基于AT89S52单片机的GPS显示系统的设计

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ISSN1672 － 4305
CN12 － 1352 /N
实验室科学
LABORATORY SCIENCE
第15 卷第6 期2012 年12 月
Vol. 15 No. 6 Dec. 2012
基于AT89S52 单片机的GPS 显示系统的设计
赵建科，孙锦凤，段凤云
( 天津大学自动化学院天津300072 )
摘要: 介绍了基于AT89S52 单片机的GPS 显示系统的设计方法。在该系统中实现了行程路线经纬度的实时
接收、显示、USB 存储等功能，系统采用八位数码管和四位键盘进行人机对话，使系统操作更方便、简单。
关键词: 单片机; GPS; USB; 接口
中图分类号: TP368． 1 文献标识码: A doi: 10． 3969 /j． issn． 1672 － 4305． 2012． 06． 037
Design of the GPS display system Based on the AT89S52 SCM
ZHAO Jian － ke，SUN Jin － feng，DUAN Feng － yun
( School of Automation，Tianjin University，Tianjin 300072，China )
Abstract: This paper introduced the means to the design GPS display system based on the AT89S52
SCM GPS． This system realizes the longitude and latitude of the itinerary real － time receive，display，
USB memory，and other functions，the system uses eight digital tubes and four keyboards for the man
－ machine conversation，which operations are more convenient and simple．
Key words: SCM; GPS; USB; interface
GPS 定位技术在车辆、船舶、监控等方面得到了
越来越广泛的应用。本系统主要是在基于AT89S52
单片机的开发环境上，采用GPS 定位技术来设计具
有行程路线经纬度的实时接收、显示、USB 存储等功
能的系统，在该系统中还采用八位数码管和四位键
盘进行人机对话，使系统操作起来更方便、简
单［1 － 2］。
1 系统总体结构
该系统主要由AT89S52 单片机、GPS 接受模块、
人机接口模块、USB 外部储存模块组成。GPS 接收模
块将接收卫星信号，即准确卫星定位坐标和标准的国
际时间通过串行口传递给单片机，单片机对数据进行
分析，并误差较大错误的数据进行软件滤波处理，再
将正确数据进行存储、输出到显示模块［3］。显示模块
采用八位数码管和四位键盘( 写入/调时) 实现人机
的对话，采用外部USB 存储便于随时查询、分析
等［4］。系统总体框架结构如图1 所示。
1． 1 AT89S52 单片机
本设计使用AT89S52 单片机作为核心处理器。
它具有4k BytesFlash 片内程序存储器、32 个外部双
向输入/输出( I /O) 口，2 个16 位可编程定时计数
图1 系统总体框架结构图
器，看门狗( WDT) 电路、片内时钟振荡器，支持ISP
可在线编程。另外，在软件设计时可以进行数据分
析、过滤错误信息、时差计算和处理各种外部事件［5］。
1． 2 GPS 接受模块
本设计采用高灵敏度超小型GPS 接收模块。
该模块定位灵敏度高、使用方便，具有低耗电量、高
效能、快速定位及追踪12 颗卫星的能力。晶片内
建1920 次/ 频率硬体，提高了接收、传送、搜寻卫星
讯号的能力。GPS 模块使用3． 3 伏( 70 毫安) 直流
工作电压，TTL 电平数据输出，每秒一次GPS 全功
能数据，4
800 通讯波特率。
1． 3 人机接口
采用了八位高亮红色数码管。键盘只有四位，
操作简单。由于GPS 模块每秒都要把12 颗卫星标
准的信息传递给单片机，所以显示的时钟理论上永
远不需要调整，只有在转换时差时才使用。ISP 升
级和修改程序端口，便于扩展使用［6］。
1． 4 USB 外部储存模块
用CH376 芯片直接与外部U 盘连接，结构简
洁。再设计时，可直接调用CH376 芯片厂商提供的
各种函数程序，节省了开发时间［7］。USB 芯片
CH376 硬件原理图如图2 所示。
图2 USB 芯片CH376 硬件原理图
2 系统硬件原理设计
GPS 接受模块采用的是标准的串口通讯。因
此，利用MAX232 芯片使得AT89S52 单片机每秒得
到一组准确的卫星时间和位置信息。得到数据后，
进行时间转换和错误数据滤除工作，把时间和位置
信息交替显示在数码管上。如果需要保存数据，可
利用USB 芯片CH376 传送到外部U 盘进行存
储［8］。
3 系统软件设计
系统软件框图如图3 所示［9］。软件设计时，采
用中断处理，即单片机可以随时响应外部事件。中
断级别为: 按键中断高于串口中断，这样随时响应人
员操作，并且串口中断为每隔一秒自动触发一次，因
此，即使出现数据采集丢失现象也可以在以后的记
录中进行补偿［10］。
为了防止中断出现错误，而产生的死机现象，在
外围硬件使用了看门狗芯片; 如果GPS 偶尔产生错
误，在程序内部使用了定时器，会自动跳出中断程
序，并不影响整体运行; 如果连续出现3 次错误，程
序会显示错误信号。
软件调试采用键盘软件防抖程序。利用延时程
序子程序和按键锁定程序子程序，完成按下键盘时，
程序按照人为反映时间进行10 秒延时，确认动作后
转移到中断程序。在中断程序开始时，再进行按键
确认，并且延时抬起，否则退出中断。
图3 系统软件框图
4 结论
该设计系统实现了行程路线经纬度的实时接
收、显示、USB 存储及查询等功能。由于此系统设计
比较简洁，即硬件电路简单、编程方便、性能稳定、成
本低，又有一定的实用性，因此，学生上手快、感兴
趣，容易理解和实现操作。且对于不同层次的同学，
还可再开发，如数据下载后，利用计算机对行走路线
进行分析等。
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收稿日期: 2012 － 09 － 04
修改日期: 2012 － 10 － 10
作者简介: 赵建科( 1970—) ，男，天津人，工程师，主要从事
电子创新设计实践教学工作。
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2014-10-1 08:30 上传

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