Proteus的定位系統仿真設計

引 言

　　隨著(zhù)單片機技術(shù)在工控領(lǐng)域及社會(huì )生活的各個(gè)方面得到廣泛應用，對單片機開(kāi)發(fā)成本及速度的要求也越來(lái)越高。按照傳統的模式，在整個(gè)項目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，先根據控制系統要求設計原理圖，制作硬件電路；然后進(jìn)行軟件編程，通過(guò)仿真器對系統硬件和軟件調試；最后將調試成功的程序固化到單片機中。這一過(guò)程的主要問(wèn)題是應用程序需要在硬件完成的情況下才能進(jìn)行調試。雖然有的軟件可以進(jìn)行模擬調試，但是對于一些復雜的程序(如人機交互程序)，在沒(méi)有硬件時(shí)，界面沒(méi)有真實(shí)感，給調試帶來(lái)很大困難。在軟硬件的配合中如果需要修改硬件，就必須重新制板?？v觀(guān)整個(gè)過(guò)程，無(wú)論是從硬件成本上，還是從調試周期上，傳統開(kāi)發(fā)模式的效率都有待提高。能否只使用一種開(kāi)發(fā)工具，兼顧仿真、調試、制板以及最大限度的軟件模擬來(lái)作為單片機的開(kāi)發(fā)平臺，從而取代編程器、仿真器、成品前的硬件測試等。

　　英國Labcenter Electronics公司推出的Proteus 6ISIS是專(zhuān)用于開(kāi)發(fā)單片機的集成軟件，用戶(hù)可以在該軟件上簡(jiǎn)捷、高效地設計出各種模擬電路、數字系統、專(zhuān)用IC及各種芯片。在仿真過(guò)程中Proteus 6 ISIS給我們以最大程度上的視覺(jué)感受，為電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和電子系統工程提供了一種全新的手段和便捷的途徑。本文用上述軟件對定位系統進(jìn)行了仿真和設計。

　　1 定位系統原理及構成

　　1．1 定位系統原理

　　定位系統的基本原理是：每顆GPS衛星時(shí)刻發(fā)布其位置和時(shí)間數據信號，用戶(hù)接收機測量每顆衛星信號到接收機的時(shí)間延遲，根據信號傳輸速度就可以計算出接收機與不同衛星之間的距離。

　　GPS模塊接收衛星的定位信號運算出自身的位置(經(jīng)度、緯度、高度)，時(shí)間和運動(dòng)狀態(tài)(速度、航向)，每秒1次送給單片機并存儲，以便隨時(shí)提供定位信息。由單片機控制定位系統的協(xié)調工作。

　　1．2 定位系統硬件構成

　　定位系統是基于A(yíng)T89C52和GARMINGPS25LP的定位測量系統。其基本功能可分為單片機對GPS器件的控制以及顯示采集的信息兩部分。

　　系統由3個(gè)功能模塊構成：

　?、賳纹瑱C系統：采用AT89C52單片機控制GPS的數據讀取和數據傳輸過(guò)程，并將數據發(fā)送到LCD進(jìn)行顯示。

　?、谕鈬娐罚阂徊糠质荊PS和輔助電路；另一部分是LCD顯示電路。

　?、跜51程序：編寫(xiě)C51程序，實(shí)現單片機控制GPS器件完成方位數據的采集，并輸出LCD顯示。

　　本系統采用的GPS器件為美國GARMIN公司的GARMINGPS25LP，采用全密封方式，位置精度15 m，速度精度0．1 m／s，外形尺寸為46．5 mm×69．5 mm×11．4 mm。GARMINGPS25LP是同類(lèi)型的GPS OEM板中最常用的一款，在飛機領(lǐng)域使用很多。GARM-

　　INGPS25LP有其獨特的輸出／輸入語(yǔ)句格式。在調試GPS時(shí)，通過(guò)串口和GPS板進(jìn)行數據交換，由于GPS輸出的也是RS232信號，因此可以直接與計算機進(jìn)行通信。通過(guò)串口通信程序進(jìn)行讀／寫(xiě)控制，對GPS進(jìn)行設置和調試。

　　1．3定位系統程序設計

　　該程序主要功能有兩方面：一方面是使用單片機與GPS模塊進(jìn)行通信，獲得當前的方位數據；另一方面是單片機將所得的數據處理成數值，并發(fā)送到液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。

　　此系統的函數分為4類(lèi)：主程序、GPS的數據通信程 序、液晶驅動(dòng)程序以及液晶顯示程序。

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　　void show(void)。

　　單片機對GPS模塊的串行數據接收、整理，以及向RAM中寫(xiě)入數據的基本流程如圖1所示。