基于STC89C52单片机的GPS定位智能小车

基于STC89C52单片机的GPS定位智能小车

Design of GPS Positioning Intelligent Car Based on STC89C52 MCU

吕美高，刘国权(东华理工大学机械与电子工程学院，江西南昌330013)

Lv Mei-ga〇,Liu Guo-quan (College of mechanical & Electric Engineering,East China University of

Technology,Jiangxi Nangchang 330013)

摘要:设计基于STC89C52单片机的GPS定位智能小车软硬件。该系统硬件方面主要由GPS模块，红外循 迹传感器、红外避障传感器，红外遥控传感器，LCD显示屏和稳压电源模块等组成。该系统软件方面完成了 实时显示时间、海拔高度、经纬度、自动寻轨迹和避障等功能程序编写。经过实际验证和相关参数的测试， 实验结果表明该系统能够实时显示时间、海拔高度、经纬度、自动寻轨迹和避障等功能，达到预期目标。 关键词:GPS;单片机;经纬度;智能小车中图分类号:TP242.6

文献标识码:A

文章编号：1003-0107(2018)06-0036-05

Abstract: The software and hardware of GPS positioning smart car based on STC89C52 MCU are designed. The hardware of the system is mainly composed of GPS module,infrared tracking sensor,infrared obstacle avoidance sensor,infrared remote control sensor,LCD display and voltage regulator module.The software of the system has completed real-time programming,such as real-time display times,altitudes,longitudes and latitudes,automatic track finding and obstacle avoidance.The experimental results illustrate that the system of the smart car can display times,altitudes,latitudes and longitudes,automatic track finding and obstacle avoi dance, and achieve the desired goal.

Keywords: GPS positioning;STC89C52MCU;latitudeslongitudes;the smart carCLC number: TP242.6

Document code: A

Article ID： 1003-0107(2018)06-0036-05

0引言

GPS是美国军队在二十世纪九十年代研制出的最

实时显示到LCD1602液晶上。红外循迹传感器、红外避 障传感器将采集到的信息传给单片机，用户通过红外遥 控控制智能小车的工作模式，如避障，寻轨迹等功能[34。

新一代用于空间卫星导航定位的系统，它的空间部分由

24颗卫星组成。卫星能够准确确定自己的位置，它将信 息传送到用户手中的GPS接收装置上，通过距离测算， 用户便可确定自己的位置[1-2]。本文对GPS导航定位功 能进行拓展应用，实现对智能小车的远程控制和实时显 示时间，海拔高度，经纬度，为GPS应用在智能小车提 供了一套切实可行的方案。

1 设计方案

本文设计方案如图1所示。智能小车以STC89C52

单片机为M⑶，采用LM7805三端稳压芯片将电池电压 转换为+3.3V电压，提供给单片机供电。GPS模块接收 到数据后传输给单片机，单片机处理后将采集到的信息

作者简介：吕美高(1993-)，男，硕士研究生，研究方向检测技术与智能仪器设计；

刘国权(1982-)，男，讲师，博士研究生，研究方向检测技术与智能仪器设计，通讯作者，E-mail:gqlecit@hotmail.com。

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2 电路设计L298驱动电路、红外避障电路、红外循迹电路、红外遥 控电路[\\XTAL1引脚和XTAL2引脚分别接到反相放大 器的输入与输出端口上，对外连接晶振，构成时钟电路。 电容C1和C2起稳定振荡频率、快速起振的作用。电路 中晶体振荡频率为11.0592MHz。其如图2所示。

2.1 MCU主控电路

本设计采用MCU为STC89C52单片机，单片机外 接时钟电路、复位电路、GPS电路、LCD液晶显示电路、

2.2电源电路

LM7805芯片将单片机的5V电压转换成3.3V工作 电压，分别给单片机和GPS模块供电。如图3所示。

2.3 GPS电路

GPS模块的PPS引脚为时钟脉冲输出脚，该引脚与U-blox NEO-6M模组的TIMEPULSE端口向连接，单片 机可以通过软件程序对该端口的输出特性进行设置：

⑴设置常亮但并不闪烁，表示模块已经开始工作， 但还没有完成定位;(2)设置PPS灯光一直闪烁，通过PPS 指示灯，可以辨别出模块的当前工作模式。

如图4所示，RT9193-33芯片将单片机的5V电压 转换成GPS的3.3V工作电压。天线接收到信息后经过 滤波、放大后传送给GPS芯片，GPS再经过TXD 口将信

图3

电源转换电路

息传给单片机的RXD 口。

r,i»s R\\n

GPS TXD

图4

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GPS电路

基于STC89C52单片机的GPS定位智能小车吕美高，等2.4 LCD显示电路

液晶显示器工作原理是在背光灯管的共同作用下， 通过电流对刺激相应位置的液晶分子，形成不同的点、 线和面，从而完成对需要的信息的显示。本设计中液晶 屏作用为实时显示海拔高度，经纬度等信息。其如图5

所示。

液晶显示器在内部包含了字符发生寄存器RAM和 ROM、地址计数器AC、显示数据寄存器DDRAM、标识 符BF等等。读写格式如表1所示。

表1 LCD液晶读写格式

RSRW

操作写指令寄存器

读出BF信号、地址计数器AC

写数据寄存器读数据寄存器

0011

0101

2.5 电机驱动电路

L298是ST公司制造的一种大电压、强电流的电机 驱动芯片。该芯片输出的电流很大，峰值电流可达到 3A，持续工作电流为2A。四个电机的驱动控制逻辑为当 L298芯片的OUT1为高电平，OUT2为低电平时，左电 机M1和M3前进；当OU71为低电平，OUT2为高电平 时，左电机M1和M3后退；当OU71为低电平，OUT2为

低电平时，左电机M1和M3停止；当OUT3为高电平， OUT4为低电平时，右电机M2和M4前进；当OUT3为 低电平，OUT4为高电平时，右电机M2和M4后退；当 OU73为低电平，OUT4为低电平时，右电机M2和M4 停止[6]。如图6所示，C3、C4、C5为滤波电容。D1〜D8为 续流二极管保障电路中其它元件的正常工作，以免被 烧坏。

3 关键部分软件设计 指令的第三个字母进行区分，获取有用信息。指令中共 有68个数据位，将其存放到数据缓存器中。整个工作流 程是传感器采集的数据：时间、海拔高度、经纬度，通过 串口传送给单片机，单片机将其在LCD液晶上显示出 来。单片机可通过按键控制智能小车工作模式。主流程 图如图7所示。

3.1主程序

智能小车系统进行定时器的初始化、开中断、LCD 初始化、延时设置、串口初始化的一系列初始化设置。由

于NMEA 0183协议中的GPGGA指令和GPRMC指令 的第三个字母与其他指令的第三个之母不同，通过查询

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3.2 中断调用程序

GPS信息采集流程图如图8所示，GPS进行数据采 集时，单片机触发外部中断，设置此时的temp为0,为 防止其他干扰，关闭串行口中断，当检测到标志时，

进入中断进入buffer=temp;接收

中断标志位

令接收计数值为0,开始搜寻信息，temp值依次加一，相 应的数据缓存器中的位也加一，只需要采集GPGGA和 GPRMC前59个有用数据即可。每完成一次信息采集 后，程序都要返回。

中断返回

接收完帧数据〇K=l

计数 count^59

计数coun护0;置按键标志位〇K=0

关中断

图8智能小车GPS软件流程

4 实验检验 纬度和海拔高度，通过与实际数据进行对比发现智能

如图9所示，智能小车实地远程测试，从图可以看小车采集的数据可靠有效。出智能小车正常运行，串口部分可以实时显示时间，经

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基于STC89C52单片机的GPS定位智能小车吕美高，等麵板! GPSSi |__________

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$GPRMC，„; A, 2343； 53863, N, 11549.30231, E, 0,046, P 0305lT.i,, AV/9

SGPnC,..Tt,M,0.04G.v.C.03C.K.A*：rSCPGCA, 023555.00,2843.53863, N, 11549.30233, Hf 1,11,0.76,48.5, M, -4.3,Mr,*75

拟

^ A, 3,22» 32,27,42,16,14,03,26,25,29,31,, 1.32/0.76,1.08*03

IGPGSV, 4,1,15,03,24,295,34,04,80,332,27,10,00,170,, 14,66,119,35*72 $GPGSV( 4,2,15,16,49,232,33,2232.265,33,23,06,317, (25,06,043,23*77 SGPGSV, 4,3,15,26, 77,275,37,27t 09-186,28,29,26,06U0,31, 52,028,33丰7C S

,m

图9实物测试

5结论

本文主要介绍了一种基于STC89C52单片机的

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GPS定位智能小车设计，该智能小车不仅结构简单元 件便宜，还可以实现多种功能模式切换和实时显示时 间，海拔高度和经纬度等功能。这些功能的加入不仅丰 富了智能小车的功能，也为GPS智能小车提供了一套 可行的方案。

参考文献：

[1]刘基余.GPS卫星导航定位原理与方法[M]•北京:科学 出版社,2003.

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