基于SPCE061单片机的定位系统的设计与实现

田 嵩,罗 文,冯谷军,韦锦裕（湖北理工学院计算机学院,湖北 黄石 435000）

基于SPCE061单片机的定位系统的设计与实现

田 嵩,罗 文,冯谷军,韦锦裕
（湖北理工学院计算机学院,湖北 黄石 435000）

摘 要：本文介绍了利用SPCE061A作为主控制器，结合GPS模组设计的全球定位系统。本系统在SPCE061液晶模组作为显示界面，可以精确的读出当前地理位置的经纬度，实现的功能包括日历时间显示与播报，经纬度、时间的显示与播报功能、地图定位功能。

关键词：SPLC501液晶模组；SPCE061A ；SPLC501液晶模组；GPS

1 引言

SPCE061A 是继μ’nSP™（Microcontroller and Signal Processor）系列产品SPCE500A等之后凌阳科技公司推出的新一款16位结构的微控制器，与先推出的产品不同，SPCE061在存储器资源方面考虑到用户便于程序调试和较少资源的需求等功能，SPCE061A单片机中嵌入了32K的FLASH存储器，FLASH较高的存取速度能使μ’nSP™能够快速地、非常容易地处理复杂的数字信号[1]。所以凌阳SPCE061产品与SPCE500A相比，以μ’nSP™为核心的微控制器SPCE061A在语音识别领域具有经济性的作用。SPCE061A的开发是通过在线调试器PROBE实现的。GPS全球导航定位系统越来越多的应用于手机、汽车等领域。使用单片机实现该系统，可以很好的学习GPS定位原理和掌握单片机的应用，为以后开发打下基础。 该方案配合SPLC501液晶模组，可以实现地图定位功能，经纬度、时间的显示与播报等功能，十分强调趣味性。

2 综合设计

2.1 总体要求

在基于SPCE061全球定位系统的总体设计中分为几个基本功能模块：（1）具有GPS信号搜索功能；61板通过UART与GPS模组通信，为了保证GPS模组发来消息的及时接收，UART 通过中断接收方式，UART 模块包括两个函数，一个是 UART 初始化函数、一个是 UART中断处理函数；（2）利用SPLC501液晶模组显示一幅中国地图，当GPS接收到信号后会显示当前的位置；（3）可以显示、语音播报当前地理位置的经纬度；（4）调试成功后的程序通过下载器烧写在开发板上实现录播系统的功能。

2.2 硬件的设计

2.2.1 系统硬件设计

GPS全球定位系统的系统，采用SPCE061A作为主控制器，通过串口接收GPS模组发来的卫星消息。根椐消息特定的格式，对其进行解析，最后将解析后的信息用于各种显示[2]。

2.2.2 SPCE061A芯片简介

凌阳公司的SPCE061“61板”就是凌阳 16 位微控制器 SPCE061A的精简开发系统。它也是世界上最便宜的一款16位单片机开发系统。SPCE061主要有几个部分组成：16位的高性能unsp内核单片机。CPU时钟范围：0.32MHz～49Mz，片内32k字的Flash程序存储器、2k字的SRAM数据存储器，2个16位I/O端口，14个中断源，1通道专用音频AD转换通道，7通道AD转换通道[3]。

2.2.3 SPLC501液晶模组特性

SPLC501 液晶模组具有以下特性： 显示模式：黄色模式STN 液晶；显示格式：128×64 点阵的图形液晶； 输入数据：兼容68/80 系列MPU 时序，SPLC501 液晶模组提供的LCD显示器采用凌阳SPLC501液晶驱动芯片，点阵分辨率为128*64[4]。

2.2.4 GPS模组

GPS具有在海、陆、空实施三维导航与定位能力的新一代微型导航与定位系统。GPS由三个独立的部分组成： 空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。 地面支撑系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。 用户设备部分：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理完成定位和导航工作。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。GPS以NMEA协议格式发送消息，要正确解析出信息首先要了解NMEA协议的格式。 基本NMEA指令是一个ASCII字符串，它以’$’字符开始、以＜CR＞＜LF＞序列结束。NMEA标准消息以’GP’开始，然后是三个字符的消息标识码。消息头和后面的内容通过逗号进行分隔，消息以校检码结束（校检码由一个‘*’和两个16位的校验字组成。校验码字段并不用逗号进行分隔。GPS模组采用的芯片型号APM7101，定位精度在10米以内。

2.3 软件系统的设计

本系统软件包括下面程序模块：主程序:首先完成硬件模块的初始化，进行键盘扫描，处理键盘信息，再根椐键值跳转到各功能子模块；键盘扫描模块：完成对61板三个按键的扫描并加入去抖功能；UART 接收模块： 完成对 UART 接口的初始化，利用中断接收数据；Queue 队列模块： 配合 UART 中断使用,完成对接收信息的保存与提取[5]；SPLC501 驱动模块：驱动 SPLC501LCD ； GPS 消息解析模块：完成 GPS 消息的解析； GPS 各功能子模块： 实现地图显示、经纬度显示、日历功能。语音播报子模块：实现经纬度、时间语音播报。在本文中主要对几个主要模块进行设计和实现。

2.3.1 项目调试SPJ程序

工程名称： GPS_061A

// 功能描述： 通过GPS模块接收到的信息,显示时间,经纬度及在地图上定位当前位置.

3 总结

本文利用 SPCE061A 强大的处理能力，配合 GPS 模组设计了一套简易的 GPS 全球定位系统，此系统可以在此基础上还可以扩展如计算两地位移、语音播报等功能，具有较强可扩展性。本系统有着广阔的应用空间可以作为一个成熟系统的子模块，广泛应用在 PDA、智能手机、车载导航系统等诸多领域。完成定位功能，对开发一款功能完备GPS设备，有一定的参考价值。

参考文献：

[1]袁作友,唐伶俐.新型16位单片机在嵌入式语音系统中的应用[J].实验科学与技术,2004(02).

[2]林阳.凌阳16位单片机与其它主流单片机的比较[J].电子世界,2003(08).

[3]羚羊.用SPCE061A实现作息时间控制及语音报时[J].电子世界,2003(09).

[4]周小杰.凌阳16位单片机在电机智能控制开关中的应用[J].煤矿机械,2005(05).

[5]刘京诚,高海英,廖志勇.基于DSP和FPGA的机器人声控系统设计与实现[J].现代电子技术,2006(14).

[6]黎育红,张熹,袁荃.基于语音识别技术的门禁系统的研究[J].电子技术应用,2006(12).

1 2014年湖北理工学院实验室开放基金指导性项目，指导老师：田嵩，项目编号：31号

2 2014年度湖北理工学院大学生科技创新立项项目，指导老师：田嵩

3 湖北省教育厅重点科研项目（No.D20144403）

4 湖北理工学院优秀青年科技创新团队（No.13xtz10）