基于51单片机的GPS定位系统的设计 - 图文

第一章 51单片机概述 ....................................................................................................... - 1 -

1.1 单片机概述............................................................................................................. - 1 - 1.2 51单片机系统的结构组成及性能 .................................................................. - 1 -

1.2.1 结构组成 ...................................................................................................... - 1 - 1.2.2 80C51单片机引脚介绍 ........................................................................... - 2 - 1.2.3 单片机主要部件功能 ............................................................................... - 3 - 1.3 8255芯片介绍 ....................................................................................................... - 4 -

1.3.1 工作原理 ...................................................................................................... - 5 - 1.3.2 工作方式 ...................................................................................................... - 5 - 1.4 8250芯片介绍 ....................................................................................................... - 6 - 1.5 LCD液晶显示器介绍 ......................................................................................... - 6 - 第二章 GPS定位系统简介 .............................................................................................. - 7 -

2.1 GPS定位系统的发展 .......................................................................................... - 7 - 2.2 GPS定位系统的基本原理 ................................................................................. - 7 - 2.3 GPS模块的主要技术参数 ................................................................................. - 8 - 2.4 GPS定位系统的组成部分 ................................................................................. - 8 - 2.5 GPS定位的流程 ................................................................................................... - 9 - 2.6 GPS定位系统的特点 .......................................................................................... - 9 - 第三章 硬件连接电路 ...................................................................................................... - 11 -

3.1 电路设计要求与目的 ........................................................................................ - 11 - 3.2 电路设计原理 ...................................................................................................... - 11 - 3.3 GPS与单片机、LCD的电路连接 ................................................................ - 12 - 第四章 软件设计 ............................................................................................................... - 13 -

4.1 系统工作流程 ...................................................................................................... - 13 - 4.2 软件的设计........................................................................................................... - 13 -

4.2.1 程序框图 .................................................................................................... - 13 - 4.2.2 实验连线 .................................................................................................... - 15 - 4.2.3 运行实验程序GPS.ASM ...................................................................... - 15 - 4.3 数据显示与分析 ................................................................................................. - 17 -

4.3.1 数据显示 .................................................................................................... - 17 - 4.3.2 数据监测分析 ........................................................................................... - 17 -

第五章 实验总结 ............................................................................................................... - 19 - 参考文献 ................................................................................................................................. - 20 -

第一章 51单片机概述

1.1 单片机概述

单片机（Single chip microcomputer）微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机。单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。

1.2 51单片机系统的结构组成及性能

AT89S51单片机与Intel公司的MCS-51单片机系列的80C51型号单片机在芯片结构与功能上基本相同，外部引脚完全相同。主要不同点是89系列产品中程序存储器全部采用快擦写存储器，简称闪存。AT89S51单片机与AT89C51单片机主要不同点是增加了ISP串行接口（可实现串行下载功能）和看门狗定时器。

1.2.1 结构组成

单片机集成了一台微型计算机的各个主要部分，其中主要由运算器、控制器、存储器、输入输出设备等构成，各部分通过内部总线相连。其主要功能部件如下： ? 8位中央处理单元(CPU) ? 128B/256B的数据存储器RAM ? 4KB/8KB的片内ROM/EPROM ? 4个8位并行I/O口P0-P3 ? 2个定时器/计数器 ? 5个中断源

? 1个全双工的UART（通用异步接收、发送器）

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? 片内振荡与时钟产生电路 组成框图如下图所示：

图中的P0、P1、P2、P3为4个可编程I/O口，TED、RXD为串行口的输入、输出端，以上各部分通过总线相连。AT89C51/AT89C51与AT89S51/AT89S51在结构上的主要不同点是没有看门狗、双DPTR和ISP端口。

在AT89S51单片机内部除了有CPU、RAM、ROM和定时器、串行口等主要功能部件外，还有驱动器、指令寄存器、锁存器、地址寄存器等辅助电路部分。

1.2.2 80C51单片机引脚介绍

单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。 ⒈ 电源:

⑴ VCC - 芯片电源，接+5V； ⑵ VSS - 接地端； ⒉ 时钟:

XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。

⒊ 控制线:控制线共有4根：

⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲

① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址

② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

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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

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