交叉線選擇用1620液晶顯示屏1顯示gps信息單列插槽11602用晶振1-電源插座1-不帶鎖開關(guān)1復(fù)位微調(diào)電阻1調(diào)節(jié)1602亮度找完元件后，就開始焊接，首先要準備好焊接所需的工具，有40w電烙鐵帶烙鐵架、錫絲、鑷子、剪刀、小刀、斜口鉗、吸錫器等。在這個過程中首先要焊接小元件和藏在大器件下面的元件，最重要要注意錫的量，如把握不好，麻煩就來了?，F(xiàn)將焊接步驟總結(jié)如下：（1）準備施焊：右手拿電烙鐵，左手拿焊錫絲，采用握筆式。（2）加熱焊接點：將烙鐵邊側(cè)放置于焊件與焊盤形成的直角處，使焊接點升溫。（3）

46、送入焊錫絲：及時將焊錫絲放置到電烙鐵焊接處的對面，同時接觸焊盤和引腳。（4）移開焊錫絲：落在焊盤上的焊料適量后，迅速移開焊錫絲。（5）移開電烙鐵：當焊盤上的焊料接近飽滿，充分浸潤在焊盤和焊件之間，在焊錫最光亮，流動性最強時，及時迅速地移開電烙鐵，移開的時候往上稍稍提拉（完全一次焊接過程所用的時間大約24 秒）。焊接完之后的板子如下圖5-3和5-4所示。圖5-3 焊接成品圖5-4 焊接面5.4 硬件測試（1）me3000通信模塊測試測試之前先要得到中興通訊 me3000模塊at指令集手冊，熟悉一下me3000模塊的at指令，為me3000模塊的測試打基礎(chǔ)，首先打開自己編寫的zteme3000串口

47、調(diào)試助手，用微機usb接口提供電源給模塊，然后將模塊和微機用串口線連起來，要先復(fù)位，復(fù)位鍵要按2-3秒。然后打開串口并初始化，填入服務(wù)器的ip地址和端口號，進行tcp連接，成功之后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)了。在此之前，要保證你連接服務(wù)器的ip地址是有效的，最好有固定的ip地址，還要自己設(shè)定一個端口號，這樣才能順利的連接服務(wù)器，但是，zteme3000串口調(diào)試助手的功能還是不夠完善，不能顯示服務(wù)器發(fā)送回來的數(shù)據(jù)，對于漢字的發(fā)送很容易出現(xiàn)錯誤，這還要在以后的學(xué)習(xí)中逐漸完善，但是針對于me3000模塊的測試，這些已經(jīng)足夠了，不必計較那么多，現(xiàn)將tcp連接成功之后自由發(fā)送數(shù)據(jù)的過程截圖給出，如圖5-5所示。圖5

48、-5 me3000測試服務(wù)器端socket調(diào)試助手接收到數(shù)據(jù)，如下圖5-6所示。圖5-6 接收數(shù)據(jù)由于zteme3000串口調(diào)試助手是自行用c#編寫的，所以只針對中興公司me3000模塊的，每個類型的gprs的at指令是不一樣的，所以其他模塊就不管用了，至于怎么編寫的這里就不做介紹了，里面定義了幾個類，也較為復(fù)雜，現(xiàn)給出主要函數(shù)名稱，以供參考。private void buttoncomopen_click(object sender, eventargs e)； /打開串口private void onopencom(string opentext)； /串口打開成功private void

49、 onclosecom()；/串口關(guān)閉private void onrecv(string recinf) ；/接收數(shù)據(jù)private void buttoncomsend_click(object sender, eventargs e)；/通過串口發(fā)送private void buttonmodelinit_click(object sender, eventargs e) ；/模塊初始化private void getnetinf(string netinf) ；/獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)private void getcsq(string csqinf) ；/獲取信號強度private void

50、openallfunc(string openinf) ；/打開所有功能private void getgprsstatus(string gprsstatusinf)； /查詢gprs連接狀態(tài)private void gprsopen(string gprsopeninf)； /連接gprsprivate void getipaddress(string ipinf) ；/查詢ip地址private void buttonconnect_click(object sender, eventargs e) ；/連接服務(wù)器private void connecting(string connec

51、tinginf)； /等待連接應(yīng)答private void buttonsend_click(object sender, eventargs e) ；/tcp發(fā)送信息private void statusopencom()；/打開串口時控件狀態(tài)private void controlstatusinitmok()；/模塊初始化成功狀態(tài)private void controlstatustcpconnect()；/tcp連接成功private void addrecordinf(string recordinf)； /加入流水信息private string getcomarg()；/讀取串口

52、參數(shù)private void statuesopencomcontrl()；/打開串口控件狀態(tài)private void statuesclosecomcontrl()；/關(guān)閉串口時的狀態(tài)private void statussuccessinitmodle()；/模塊初始化成功private void threadtcpsending()；/發(fā)送信息private void statustcpconnected()；/連接tcp服務(wù)器成功（2）測試1602液晶顯示屏用c語言編寫程序，實現(xiàn)在1602液晶顯示屏上顯示jiujiang welcome you，從而測試焊接好的電路是否正常，首先將寫好

53、的程序編譯、執(zhí)行，產(chǎn)生hex文件，再用軟件通過串口將其燒入單片機中，軟件截圖如下圖5-7所示。圖5-7 寫入程序由上圖可以看到，在寫入程序之前，還要選擇單片機的型號、最高波特率和最低波特率等，打開程序文件點擊下載，然后上電，這樣就可以成功的的將程序?qū)懭雴纹瑱C，現(xiàn)在可以看出，已經(jīng)將程序成功的將程序燒入單片機，接下來就是看看效果了。將1602液晶顯示屏插上去，然后上電復(fù)位，這是就能看到所預(yù)期的效果了，成功之后，看看效果如圖5-8所示。圖5-8 電路測試5.5 小結(jié)這章主要是硬件的實現(xiàn)，而前幾章我們對整個系統(tǒng)的設(shè)計打下了基礎(chǔ)，這一章將第三章各個模塊的原理圖組合之后得到系統(tǒng)總原理圖，根據(jù)這個原理圖畫出

54、pcb圖。采用這章介紹的方法制作電路板和焊接，然后測試電路是否正常，這對以后的軟件編程相當重要。6 軟件設(shè)計說到軟件設(shè)計，先要從全區(qū)考慮，以免所設(shè)計的軟件不能達到預(yù)期目標，車載終端首先要接收gps信息并進行處理顯示，在將所需信息發(fā)給監(jiān)控中心，結(jié)構(gòu)如下圖6-1所示。圖6-16.1 實現(xiàn)me3000模塊通信要想和監(jiān)控中心通信，就先得用微機控制模塊進行通信，以得知模塊通信的具體過程和所用到的指令，這樣才能進行程序設(shè)計，達到所預(yù)期的效果。因此就要對此模塊的at指令特別熟悉，系統(tǒng)常用at指令格式如表6-1、表6-2、表6-3、表6-4、表6-5、表6-6所示 10。表6-1 at+zipsend向目標地址發(fā)送tcp數(shù)據(jù)描述該指令用于向綁定的tcp服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)格式at+zipsend=port,length提示后再發(fā)送數(shù)據(jù)示例at+zipsend=1,10ziyo