基于单片机的GPS时间校准设计

请输入学校名称 请输入专业基于单片机的 GPS 时间校准设计姓 名： 请输入姓名学 号： 请输入学号指导教师：请输入指导教师2018 年 6 月 2 日摘 要： .2Abstract.4第一章 概述 .51.1 实时时钟研究的背景及意义 .51.2 论文主要研究内容 .51.2.1 系统设计实现的目标 .51.2.2 系统的总体设计 .5第二章 硬件电路设计 .72.1 单片机控制部分 .72.2 DS1302 时钟芯片部分 .102.3 LCD1602 液晶显示部分 .122.5.2 1602 引脚功能说明 .122.5.3 1602LCD 的指令说明及时序 .132.5.4 1602LCD 的 RAM 地址映射及标准字库表 .142.5.5 1602LCD 的一般初始化（复位）过程 .162.4.6 1602LCD 的电路连接 .162.4 GPS 模块 VK2828U7G5LF 部分 .17第三章 软件部分设计 .213.1 按键程序流程图 .21结束语 .30致谢词 .31参考文献 .32附录 .33硬件原理图与 PCB 图 .33源程序： .35摘 要：本 文 介 绍 了 基 于 STC89C52 单 片 机 的 多 功 能 电 子 万 年 历 的 硬 件 结 构 和 软 硬 件 设 计 方 法 。本 设 计 由 数 据 显 示 模 块 、 GPS 模 块 、 时 间 处 理 模 块 和 按 键 输 入 模 块 四 个 模 块 组 成 。 系 统以 STC89C52 单 片 机 为 控 制 器 ， 以 DS1302 时 钟 日 历 芯 片 DS1302 记 录 日 历 和 时 间 ， 它 可以 对 年 、 月 、 日 、 时 、 分 、 秒 进 行 计 时 ， 还 具 有 闰 年 补 偿 等 多 种 功 能 。 GPS 模 块 采 用 了VK2828U7G5LF， 万 年 历 采 用 直 观 的 数 字 显 示 ， 数 据 显 示 采 用 1602 液 晶 显 示 模 块 ， 可 以在 LCD1602 上 同 时 显 示 年 、 月 、 日 、 周 日 、 时 、 分 、 秒 ， 和 GPS 模 块 的 工 作 模 式 。 此 万年 历 具 有 读 取 方 便 、 显 示 直 观 、 功 能 多 样 、 电 路 简 洁 、 成 本 低 廉 等 诸 多 优 点 ， 具 有 广 阔的 市 场 前 景 。关 键 字 ： 单 片 机 ,时 钟 芯 片 , 温 度 传 感 器 , 1602 液 晶 显 示 器AbstractThis paper introduces the hardware structure of the electronic calendar based on STC89C52 single-chip microcomputer and the hardware and software design method.This design by the dSTCa display module, GPS module, time processing module and key input module of four modules.System with STC89C52 single-chip microcomputer as the controller, with DS1302 clock chip DS1302 calendar calendar and time, it can be for years, months, days, hours, minutes, seconds time, also has a leap year compensSTCion and other.Key words: single chip, the clock chip, temperSTCure sensor, 1602 liquid crystal display第一章 概述1.1 实时时钟研究的背景及意义在现实我们生活中每个人都可能有自己的时钟，光阴在永不停息的流逝，有了时钟人们就能随着时间有计划的过着每一天。然而现在绝大部分的时钟有的需要不断地跟换电池，有些时钟需要外接电源，如果一旦电池没电或者外接电源无法供电，时钟就会停止计时了。而美国DALLAS 公司的新型时钟日历芯片DS1302就能解决这一问题。该器件能提供实时时钟（RTC）/日历、定时闹钟。少于31天的月份，月末日期可自动调整，其中包括闰年补偿。该器件还可以工作于24小时货代/PM指示的12小时格式。一个精密的温度补偿电路用来监视Vcc的状态。还有就是一旦时间数据出现错误，我们总是手动的进行调整时间数据，比较麻烦，那么，一款不用手动调整，自动校准的实时时钟势必在行。本时钟还具有环保、走时无噪音、低功耗等非实时时钟不具有的功能。该实时时钟不但可以作为家用，而且更可以在公共场合使用，如车站、码头、商场等场所。1.2 论文主要研究内容1.2.1 系统设计实现的目标本文是以实时时钟芯片DS1302和STC89C52单片机为主要研究对象，着重进行51单片机控制系统的设计研究和如何读取DS1302内部时钟信息的研究。以及运用GPS模块进行时间数据与卫星的自动同步。主要内容包括：1.年月日星期时分秒显示；2.手动年月日星期时分秒调整；3.自动年月日星期时分秒调整；1.2.2 系统的总体设计采用STC89C52作为主控单片机，时钟模块选用DS1302作为时钟芯片，温度模块选用DS18B20作为温度传感器，显示模块选用LCD1602，设置部分选用按键电路。STC89C52与MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、 全静态操作： 0Hz33Hz 、 三级加密程序存储器 、 32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器 八个中断源 、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针 、掉电标识符 。DS1302 实时时钟芯片功能丰富，可以用来直接代替IBM PC 上的时钟日历芯片DS12887，同时，它的管脚也和MC146818B、DS12887 相兼容。由于DS1302 能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决子“千年 ”问题；DS1302 中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10 年之久；对于一天内的时间记录，有12 小时制和24 小时制两种模式。用户还可对DS1302 进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。GPS模块就是集成了RF射频芯片、基带芯片和核心CPU，并加上相关外围电路而组成的一个集成电路。目前GPS模块的GPS芯片大部分还是采用全球市占率第一的SiRFIII系列为主。由于GPS模块采用的芯片组不一样，性能和价格也有区别，采用SIRF三代芯片组的GPS模块性能最优，价格也要比采用MTK或者MSTAR等GPS芯片组的贵很多。第二章 硬件电路设计本次设计主要有单片机主控部分、DS1302时钟芯片部分、LCD1602液晶显示部分、GPS模块、按键输入部分。整体硬件框图如下：单片机G P S 模块 L C D 1 6 0 2 液晶显示按键输入 D S 1 3 2 0 时钟芯片本系统以STC89C52 单片机为核心，本系统选用11.0592MHZ的晶振，使得单片机有合理的运行速度。起振电容30pF对振荡器的频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性影响较合适，复位电路为按键高电平复位。下面简单的介绍一下单片机控制部分、DS1302部分、LCD1602部分以及GPS模块。2.1 单片机控制部分STC89C52 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用STC 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 STC89C52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。STC89C52 具有如下特点：40 个引脚，8k Bytes Flash 片内程序存储器，256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），32 个外部双向输入/输出（I/O）口，5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。另外，STC89C52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。STC89C52 共有四个 8 位的并行 I/O 口：P0、P1 、P2 、P3 端口，对应的引脚分别是 P0.0 P0.7，P1.0 P1.7，P2.0 P2.7，P3.0 P3.7，共 32 根I/O 线。每根线可以单独用作输入或输出。P0 口 ： P0 口 是 一 个 8 位 漏 极 开 路 的 双 向 I/O 口 。 作 为 输 出 口 ， 每 位 能驱 动 8 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P0 端 口 写 “1”时 ， 引 脚 用 作 高 阻 抗 输 入 。 当 访问 外 部 程 序 和 数 据 存 储 器 时 ， P0 口 也 被 作 为 低 8 位 地 址 /数 据 复 用 。 在 这 种模 式 下 ， P0 不 具 有 内 部 上 拉 电 阻 。 在 flash 编 程 时 ， P0 口 也 用 来 接 收 指 令字 节 ； 在 程 序 校 验 时 ， 输 出 指 令 字 节 。 程 序 校 验 时 ， 需 要 外 部 上 拉 电 阻 。 P1 口 ： P1 口 是 一 个 具 有 内 部 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， p1 输 出 缓冲 器 能 驱 动 4 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P1 端 口 写 “1”时 ， 内 部 上 拉 电 阻 把 端 口拉 高 ， 此 时 可 以 作 为 输 入 口 使 用 。 作 为 输 入 使 用 时 ， 被 外 部 拉 低 的 引 脚 由 于内 部 电 阻 的 原 因 ， 将 输 出 电 流 （ IIL） 。 此 外 ， P1.0 和 P1.1 分 别 作 定 时 器 /计 数 器 2 的 外 部 计 数 输 入 （ P1.0/T2） 和 定 时 器 /计 数 器 2 的 触 发 输 入（ P1.1/T2EX） 。 在 flash 编 程 和 校 验 时 ， P1 口 接 收 低 8 位 地 址 字 节 。 此 外 ，P1.0 和 P1.1 分 别 作 定 时 器 /计 数 器 2 的 外 部 计 数 输 入 （ P1.0/T2） 和 定 时 器 /计 数 器 2 的 触 发 输 入 （ P1.1/T2EX） 。 P2 口 ： P2 口 是 一 个 具 有 内 部 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， P2 输 出 缓冲 器 能 驱 动 4 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P2 端 口 写 “1”时 ， 内 部 上 拉 电 阻 把 端 口拉 高 ， 此 时 可 以 作 为 输 入 口 使 用 。 作 为 输 入 使 用 时 ， 被 外 部 拉 低 的 引 脚