作者:河南工业大学 黄光黔 上官伟 祝远鹏
指导教师:王彩红
作品简介
本文介绍了一项利用STC单片机采集和处理GPS定位信息的产品的设计。该系统以STC公司的IAP15F2K61S2单片机为核心控制器件,通过串行口与GPS模块(HAN1303 ATK-NEO-6M GPS)通信,接收GPS模块输出的时间和定位信息。该输出信息格式采用NMEA-0183标准格式中的GPRMC语句。单片机接收到定位信息和时间信息后,将GPS模块输出的时间信息进行时差调整,再将所获取的位置和时间信息通过显示终端显示。经过调试后。本系统以接收GPS定位信息和时间信息,并把经度、纬度和时间通过屏幕显示出来,并且通过GSM无线模块SIM900A 远程传输给设备终端(手机)。可实现实时监测功能。利用GSM短消息功 能。可以把GSM变为一个寻呼台,向监控 中心发送消息,及时地反馈信息和接收消息,从而提高终端性能。利用GPS的定位功能和GSM的短消息功能通过接VI电路和控制器把它们集成一起,实 现了GPS数据的接收和消息的发送。这样用户终端可以利用GSM功能实时的把消息到监控中心和收到监控中心发来的消息,实现监控中心对用户终端指挥和调控。
下面为本次相应模块的实际图像
单片机
平台选型说明
设计说明
1系统方案
本系统主要由系统模块、角度检测模块、电机驱动模块、电源模块组成。各模块的系统结构框图如图1所示。下面分别论证这几个模块的选择。
图1 系统模块框图
1.1 GPS方案的论证与选择
方案一:采用GPRS定位。GPRS定位具有良好定位性能。但是网络需要处于常开模式,功耗较大。且费用高,相比GPS而言,定位精度不高。与单片机连接消耗更多资源,故此方案不可行。
方案二:采用GPS定位。GPS精度高,采集数据全面,且耗电量较低,掉电的状态下还能保持一段时间数据,更适合室外使用,稳定性和可靠性也非常好,而且可以与谷歌地图连用,方便查找具体位置。
方案选择:考虑到在本系统中需要对模块的位置和相关信息进行精确掌握,并且需要快速启停,最终我们决定采用GPS。本系统中,GPS模块更能适应现代化。综合以上两种方案,选择方案二。
1.2单片机系统方案的论证与选择
方案一:采用stc89c52单片机控制系统。它具有使用成本低,品种多,扩展方便,简便、便宜价格编程简单,易懂,有很强的移植性等优点,但是其各方面的处理性能不够好。
方案二:采用STC公司的IAP15F2K61S2系统。IAP15F2K61S2系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期(1 T)的单片机,是高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,采用STC第八代加密技术,超级加密,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟件(0.3 %),士1%温飘(-40℃一+85℃),常温下温飘士0.6%(-20℃一+85℃), 5MHz—35MHz宽范围可设置,可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路(内部己集成高可靠复位电路,ISP编程时8级复位门槛电压可选)。3路CCP/PWM/PCA} 8路高速10位A/D转换(30万次/秒),内置2K字节大容量SRAM 2组超高速异步串行通信端口(UART1/UART2,可在5组管脚之间进行切换,分时复用可作5组串口使用),1组高速同步串行通信端口SPI,针对多串行口通信/电机控制/强干扰场合。
方案选择:考虑到本系统多个串口的使用以及精度和比赛的要求,相对stc89c52而言,IAP15F2K61S2系列单片机跟适合本作品要求。综合以上两种方案,选择方案二。
1.3数据传输方案论证与选择
方案一:数据传输而言,对定位系统而言,似乎GSM模块具有更强的优势,此方面着重考虑的是GPRS流量传输,还是短信传输,GPRS流量传输虽然费用较低,但是功耗较大。
方案二:短信传输数据,收设备终端给GSM指令,相应的可以恢复需要的信息,随时可以控制。便于管理,低功耗。
方案选择:方案一算法复杂且可以得到实时数据,但是作为定位系统而言,我们选择方案二,短信可以实时控制与监测,系统稳定性好,而且成本也不高,综合以上两种方案,选择方案二。
2系统模块分析
2.1 GPS模块的分析
ATK-NEO-6M模块,是ALIENTEK生成的一款高性能GPS模块,模块核心采用UBLOX 公司的NEO-6M模组,具有50个通道,追踪灵敏度高达-161dBm,测量输出频率最高可达5Hz。ATK-NEO-6M模块自带高性能无源陶瓷天线,兼容3.3V和5V单片机系统,并自带可充电后备电池(支持温启动或热启动)。
模块自带了一个状态指示灯:PPS。该指示灯连接在UBLOX NEO-6M 模组的
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