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1、精选优质文档-倾情为你奉上苏 州 市 职 业 大 学实习（实训）报告 名称 基于51单片机的GPS定位系统的设计 2013年6月24日至2013年6月28日共1周院 系 电子信息工程学院 班 级 学 号 姓 名 院 长 系 主 任 指导教师 专心-专注-专业苏 州 市 职 业 大 学实习（实训）任务书 名 称： 基于51单片机的GPS定位系统的设计 起讫时间： 2013年6月24-2013年6月28 院 系： 电子信息工程学院 班级： 11通信技术1 指导教师： 院 长： 一、实习（实训）目的和要求1、掌握液晶显示模块与单片机接口及编程方法。2、掌握8250工作原理及编程控制。3、了解GPS定
2、位原理，学会使用GPS接收系统，掌握NMEA-0183数据格式。4、在液晶屏上显示接收到的GPS定位信息，显示纬度、经度、高度、时间、定位有效信息。二、实习（实训）内容GPS信号处理8250串并转换CPULCD显示TXDRXD总线GPS天线 图1 系统总体结构图1、根据图1，连接各部分功能模块实验连线，并设置各模块功能。2、利用keil 3编写运行实验程序GPS.ASM，完成规定功能。3、观察实验箱上液晶屏上GPS信息显示。三、实习（实训）方式 集中 分散 校内 校外四、实习（实训）具体安排1、指导教师概述系统功能、结构以及工作原理，说明安全注意事项、实训报告书写规范。-2课时2、了解EL-M
3、UT-III型单片机实验箱、8051CPU模块以及GPS扩展模块的结构和主要功能。-2课时3、根据设计要求，连接各个系统模块。-2课时4、利用keil 3编写软件程序。-6课时5、系统调试并记录测量数据。-4课时6、完成实训报告。-6课时7、指导教师逐个检查实验并收实训报告。-2课时五、实习（实训）报告内容1、系统概述2、 系统结构（硬件电路、软件设计）3、 测试结果及分析4、 实验总结5、 参考文献目录第一章51单片机概述1.1 单片机概述单片机一词最初源于“single Chip Microcomputer”，简称SCM。在单片机诞生时，因为它的组成与原理都基于计算机，所以SCM是一个准确
4、的、流行的称谓。随着SCM在技术上、体系结构上的不断进步，使其控制功能不断扩展，它的主要作用已不是计算，而是控制。国际上也逐渐采用“MCU”（Micro Controller Unit），即微控制器来代替SCM，形成了单片机界公认的、最终统一的名词。单片机是微型机的一个主要分支，它在结构上的最大特点是把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和基本工作原理而言，一块单片机芯片就是一台计算机。其内部总线包括地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB）。Intel公司在MCS-48基础上推出了完善的、典型的MCS-51单片机系列。80C51系
5、列单片机是在MCS-51系列单片机的基础上发展起来的。1998年以后，80C51系列单片机又出现一个新的分支，称为AT89系列单片机。AT89系列单片机的引脚和80C51是样的，所提，用AT89系列单片机取代80C51时，可以直接进行代换，新增加型号的功能是向下兼容的，并且有些型号可以不更换仿真机。在89系列中，AT89C51（AT89S51）、P89C51、STC89C51、W78E51都是与MCS-51系列的80C51兼容的型号。1.2 51单片机系统结构组成及功能AT89S51单片机与Intel公司的MCS-51单片机系列的80C51型号单片机在芯片结构与功能上基本相同，外部引脚完全相同
6、。主要不同点是89系列产品中程序存储器全部采用快擦写存储器，简称闪存。AT89S51单片机与AT89C51单片机主要不同点是增加了ISP串行接口（可实现串行下载功能）和看门狗定时器。AT89S51仅是一块芯片，但它包括了构成计算机的基本部件，因此可以说它是一台简单的计算机，但是它的主要作用是控制，所以又成为微控制处理器。1.2.1 51单片机组成结构AT89S51单片机集成了一台微型计算机的各个主要部分。其中主要有CPU、存储器、可编程I/O口、定时/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下图为AT89S51单片机的基本组成功能图：图1-2-1 AT89S51单片机的基本组成功能图图中的P
7、0、P1、P2、P3为4个可编程I/O口，TED、RXD为串行口的输入、输出端，以上各部分通过总线相连。AT89C51/AT89C51与AT89S51/AT89S51在结构上的主要不同点是没有看门狗、双DPTR和ISP端口。在AT89S51单片机内部除了有CPU、RAM、ROM和定时器、串行口等主要功能部件外，还有驱动器、指令寄存器、锁存器、地址寄存器等辅助电路部分。1.2.2 AT89S51各引脚功能介绍 图1-2-2 AT89S51引脚图1. VCC：AT89S51电源正端输入，接+5V。2. VSS：电源地端。3. XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。4. XTAL2：系统时钟
8、的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。5. RESET：AT89S51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。6. EA/VPP：EA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后
9、，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。7. ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S51可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为AT89S51是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入8. PSEN：此为Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取
10、得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。9. P0P3在1.3.3节有详细介绍。1.2.3 51单片机主要部件及其功能1. 中央处理器（CPU）中央处理器是单片机最核心的部分，主要完成运算和控制功能，这一点与通用的微处理器基本相同，只是它的控制功能更强。80C51系列的CPU是一个字长为8位的中央处理单元，它对数据的处理是按字节为单位进行的。在执行程序中起关键作用的是。CPU的主要由运算器与控制器这两大部分组成。.控制器控制器是用来统一指挥和控制计算机工作的部件，它的功能是接收来自存储器中的逐条指令，进行指令译码，并通过定时和控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部控制信息及C
11、PU外部所需控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的各种操作。它由指令部件、时序部件、操作控制部件等三部分组成。指令部件由16位程序计数器PC、8位指令寄存器、8位指令译码器等组成。.运算器运算器是用于对数据进行算术运算和逻辑操作的执行部件，包括算术/逻辑部件ALU、累加器ACC、暂存寄存器、程序状态字PSW、通用寄存器、BCD码运算调整电路等。2. 数据存储器（内部RAM）数据存储器用于存放变化的数据。在80C51单片机中通常把控制与管理寄存器（简称专用寄存器）在逻辑上划分在内部RAM中，因为其地址与RAM是连续的。AT89S51单片机中数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能
12、作为数据存储器供用户使用的仅有前面的128个，后128个被专用寄存器占用。片内数据存储器为8位地址，寻址空间为00HFFH。AT89S51片内供用户使用的RAM为片内低128字节，地址范围为007FH，对其访问可采用直接寻址和间接寻址的方式。其中80HFFH为特殊功能寄存器SFR所占用的空间。.低128字节RAM低128字节RAM分为三个部分。其中001FH地址空间为通用工作寄存器区，20H2FH地址空间为位寻址区，30H7FH地址空间为用户RAM区。.特殊功能寄存器SFR特殊功能寄存器SFR主要用于管理片内和片外的功能部件（指定时器、中断系统以及外部扩展的存储器、外围芯片等）。SFR主要包括
13、：累加器ACC、寄存器B、程序状态字PSW、堆栈指针SP、数据指针寄存器DPTR、端口P0P3、中断优先级IP、中断允许IE、定时器/计数器方式TMOD、定时器/计数器控制TCON、定时器/计数器0/1、串行控制SCON、串行数据缓存器SBUF、电源控制PCON等。3. 程序存储器（内部ROM）程序存储器用于存放程序和固定的常数。通常采用只读存储器，只读存储器有多种类型，89系列单片机中全部采用了闪存，51单片机内部配置了4KB闪存。 通过片外16位地址线可扩展到64KB，两者是统一编址。在AT89S51中，程序存储器有6个入口地址：0000H：51系列单片机上电复位后，PC=0000H，程序
14、将自动从0000H开始执行指令。0003H：外部中断0入口。000BH：定时器0溢出中断入口。0013H：外部中断1入口。001BH：定时器1溢出中断入口。0023H：串行口中断1入口。4. 定时/计数器定时/计数器用于实现定时和技术功能。51单片机中有2个16位的定时/计数器。并以其定时或计数结果对计算机进行控制。定时时靠内部分频时钟频率计数实现，做计数器时，对P3.4（T0）或P3.5（T1）端口的低电平脉冲计数。5. 并行I/O口并行I/O口主要用于实现与外部设备中数据的并行输入/输出，有些I/O口还具有其他多种功能。51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以实现数据的输入输出。P0P3是AT89S51单片机与外界联系的4个8位双向并行I/O端口。.P0口是一个真正的双向口，它的每一位都具有输出锁存、输入缓冲和悬浮状态，这3种工作状态。
