基于SPCE061單片機的定位系統的設計與實現

田 嵩,羅 文,馮谷軍,韋錦裕（湖北理工學院計算機學院,湖北 黃石 435000）

基于SPCE061單片機的定位系統的設計與實現

田 嵩,羅 文,馮谷軍,韋錦裕
（湖北理工學院計算機學院,湖北 黃石 435000）

摘 要：本文介紹了利用SPCE061A作為主控制器，結合GPS模組設計的全球定位系統。本系統在SPCE061液晶模組作為顯示界面，可以精確的讀出當前地理位置的經緯度，實現的功能包括日歷時間顯示與播報，經緯度、時間的顯示與播報功能、地圖定位功能。

關鍵詞：SPLC501液晶模組；SPCE061A ；SPLC501液晶模組；GPS

1 引言

SPCE061A 是繼μ’nSP?（Microcontroller and Signal Processor）系列產品SPCE500A等之后凌陽科技公司推出的新一款16位結構的微控制器，與先推出的產品不同，SPCE061在存儲器資源方面考慮到用戶便于程序調試和較少資源的需求等功能，SPCE061A單片機中嵌入了32K的FLASH存儲器，FLASH較高的存取速度能使μ’nSP?能夠快速地、非常容易地處理復雜的數字信號[1]。所以凌陽SPCE061產品與SPCE500A相比，以μ’nSP?為核心的微控制器SPCE061A在語音識別領域具有經濟性的作用。SPCE061A的開發是通過在線調試器PROBE實現的。GPS全球導航定位系統越來越多的應用于手機、汽車等領域。使用單片機實現該系統，可以很好的學習GPS定位原理和掌握單片機的應用，為以后開發打下基礎。 該方案配合SPLC501液晶模組，可以實現地圖定位功能，經緯度、時間的顯示與播報等功能，十分強調趣味性。

2 綜合設計

2.1 總體要求

在基于SPCE061全球定位系統的總體設計中分為幾個基本功能模塊：（1）具有GPS信號搜索功能；61板通過UART與GPS模組通信，為了保證GPS模組發來消息的及時接收，UART 通過中斷接收方式，UART 模塊包括兩個函數，一個是 UART 初始化函數、一個是 UART中斷處理函數；（2）利用SPLC501液晶模組顯示一幅中國地圖，當GPS接收到信號后會顯示當前的位置；（3）可以顯示、語音播報當前地理位置的經緯度；（4）調試成功后的程序通過下載器燒寫在開發板上實現錄播系統的功能。

2.2 硬件的設計

2.2.1 系統硬件設計

GPS全球定位系統的系統，采用SPCE061A作為主控制器，通過串口接收GPS模組發來的衛星消息。根椐消息特定的格式，對其進行解析，最后將解析后的信息用于各種顯示[2]。

2.2.2 SPCE061A芯片簡介

凌陽公司的SPCE061“61板”就是凌陽 16 位微控制器 SPCE061A的精簡開發系統。它也是世界上最便宜的一款16位單片機開發系統。SPCE061主要有幾個部分組成：16位的高性能unsp內核單片機。CPU時鐘范圍：0.32MHz～49Mz，片內32k字的Flash程序存儲器、2k字的SRAM數據存儲器，2個16位I/O端口，14個中斷源，1通道專用音頻AD轉換通道，7通道AD轉換通道[3]。

2.2.3 SPLC501液晶模組特性

SPLC501 液晶模組具有以下特性： 顯示模式：黃色模式STN 液晶；顯示格式：128×64 點陣的圖形液晶； 輸入數據：兼容68/80 系列MPU 時序，SPLC501 液晶模組提供的LCD顯示器采用凌陽SPLC501液晶驅動芯片，點陣分辨率為128*64[4]。

2.2.4 GPS模組

GPS具有在海、陸、空實施三維導航與定位能力的新一代微型導航與定位系統。GPS由三個獨立的部分組成： 空間部分：21顆工作衛星，3顆備用衛星。 地面支撐系統：1個主控站，3個注入站，5個監測站。 用戶設備部分：接收GPS衛星發射信號，以獲得必要的導航和定位信息，經數據處理完成定位和導航工作。GPS接收機硬件一般由主機、天線和電源組成。GPS以NMEA協議格式發送消息，要正確解析出信息首先要了解NMEA協議的格式。 基本NMEA指令是一個ASCII字符串，它以’$’字符開始、以＜CR＞＜LF＞序列結束。NMEA標準消息以’GP’開始，然后是三個字符的消息標識碼。消息頭和后面的內容通過逗號進行分隔，消息以校檢碼結束（校檢碼由一個‘*’和兩個16位的校驗字組成。校驗碼字段并不用逗號進行分隔。GPS模組采用的芯片型號APM7101，定位精度在10米以內。

2.3 軟件系統的設計

本系統軟件包括下面程序模塊：主程序:首先完成硬件模塊的初始化，進行鍵盤掃描，處理鍵盤信息，再根椐鍵值跳轉到各功能子模塊；鍵盤掃描模塊：完成對61板三個按鍵的掃描并加入去抖功能；UART 接收模塊： 完成對 UART 接口的初始化，利用中斷接收數據；Queue 隊列模塊： 配合 UART 中斷使用,完成對接收信息的保存與提取[5]；SPLC501 驅動模塊：驅動 SPLC501LCD ； GPS 消息解析模塊：完成 GPS 消息的解析； GPS 各功能子模塊： 實現地圖顯示、經緯度顯示、日歷功能。語音播報子模塊：實現經緯度、時間語音播報。在本文中主要對幾個主要模塊進行設計和實現。

2.3.1 項目調試SPJ程序

工程名稱： GPS_061A

// 功能描述： 通過GPS模塊接收到的信息,顯示時間,經緯度及在地圖上定位當前位置.

3 總結

本文利用 SPCE061A 強大的處理能力，配合 GPS 模組設計了一套簡易的 GPS 全球定位系統，此系統可以在此基礎上還可以擴展如計算兩地位移、語音播報等功能，具有較強可擴展性。本系統有著廣闊的應用空間可以作為一個成熟系統的子模塊，廣泛應用在 PDA、智能手機、車載導航系統等諸多領域。完成定位功能，對開發一款功能完備GPS設備，有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]袁作友,唐伶俐.新型16位單片機在嵌入式語音系統中的應用[J].實驗科學與技術,2004(02).

[2]林陽.凌陽16位單片機與其它主流單片機的比較[J].電子世界,2003(08).

[3]羚羊.用SPCE061A實現作息時間控制及語音報時[J].電子世界,2003(09).

[4]周小杰.凌陽16位單片機在電機智能控制開關中的應用[J].煤礦機械,2005(05).

[5]劉京誠,高海英,廖志勇.基于DSP和FPGA的機器人聲控系統設計與實現[J].現代電子技術,2006(14).

[6]黎育紅,張熹,袁荃.基于語音識別技術的門禁系統的研究[J].電子技術應用,2006(12).

1 2014年湖北理工學院實驗室開放基金指導性項目，指導老師：田嵩，項目編號：31號

2 2014年度湖北理工學院大學生科技創新立項項目，指導老師：田嵩

3 湖北省教育廳重點科研項目（No.D20144403）

4 湖北理工學院優秀青年科技創新團隊（No.13xtz10）