遠(yuǎn)程定位監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：遠(yuǎn)程定位監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)系 別電子信息系專 業(yè)自動(dòng)化班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)導(dǎo) 師年月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系 別 電子系 專業(yè) 自動(dòng)化 班姓名學(xué)號(hào)_ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：遠(yuǎn)程定位監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 題目背景和意義：GPS系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的一種基于衛(wèi)星的無(wú)源定位系統(tǒng)。它可以提供陸?？帐褂谜呔_、持續(xù)、全天候、全球性航行、位置、和時(shí)間的信息，廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海導(dǎo)航/制導(dǎo)以及地面交通等場(chǎng)合。本課題主要是在深入學(xué)習(xí) GPS系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，利用GR-85集成模塊，通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的處理和顯示 ，來(lái)達(dá)到高精 度定位的目的。3設(shè)

2、計(jì)（論文）的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）：（1）查閱GPS技術(shù)的相關(guān)文檔，熟悉GPS技 術(shù)的應(yīng)用；學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)原理，軟硬件接口；閱讀相關(guān)英文資料 提高自己的閱讀能力。（3）通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，調(diào)試等具體工作，熟悉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，提高自己綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí) ，獨(dú)立 解決問(wèn)題的能力。主要技術(shù)指標(biāo)：實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 GPS模塊之間得數(shù)據(jù)通訊，并用液晶顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)，達(dá)到高 精度定位的目的。4設(shè)計(jì)的基本要求及進(jìn)度安排（含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）:基本要求：實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 GPS模塊之間得數(shù)據(jù)通訊，并用液晶顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。進(jìn)度安排：12周：針對(duì)原理及應(yīng)用范圍、主要技術(shù)難點(diǎn)等查閱資料，熟悉課題總體方案。36周：確定系統(tǒng)功

3、能，熟 悉 GPS 模塊軟硬件接 口以及數(shù)據(jù)包格式，熟悉單片 機(jī)軟硬件接口，以及編譯環(huán)境。714周：畫出電氣原理圖和印制版圖，完成硬件電路 設(shè)計(jì)、制作調(diào)試。設(shè) 計(jì)相關(guān)算法，調(diào)試系統(tǒng)。1518周：整理資料、撰寫論文。5畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)）*或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）：50時(shí)圖紙（幅面和張數(shù)）*:A4X2其他要求：指導(dǎo)教師簽名：年月日學(xué)生簽名：年月日系主任審批：年月日說(shuō)明：1本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入冊(cè)，一份教師自留。2帶*項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填 遠(yuǎn)程定位監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)GPS系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的一種基于衛(wèi)星的無(wú)源定位系統(tǒng)。它可以提供陸?？帐褂谜呔_、持續(xù)、全天候、全球性航行、位置

4、、和時(shí)間的信息，廣泛應(yīng)用 于航空、航天、航海導(dǎo)航/制導(dǎo)以及地面交通等場(chǎng)合。在 GPS系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)有 效定位的基礎(chǔ)上，配合GSM的短消息服務(wù)功能，對(duì)定位數(shù)據(jù)中的經(jīng)緯度、速度、 方向、時(shí)間等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙向傳送，可以解決監(jiān)控、指揮和調(diào)度移動(dòng)目標(biāo)的問(wèn)題，已成為當(dāng)前重要的研究課題。本課題主要是在深入學(xué)習(xí)GPS系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種以AT89S51單片 機(jī)，GPS接收模塊TC35為核心的小型定位系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航數(shù) 據(jù)的處理和顯示，同時(shí)由短信模塊將定位信息發(fā)送出去，來(lái)達(dá)到高精度定位的目 的。關(guān)鍵詞：GPS;定位；短消息；單片機(jī)控制Hardware Design Of Remote

5、Location MonitoringAbstractGPS system is currently the most used one based on the satellite passive location system. It can provides land users accurate, continuous, all-weather, global navigation, position, and the time of the information, are widely used in aviation, spaceflight, maritime n avigat

6、i on /guida nce and ground tran sport and so on .In the GPS system moving target for locating, and on the basis of the with GSM short message service fun cti on, the Ion gitude and latitude to positi oning data, speed, direct ion, time and other data realize poin tto-po int two-way tran smissi on, c

7、an solve mon itori ng, con trol and schedule of the moving target, has become the importa nt research subjectThis topic is in further study is based on the prin ciple of GPS system, desig n a ki nd of to AT89S51, GPS recei ving module GR-85 and text message tran sceiver module TC35 as the core of th

8、e small positioning system, through the microcontroller programming realize to the navigation data processing and display, and at the same time by text message module will locate information sent out, to achieve the purpose of real-time, high precisi on positi oning.Keywords: GPS; Positioning; Short

9、 message; Single-chip microcomputer controliii TOC o 1-5 h z 1緒論1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 引言.1. HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.2研究背景及意義 1. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.3國(guó)內(nèi)外研究的相關(guān)情況 1. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.4設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容 2. HYPERLINK l b

10、ookmark14 o Current Document 1.5 GPS技術(shù)的前景2. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2 GPS 原理3. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document GPS的定義3. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.2GPS 簡(jiǎn)介3. HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.3組成部分4.2.3.1空間部分4.2.3.2地面控制系統(tǒng)4.2.3.3用戶設(shè)備系統(tǒng)4. HYPERLINK

11、 l bookmark24 o Current Document 2.4工作原理5.3硬件設(shè)計(jì)8. HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)8. HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3.2單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 9.3.2.1單片機(jī)的選擇9.3.2.2單片機(jī)接口及外圍電路 12 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.3GPS 接口電路1.3 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.4GSM模

12、塊及外圍電路 .14 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 3.5LCD1602液晶顯示電路 1.7 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 3.6穩(wěn)壓電源電路 184 PCB板設(shè)計(jì)20PCB 布線20 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 4.2電源、地線的處理20 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 4.3數(shù)字電路與模擬電路的共地處理 21 HYPERLINK l bookmark42 o Current D

13、ocument 4.4大面積導(dǎo)體中連接腿的處理2.1 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 4.5布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用22 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 4.6設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC） 22 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 5結(jié)論23 IV HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 參考文獻(xiàn)24致謝25 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知

14、識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 26 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 27附錄28西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 1緒論 1.1引言遠(yuǎn)程定位監(jiān)控系統(tǒng)，即全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）。簡(jiǎn)單地 說(shuō)，這是一個(gè)由覆蓋全球的 24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可以保證在任 意時(shí)刻，地球上任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到 4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該 觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度，以便實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時(shí)等功能。這項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái) 引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、車輛以及個(gè)人，安全、準(zhǔn)確地沿著選定的路線，準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的 地。1

15、.2研究背景及意義GPS系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的一種基于衛(wèi)星的無(wú)源定位系統(tǒng)。它可以提供陸?？帐褂谜呔_、持續(xù)、全天候、全球性航行、位置和時(shí)間的信息，廣泛應(yīng)用于 航空、航天、航海導(dǎo)航/制導(dǎo)以及地面交通等場(chǎng)合。GPS測(cè)量技術(shù)能夠快速、高效、準(zhǔn)確地提供點(diǎn)、線、面要素的精確三維坐 標(biāo)以及其他相關(guān)信息，具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，廣泛 應(yīng)用于軍事、民用交通（船舶、飛機(jī)、汽車等）導(dǎo)航、大地測(cè)量、攝影測(cè)量、野外 考察探險(xiǎn)、土地利用調(diào)查、精確農(nóng)業(yè)以及日常生活（人員跟蹤、休閑娛樂(lè)）等不同 領(lǐng)域。本課題主要是在深入學(xué)習(xí) GPS系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上，利用 GR-85集成模塊， 通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航數(shù)

16、據(jù)的處理和顯示，來(lái)達(dá)到高精度定位的目的。1.3國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況GPS又稱為全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS 是美國(guó)從上世 紀(jì)70年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20年、耗資200億美元，于1994年3月完成其整體 部署，實(shí)現(xiàn)其全天候、高精度和全球的覆蓋能力?，F(xiàn)在GPS與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合，使得測(cè)定地球表面三維坐標(biāo)的方法從靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài)，從數(shù)據(jù)后處理發(fā)展到實(shí)時(shí)的定位與導(dǎo)航，極大地?cái)U(kuò)展了它的應(yīng)用廣度和深度。載波相位差分法GPS 技術(shù)可以極大提高相對(duì)定位精度，在小范圍內(nèi)可以達(dá)到厘米級(jí)精度。此外由于 GPS測(cè)量技術(shù)對(duì)測(cè)點(diǎn)間地通視和幾何圖形等方面的要求比常規(guī)測(cè)量方法更加靈活、

17、方便，已完全可以用來(lái)施測(cè)各種等級(jí)的控制網(wǎng)。GPS全站儀的發(fā)展在地形和土地測(cè)量以及各種工程、變形、地表沉陷監(jiān)測(cè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在精度、效 率、成本等方面顯示出巨大的優(yōu)越性。我國(guó)已研究構(gòu)造自主的GPS系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國(guó)的全球定 位系統(tǒng)(GPS)和俄羅斯的GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由 空間端、地面端和用戶端三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用 戶提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并兼具短報(bào)文通信能力。截止 2012年5月在軌衛(wèi)星12顆，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力。北斗衛(wèi) 星導(dǎo)航系統(tǒng)將在2020年形成全球覆蓋能力。目前其定位精度優(yōu)于

18、 20m,授時(shí)精 度優(yōu)于100nso預(yù)計(jì)到2020初步建立起來(lái)覆蓋全球的 GPS系統(tǒng)。1.4設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容GPS技術(shù)的相關(guān)文檔，熟悉GPS技術(shù)的應(yīng)用； 學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)原理，軟硬件接口；閱讀相關(guān)英文資料，提高自己的閱 讀能力；通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，調(diào)試等具體工作，熟悉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，提高自己綜合應(yīng) 用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。主要技術(shù)指標(biāo)：實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 GPS模塊之間得數(shù)據(jù)通訊，并用液晶顯示相 應(yīng)數(shù)據(jù)，達(dá)到高精度定位的目的。1.5 GPS技術(shù)的前景在大地測(cè)量方面，利用GPS技術(shù)開(kāi)展國(guó)際聯(lián)測(cè)，建立全球性大地控制網(wǎng)，提供高精度的地心坐標(biāo)，測(cè)定和精化大地水準(zhǔn)面，組織各部門參加 1992年全國(guó)G

19、PS定位大會(huì)戰(zhàn)；在工程測(cè)量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測(cè)、大壩變形、高層建筑變形監(jiān)測(cè)， 隧道貫通測(cè)量等精密工程，測(cè)繪各種比例尺地形圖和施工放樣等；在航空攝影測(cè)量方面，應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行航測(cè)外業(yè)控制測(cè)量、攝航飛行導(dǎo)航、機(jī)載 GPS航測(cè)等航測(cè)成圖等；在地球動(dòng)力學(xué)方面，我國(guó)應(yīng)用GPS技術(shù)于監(jiān)測(cè)南極洲板塊運(yùn)動(dòng)、青藏高原地殼運(yùn)動(dòng)、四川鮮水河地殼斷裂運(yùn)動(dòng)，建立了中國(guó)地殼形變觀測(cè)網(wǎng)、三峽庫(kù)區(qū)形變觀測(cè)網(wǎng)、首都圈GPS形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)等；在海洋測(cè)繪方面，我國(guó)已經(jīng)應(yīng)用GPS技術(shù)于海洋測(cè)量、水下地形測(cè)量西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 GPS原理 2

20、GPS原理2.1 GPS的定義利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)，稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，GPS是英文Global Positioning System （全球定位系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱。GPS起始于1958年美國(guó)軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964年投入使用。20世紀(jì)70年 代，美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS。主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，經(jīng)過(guò)20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994 年，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。在機(jī)械領(lǐng)域 GPS 則有另外一種含義：產(chǎn)品幾何

21、技術(shù)規(guī) （Geometrical Product Specificati ons簡(jiǎn)稱 GPS。另外一種解釋為G/s（ GB per s）。GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)依托全球衛(wèi)星定位系 統(tǒng)（GPS）,通過(guò)GPS終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心組成三層聯(lián)網(wǎng)式綜合監(jiān)管系統(tǒng)， 從而達(dá)到對(duì)人、車輛的位置、實(shí)時(shí)移動(dòng)的軌跡進(jìn)行管理，例如在對(duì)車輛的管理上， GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)可以提供車輛防盜、 反劫、行駛路線監(jiān)控、車內(nèi)車外視頻圖像 實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸、事故快速響應(yīng)、呼叫指揮等功能。2.2 GPS簡(jiǎn)介GPS功能必須具備 GPS終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控平臺(tái)三個(gè)要素；這三個(gè) 要素缺一不可；通過(guò)這三個(gè)要素，可以提供車輛定位、防盜、反劫、行駛

22、路線監(jiān)控及呼叫指揮等功GPS系統(tǒng)的前身是美軍研制的一種子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Transit ）,1958年研制，1964年正式投入使用。該系統(tǒng)用5到6顆衛(wèi)星組成的星網(wǎng)工作，每天最多繞過(guò)地球 13次，并且無(wú)法給出高度信息，在定位精度方面也不盡 如人意。然而，子午儀系統(tǒng)使得研發(fā)部門對(duì)衛(wèi)星定位取得了初步的經(jīng)驗(yàn)， 并驗(yàn)證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行定位的可行性，為GPS系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。由于衛(wèi)星定位顯示出在導(dǎo)航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對(duì)潛艇和 艦船導(dǎo)航方面的巨大缺陷。美國(guó)海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一 種新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。為此，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室（NRL ）提出了名為 Tin mation的用12

23、到18顆衛(wèi)星組成10000km高度的全球定位網(wǎng)計(jì)劃，并于67年、69年和74年各發(fā)射了一顆試驗(yàn)衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星上初步試驗(yàn)了原子鐘計(jì)時(shí)系統(tǒng)，這使 GPS系統(tǒng)精確定位的基礎(chǔ)。而美國(guó)空軍則提出了621-B的以每星群 4到5顆衛(wèi)星組成3至4個(gè)星群的計(jì)劃，這些衛(wèi)星中除1顆采用同步軌道外其余的 都使用周期為24h的傾斜軌道，該計(jì)劃以偽隨機(jī)碼（PRN ）為基礎(chǔ)傳播衛(wèi)星測(cè)距信號(hào)，其強(qiáng)大的功能，當(dāng)信號(hào)密度低于環(huán)境噪聲的1%時(shí)也能將其檢測(cè)出來(lái)。偽隨機(jī)碼的成功運(yùn)用是GPS系統(tǒng)得以取得成功的一個(gè)重要基礎(chǔ)。海軍的計(jì)劃主要用于為艦船提供低動(dòng)態(tài)的2維定位，空軍的計(jì)劃能供提供高動(dòng)態(tài)服務(wù)，然而系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜。由于同時(shí)研制兩個(gè)系統(tǒng)

24、會(huì)造成巨大的費(fèi)用而 且這里兩個(gè)計(jì)劃都是為了提供全球定位而設(shè)計(jì)的，所以1973年美國(guó)國(guó)防部將2者合二為一，并由國(guó)防部牽頭的衛(wèi)星導(dǎo)航定位聯(lián)合計(jì)劃局（JPO）領(lǐng)導(dǎo)，還將辦事機(jī)構(gòu)設(shè)立在洛杉磯的空軍航天處。該機(jī)構(gòu)成員眾多，包括美國(guó)陸 軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)、交通部、國(guó)防制圖局、北約和澳大利亞的代表。2.3組成部分2.3.1空間部分GPS的空間部分主要成員是衛(wèi)星星座；作用是發(fā)送信號(hào)，用于測(cè)距和告知 自身的位置。它是由24顆衛(wèi)星組成（21顆工作衛(wèi)星；3顆備用衛(wèi)星），它位于距 地表20200km的上空，均勻分布在6個(gè)軌道面上（每個(gè)軌道面 4顆），軌道傾 角為55衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、 任何時(shí)間都可觀測(cè)到

25、4顆以上的衛(wèi) 星，并能在衛(wèi)星中預(yù)存導(dǎo)航信息，GPS的衛(wèi)星因?yàn)榇髿饽Σ恋葐?wèn)題；隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。2.3.2地面控制系統(tǒng)地面控制系統(tǒng)主要 由監(jiān)測(cè)站（Monitor Station ）、主控制站（Master Monitor Station ）、地面天線（Ground Antenna ）所組成，主控制站位于美國(guó) 科羅拉多州春田市（ Colorado Spring ）。地面控制系統(tǒng)的主要作用是監(jiān)控、操縱系統(tǒng)，預(yù)報(bào)衛(wèi)星軌道和鐘差。 地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息，并計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離，大 氣校正等數(shù)據(jù)。2.3.3用戶設(shè)備系統(tǒng)用戶設(shè)備部分即 GPS信號(hào)接收機(jī)，主要成員是接收機(jī)及其

26、輔助設(shè)備， 它的主要作用是接受信號(hào)，用于定位、測(cè)速和授時(shí)。其主要功能是能夠捕 獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接 收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，就可測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距 離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微 處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置 的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收機(jī)一般采用機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源源。設(shè) 置機(jī)內(nèi)電源的目的在于更換外電源時(shí)不中斷連續(xù)觀測(cè)。在用機(jī)外電

27、源時(shí)機(jī) 內(nèi)電池自動(dòng)充電。關(guān)機(jī)后機(jī)內(nèi)電池為RAM存儲(chǔ)器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。目前各種類型的接受機(jī)體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，便于野外觀測(cè)使用。 其次則為使用者接收器，現(xiàn)有單頻與雙頻兩種，但由于價(jià)格因素，一般使 用者所購(gòu)買的多為單頻接收器。2.4工作原理GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間 的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。要達(dá)到這 一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。 而用戶到衛(wèi)星的距離則通過(guò)記錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí)間，再將 其乘以光速得到（由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星 之間的真實(shí)距離，而是偽

28、距（PR）:當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡(jiǎn)稱偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。GPS系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P（Y）碼。C/A碼頻率1.023MHz，重復(fù)周期一毫秒，碼間距1微秒，相當(dāng)于300m； P碼頻率10.23MHz， 重復(fù)周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當(dāng)于 30m。而丫碼是在P碼的基礎(chǔ) 上形成的，保密性能更佳。導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、 電離層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)制出來(lái)， 以50b/s調(diào)制在載頻上發(fā)射的。導(dǎo)航電文每個(gè)主幀中包含5個(gè)子幀每幀長(zhǎng)6s。前三幀各10個(gè)字碼；每三十秒重復(fù)一

29、次，每小時(shí)更新一次。后兩幀共15000b。 導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測(cè)碼、轉(zhuǎn)換碼、第1、2、3數(shù)據(jù)塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶接受到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自 己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星 歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時(shí)所處位置，用戶在 WGS-84大地坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知?？梢?jiàn)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文。然而， 由于用戶接受機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用 戶的三維坐標(biāo) x、y、z夕卜，還要引進(jìn)一個(gè) At卩衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差 作為未知數(shù)，然后用4個(gè)方程將這4個(gè)未知數(shù)解出來(lái)。 所以如

30、果想知道接收 機(jī)所處的位置，至少要能接收到4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。GPS接收機(jī)可接收到可用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)的時(shí)間信息；用于預(yù) 報(bào)未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報(bào)星歷；用于計(jì)算定位時(shí)所需衛(wèi)星 坐標(biāo)的廣播星歷，精度為幾米至幾十米（各個(gè)衛(wèi)星不同，隨時(shí)變化）；以及GPS系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。GPS接收機(jī)對(duì)碼的量測(cè)就可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，由于含有接收 機(jī)衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對(duì)0A碼測(cè)得的偽距稱為UA碼偽距，精度約為 20米左右，對(duì)P碼測(cè)得的偽距稱為 P碼偽距，精度 約為2米左右。GPS接收機(jī)對(duì)收到的衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行解碼或采用其它技術(shù)，將調(diào)制在 載波上的信息去掉后，就可以恢復(fù)載波。嚴(yán)

31、格而言，載波相位應(yīng)被稱為載 波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻移影響的衛(wèi)星信號(hào)載波相位與接收機(jī)本機(jī)振蕩產(chǎn)生信號(hào)相位之差。一般在接收機(jī)鐘確定的歷元時(shí)刻量測(cè)，保持 對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開(kāi)始觀測(cè)時(shí)的接收機(jī)和 衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的，起始?xì)v元的相位整數(shù)也是不知道的， 即整周模糊度，只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)解算。相位觀測(cè)值的精度高至 毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對(duì)定位、并有一段連續(xù)觀 測(cè)值時(shí)才能使用相位觀測(cè)值，而要達(dá)到優(yōu)于米級(jí)的定位精度也只能采用相位觀測(cè)值。按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對(duì)定位（差分定位）。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收

32、機(jī)位置的方式，它只能采用 偽距觀測(cè)量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對(duì)定位（差分定位）是根 據(jù)兩臺(tái)以上接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定觀測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置的方法，它既 可采用偽距觀測(cè)量也可采用相位觀測(cè)量，大地測(cè)量或工程測(cè)量均應(yīng)采用相 位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位。在GPS觀測(cè)量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑 效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相 對(duì)定位時(shí)大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻 接收機(jī)可以根據(jù)兩個(gè)頻率的觀測(cè)量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在,應(yīng)選用雙頻接收機(jī)精度要求高，接收機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí) （大氣有明顯差別）西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)

33、院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3硬件設(shè)計(jì) 3硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)我們的設(shè)計(jì)思想就是結(jié)合模塊本身特性，采用相應(yīng)的高性能單片機(jī)作為控制 器，通過(guò)編程，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和顯示，以達(dá)到高精度定位的目的。最終確定 的硬件系統(tǒng)主要由電源模塊、單片機(jī)控制模塊、GSM短信發(fā)送模塊、GPS接收 模塊，液晶顯示模塊及外圍電路組成。系統(tǒng)總框圖如圖3.1所示：GSM短信收發(fā)模1 L圖3.1系統(tǒng)總框圖系統(tǒng)采用GR-85 GPS模塊用于接收GPS衛(wèi)星的信號(hào)，從而計(jì)算出經(jīng)緯度、 海拔高度、日期、航向等定位信息。 GPS模塊由變頻器、信號(hào)通道、微處理器、 存儲(chǔ)單元和接收天線組成。GSM短信收發(fā)模塊采用西門子 TC35模塊可以方

34、便地利用 GSM網(wǎng)進(jìn)行通 信。GSM模塊與單片機(jī)之間采用標(biāo)準(zhǔn)的串行口進(jìn)行通信，通信的最高波特率可 達(dá) 115.2 kbit/s。單片機(jī)控制模塊采用 W77E58單片機(jī)接收從GPS模塊通過(guò)串口發(fā)送過(guò)來(lái)的 導(dǎo)航定位信息，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理而提取出所需的經(jīng)緯度等信息， 然后將這 些有用信息按一定協(xié)議組裝成數(shù)據(jù)包傳遞給 GSM發(fā)送模塊。液晶顯示模塊采用LCD1602模塊用于顯示接收到的數(shù)據(jù)信息等。電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。3.2單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)3.2.1單片機(jī)的選擇在整個(gè)系統(tǒng)中，單片機(jī)控制模塊是系統(tǒng)的核心，也是本課題的的重點(diǎn)，因此， 一個(gè)性能較好的單片機(jī)，會(huì)提高系統(tǒng)的工作性能。在整體考慮系

35、統(tǒng)的需求后我們 選擇了臺(tái)灣華邦電子股份有限公司生產(chǎn)的W77E58單片機(jī)。它有 2個(gè)增強(qiáng)型全雙工串行通道，使得我們可以在不另外擴(kuò)展串口的情況下直接使用，而且片內(nèi)還帶有可編程看門狗定時(shí)器，這些都為我們帶來(lái)了方便。W77E58是一個(gè)快速8051兼容微控制器。它的內(nèi)核經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)，提高了時(shí) 鐘速度和存儲(chǔ)器訪問(wèn)周期速度。經(jīng)過(guò)這種改進(jìn)后，在相同的時(shí)鐘頻率下，它的指令執(zhí)行速度比標(biāo)準(zhǔn)8051要快許多。一般來(lái)說(shuō)，按照指令的類型，W77E58的指令執(zhí)行速度是標(biāo)準(zhǔn)8051的1.5-3倍。整體來(lái)看，W77E58的速度比標(biāo)準(zhǔn)的8051 快2.5倍。在相同的吞吐量及低頻時(shí)鐘情況下，電源消耗也降低。由于采用全靜 態(tài)CMOS

36、設(shè)計(jì)，W77E58能夠在低時(shí)鐘頻率下運(yùn)行。 W77E58內(nèi)含32KB Flash EPROM，工作電壓為4.5v-5.5v,具有1KB片上外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，當(dāng)用戶應(yīng)用 時(shí)使用片上SRAM代替外部SRAM，可節(jié)省更多I/O 口。單片機(jī)接口及其外圍 電路如圖3.2。RSTTIMEMARKGSM-SWC6iHtPXZ1 40MZ，T2VDDT2EXAD0RXD1AD1,TXD1AD2，INT2AD3INT3-AD4,INT4AD5AD6.RSTAD7RXDEA,TXDAL E INT0PSEN,INTVA15,T0A14.T1A13.WRA12.RDA11,XTAL2A10，XTAL1A9,VSSA8

37、J11635 P0.4734 P0.5932 P0.73T3013141618W77E5836 P0.333P0.6RXDO UTXDO 1119202928 P2.727 P2.6257P2.32RXD1 -3TXD1 4VCC3P0.137 P0.20.0 VCCJ21234VCCS423 P2.2S3OR310K89R210KR110K22 P2.121P2.0C4 C3 C2 C1104104104104* im .S2S1圖3.2單片機(jī)接口及外圍電路a.主要特性：指令與MCS-51兼容32KB 可編程 FLASH EPROM全靜態(tài)工作：0Hz-40KHz與標(biāo)準(zhǔn)80C52管腳兼容256

38、字節(jié)片內(nèi)暫存RAM4 個(gè) 8 位 I/O 口3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 12個(gè)中斷源，2級(jí)中斷能力2個(gè)增強(qiáng)型全雙工串行通道可編程看門狗定時(shí)器片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路T2r P1.0 匚T2EX. P I .1 匚RXD1? P1.2 匚 TXD I, P1.3 匚INT2, P I .4 匚INT3, P1.5 匚INT4. P1.6 匚INT5. P1.7 匚RST匚RXDn P3.0 匚TXDn P3.1 匚INTO, P3.2 匚INT1, P3.3 匚TO, P3.4 匚T1, P3.5 匚W P3.6 匚 P3.7 匚XTAL2 匚XTAL1 匚VSS匚140239338437536635

39、73483393210311130122913281427152616251724182319222021VDDPD.D; ADDPD.1; AD1PD.2; AD2PD.3; AD3PD.4; AD4PD.5; AD5PD.6; AD6PD.7; AD7EAALEPSENP2.7; A15P2.6; A MP2.5; A13P2.4; A12P2.3; AHP2.2; A10P2.1; A9P2.D; A8圖3.3 W77E58管腳圖b.管腳功能：VDD :供電電壓VSS:接地。P0 口： P0 口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。 當(dāng)P1 口的管腳第一次寫1時(shí)，被

40、定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作 為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉 高。P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能 接收輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫“

41、1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是 由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉 優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 口 ： P3 口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個(gè)TTL 門電流。當(dāng)P3 口寫入“ 1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為 輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸

42、出電流（ILL ）這是由于上拉的緣 故。P3、P1 口也可作為 W77E58的一些特殊功能口，如下所示:管腳備選功能P3.0RXD （串行輸入口 1）P3.1TXD （串行輸出口 1）P3.2/INT0 （外部中斷0）P3.3/INT1 （外部中斷1）P3.4T0 （定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入）P3.5T1 （定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入）P3.6/WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7/RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P1.0T2 （定時(shí)/計(jì)數(shù)器2外部輸入）P1.1T2EX （定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的重裝載/捕獲控制）P1.2RXD1 （串行輸入口 2）P1.3TXD1 （串行輸出口 2）P1.4 INT2 （

43、外部中斷2）P1.5 /INT3 （外部中斷3）P1.6 INT4 （外部中斷4）P1.7 /INT5 （外部中斷5）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期高電平。ALE :當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位 字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。/PSEN：程序存儲(chǔ)使能。在執(zhí)行取指令和MOVC的操

44、作時(shí)，此管腳允許外部ROM數(shù)據(jù)出現(xiàn)在P0 口的地址/數(shù)據(jù)總線上。/EA/VPP :當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器 （0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH編 程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP ）。XTAL1 :反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2 :來(lái)自反向振蕩器的輸出。322單片機(jī)接口及外圍電路（1）鍵盤 鍵盤包括模式鍵、遞增鍵、遞減鍵，模式鍵是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行模式 的選則，遞增和遞減鍵是對(duì)各種參數(shù)加 1或減1的操作。在本設(shè)計(jì)中，

45、鍵盤用來(lái) 設(shè)定和改變開(kāi)關(guān)量的數(shù)值。電路圖如圖 3.4所示。圖中，S1為開(kāi)關(guān)，S2為模式鍵，S3為遞增鍵，S4為遞減鍵。在高電平時(shí) 的等效內(nèi)阻很大，這里根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選電阻為10K，既鍵盤上采用的電阻為10K。系統(tǒng)上電后就給電容充電，當(dāng)電容充滿電后，這時(shí)與電容和和電阻相連的那個(gè)端 口就為高電平，一旦有按鍵按下，這個(gè)端口就直接與地接通，變?yōu)榈碗娖?，這就 表示這個(gè)按鍵被按下了。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) P2 .3P2 .2P2 .1P2.0V CCC 21 0 41 0 41 0 410 K21 0 KS4-O OS3S2-O O-S1C 4C 3圖3.4鍵盤接口電路(2)復(fù)位電路單

46、片機(jī)系統(tǒng)在工作時(shí)，由于干擾等各種因素的影響，有可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象導(dǎo) 致單片機(jī)系統(tǒng)無(wú)法正常工作，為了克服這一現(xiàn)象，需要有復(fù)位電路。復(fù)位電路的基本要求是：在單片機(jī)上電時(shí)能可靠復(fù)位，在下電時(shí)能防止程序亂飛導(dǎo)致 EEPROM中的數(shù)據(jù)被修改。電路圖如圖3.5所示。當(dāng)按鍵按下通電瞬間，穩(wěn)壓電源給電容充電。此時(shí)，在電容和電阻之間將有 一個(gè)高電平也就是給單片機(jī)一個(gè)高電平使其復(fù)位。 隨著電容充電結(jié)束，將使電 容與電阻之間將呈現(xiàn)低電平，單片機(jī)復(fù)位結(jié)束。3.3 GPS接口電路GPS天線會(huì)首先接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理單元，再經(jīng)由 RF射頻 前端將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)為中、低頻數(shù)字信號(hào)傳送到GPS基帶模塊。實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的跟蹤

47、、鎖定、測(cè)量、由跟蹤環(huán)路重建載波解碼得廣播電文，并獲得偽距定位信息。GPS接收機(jī)以NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)格式輸出GPS定位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)終端設(shè)備需要實(shí) 時(shí)從GPS輸出的NMEA0183數(shù)據(jù)流中得到位置信息、時(shí)間信息。GPS接收機(jī)提 供了多種語(yǔ)句格式，有 GPGGA，GPGSA，GPGSV，GPRMC，GPZDA 和 GPGLL 等。本系統(tǒng)將采用GPRMC格式的數(shù)據(jù)。圖3.6所示為GPS和單片機(jī)間的接口 電路。圖3.6中，GPS模塊通過(guò)引腳直接與單片機(jī)的的 RXB,RXD0,TXD0相連。 即分別接至中斷1，串行輸入口 0，串行輸出口 0。JP1123456VCCT TXDO； RXD0r RXB?

48、 TIMEMARKHEADER 6圖3.6 GSM接口及外圍電路3.4 GSM模塊及外圍電路TC35是西門子公司推出的新一代無(wú)線通信 GSM模塊，主要由GSM基帶處 理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組 成。TC35模塊可以快速安全可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音傳輸、短消息 服務(wù)(Short Message Service和傳真。本系統(tǒng)只使用短消息收發(fā)功能。因此只使用 TC35的數(shù)據(jù)輸入，輸出接口。需要注意的是TC35是作為數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)來(lái)連接的，而不是像一般調(diào)制解調(diào)器作為數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)進(jìn)行連接。TC35 :西門子公司的 TC35是

49、一款雙頻 900/1800MHZ高度集成的 GSM 模塊。在GSM網(wǎng)絡(luò)日臻完善的今天，TC35秉承了西門子一貫的優(yōu)秀品質(zhì)，它易于集成，使用它您可以在較短的時(shí)間內(nèi)花費(fèi)較少的成本開(kāi)發(fā)出新穎的 產(chǎn)品。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無(wú)線公話以及無(wú)線POS終端等領(lǐng)域您都能看到TC35無(wú)線模塊在發(fā)揮作用，使用它是您產(chǎn)品質(zhì)量和性能的保證。在可以預(yù)見(jiàn)的 將來(lái)，這些產(chǎn)品可以很容易向GPRS領(lǐng)域過(guò)度，您將會(huì)發(fā)現(xiàn)花費(fèi)較少的成本就能享受到 GPRS技術(shù)帶給您的方便快捷。西門子無(wú)線產(chǎn)品將會(huì)以杰出的性能為您提供周到的技術(shù)支持。TC35模塊性能指標(biāo)及其特性說(shuō)明如下：信息傳送內(nèi)容：語(yǔ)音和數(shù)據(jù)；電源：?jiǎn)坞娫?3.3V-5.5V ；頻段：雙頻 G

50、SM900MHZ 和 DCS1800MHz ( Phase 2+)；發(fā)射功率：2W(GSM900MHz Class4) 1W ( DCS1800MHz Class 1)；SIM卡連接方式：外接；天線：由天線連接器連接外部天線；溫度范圍：工作溫度-20 C to+55C，存儲(chǔ)溫度 -30 Cto+85 C ；工作電流損耗：通話模式：300mA (典型值)；空閑模式：3.5mA (最大值)；省電模式：100卩A最大值)；語(yǔ)音解碼標(biāo)準(zhǔn)；三種速率： 半速(ETS 06.20)全速(ETS 06.10)增強(qiáng)型全速 (ETS 06.50/06.60/06.80)；短信息：MT, MO, CB 和PDU 模

51、式；夕卜型尺寸：54.5 x 36 x 6.7mm ； 音頻接口：模擬信號(hào)(麥克風(fēng)，耳麥，免提手柄)； 通訊接口： RS232 (指令和數(shù)據(jù)的雙向傳送)；SIM卡操作電壓：3V/1.8V ；電話薄功能：存儲(chǔ)于SIM卡中； 模塊復(fù)位： 采用AT指令或掉電復(fù)位；串口通訊波特率： 300bps.115kbps ； 自動(dòng)波特率范圍； 4.8kbps.115kbps ； 軟件下載功能 (improved ；service and maintenance):通過(guò) RS232 或 SIM 接口； 實(shí)時(shí)時(shí)鐘： 可實(shí)現(xiàn)(時(shí)鐘頻率 32.768KHZ )；定時(shí)器功能：可用AT命令編程。J4VCCJP3CCMCCV

52、CCCCIOCCGHD CCCLKCCBSTL1LED1SIMCARDHPHDEEDRMGOR3CDCTSORTS0 dtkFccm CCTBT CCIO CCCLK CCVC C CijHDSYNCC0H40圖3.7 GSM接口及外圍電路如圖3.7所示，TC35的RXD1對(duì)應(yīng)單片機(jī)的 RXD1,TC35的TXD1對(duì)應(yīng)單片 機(jī)的TXD1。系統(tǒng)加電后，為使TC35進(jìn)人工作狀態(tài)。必須給IGT加一延時(shí)大于 100 ms的低電平信號(hào)，且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于 1 ms。啟動(dòng)后IGT應(yīng)保持高電 平(3.3 V)。驅(qū)動(dòng)IGT時(shí)TC35的供電電壓不能低于3. 3V，否則TC35不能被激 活。TC35的數(shù)據(jù)輸入

53、/輸出接口實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合 ITU RS232接口標(biāo)準(zhǔn)。它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和I位停止位，無(wú)校驗(yàn)位， 波特率為300 b/s115 kb/s可選。ZIF連接器給SIM卡接口提供6針，其中 所添加的CCIN引腳用來(lái)檢測(cè)SIM卡支架中是否插有SIM卡。當(dāng)插入SIM卡，該 引腳置為高電平，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常工作狀態(tài)。連接器的SYNC腳控制燈的狀態(tài)，以此判斷TC35的工作狀態(tài)。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3.5 LCD1602液晶顯示電路液晶顯示模塊由于具有體積小、 功耗低、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和 低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。 本文所采用的LCD160

54、2是工業(yè)字符型液晶 顯示模塊，能夠同時(shí)顯示 16x02即32個(gè)字符（16列2行）。1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符 號(hào)等點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有 間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形。LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第12腳：VSS為電源地；VDD接5V電源正極；第3腳：VO為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高；第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0時(shí)選擇指令寄存

55、器；第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平（1）時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平（0）時(shí)進(jìn)行 寫操作；第6腳：E（或EN）端為使能（enable）端；第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端；第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。b丄CD1602的特性有：+5V電壓，對(duì)比度可調(diào)；內(nèi)含復(fù)位電路；提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種 功能；有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DDRAM ；內(nèi)建有192個(gè)5X7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM ；8個(gè)可由用戶自定義的 5X7的字符發(fā)生器 CGRAM 。JP2圖3.8LCD1602接口電路字符型LCD1602與單片機(jī) W77E58的數(shù)

56、據(jù)連線接口電路如圖3.8所示，圖 中，單片機(jī)接口 P0 口直接與液晶模塊的數(shù)據(jù)口相接， W77E58的P2.7 口用于控 制RS寄存器選擇，P2.6 口用于控制R/W讀寫選擇，P2.5 口則用來(lái)控制E使能 信號(hào)，這樣的設(shè)計(jì)讓接口連接簡(jiǎn)單化，也便于編程。系統(tǒng)調(diào)試正確后，LCD將直觀顯示出觀測(cè)點(diǎn)所在經(jīng)度，緯度及時(shí)間三種定 位信息。3.6穩(wěn)壓電源電路LM7805為3端正穩(wěn)壓電路，TO-220封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng) 用范圍廣。內(nèi)含過(guò)流、過(guò)熱和過(guò)載保護(hù)電路。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá)1A。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。其主要特點(diǎn)如下：1）輸出電流可達(dá)1A2）輸出電

57、壓有：5V3）內(nèi)部有過(guò)熱保護(hù)4）內(nèi)部有短路限流電路5）輸出晶體管安全范圍補(bǔ)償6）極限參數(shù)（Ta=25C）VI 輸入電壓（VO=518V）35VR9 JC阻（結(jié)到殼）R9 JA阻（結(jié)到空氣）工作結(jié)溫范圍TOPR如圖3.9所示電路為輸出電壓+5V,5C /W65C /W0125C+3.3V的穩(wěn)壓電源。它由橋式整流電路D1D4，濾波電容C8、C10，防止自激電容C9、C11和一只固定式三端穩(wěn)壓器 （7805）極為簡(jiǎn)捷方便地搭成的。D1 訕007Vin1=12 1 POWEKjC aUTOOV上G0170UM67=C11104一圖3.9LM805穩(wěn)壓電源電路圖220V交流市電通過(guò)電源變壓器變換成交流低

58、壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路D1D4和濾波電容C8的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805的Vin和GND 兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓 （該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù) 載的變化等原因而發(fā)生變化）。此直流電壓經(jīng)過(guò)LM7805的穩(wěn)壓和C10的濾波便 在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機(jī)電路的電源。而在用電阻進(jìn)行分壓后得到3.3V穩(wěn)定電壓，可用于對(duì)TC35模塊進(jìn)行供電。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn) 壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡(jiǎn)捷方便 等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式

59、集成穩(wěn)壓器件。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 PCB板設(shè)計(jì) 4 PCB板的設(shè)計(jì)4.1 PCB布線在PCB設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，可以說(shuō)前面的準(zhǔn)備工作 都是為它而做的， 在整個(gè)PCB中，以布線的設(shè)計(jì)過(guò)程限定最高，技巧最細(xì)、工 作量最大。PCB布線有單面布線、雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種:自動(dòng)布線及交互式布線，在自動(dòng)布線之前，可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。自動(dòng)布線的布通率，依賴于良好的布局，布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定，包括走線的

60、彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線，快速地把短 線連通，然后進(jìn)行迷宮式布線，先把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化，它 可以根據(jù)需要斷開(kāi)已布的線。并試著重新再布線，以改進(jìn)總體效果。對(duì)目前高密度的PCB設(shè)計(jì)已感覺(jué)到貫通孔不太適應(yīng)了，它浪費(fèi)了許多寶貴的布線通道，為解決這一矛盾，出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù)，它不僅完成了導(dǎo)通孔的 作用，還省出許多布線通道使布線過(guò)程完成得更加方便，更加流暢，更為完善， PCB板的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜而又簡(jiǎn)單的過(guò)程，要想很好地掌握它，還需廣大 電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會(huì)，才能得到其中的真諦。4.2電源、地線的處理a.既使在整個(gè)PCB板中的布線完成得都很好，