基于A(yíng)Tmega16的GPS經(jīng)緯度數據接收系統

0 引 言
GPS(全球定位系統)是為海上、陸地和空中各種運輸工具和移動(dòng)設備的導航和定位而開(kāi)發(fā)的，具有高精度、全天候、全球性和點(diǎn)間無(wú)需通視等優(yōu)點(diǎn)，使測量技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。GPS技術(shù)引入我國后，特別是美國取消SA政策后的這幾年發(fā)展十分迅速。目前，GPS已被廣泛應用在工程測量、地理測繪、交通運輸和軍事等諸多領(lǐng)域，取得了明顯的社會(huì )和經(jīng)濟效益，發(fā)展前景十分廣闊。在GPS的行業(yè)應用中，數據接收系統是最基本的設備。目前的數據接收系統具有智能化和可擴展性不斷增強的發(fā)展趨勢，表現為內嵌的MCU性能越來(lái)越強大，外圍接口越來(lái)越豐富，但軟硬件成本不斷上升，減緩了GPS接收系統平民化的趨勢。本文介紹一種基于A(yíng)VR單片機ATmega16和Motorola M12 Oncore模塊的GPS數據接收系統。

1 系統的硬件設計
系統由ATmega16、M12模塊、LCD顯示器和一些外圍電路組成，系統的硬件結構如圖1所示。ATmega16具有1個(gè)功能完整的異步串行通信接口(UART)，在直流5V供電時(shí)，其I／O操作電壓范圍約為0～5V；M12模塊提供一個(gè)用于輸入控制信息和輸出定位與狀態(tài)信息串行通信接口，在直流3V供電時(shí)，其I／O電平符合TTL電平范圍，為0～3V。因此，可以將ATmega16串行接口經(jīng)電平轉換電路轉接后與M12模塊的串行口相連，進(jìn)行異步串行數據交換。系統采用一塊16×2字符型LCD顯示經(jīng)緯度信息。系統中的ATmega16和LCD采用直流5V供電，5V電源經(jīng)過(guò)由三端穩壓芯片LM317組成的穩壓電路將電壓轉換成3V后給M12模塊供電。

1．1 ATmega16與M12模塊的硬件接口
由于A(yíng)Tmega16和M12模塊的I／O操作電壓范圍不相同，所以?xún)烧叩拇锌谥g需經(jīng)過(guò)電平轉換才能確保穩定通信，其電平轉換電路如圖2所示。

這里采用光電耦合器件TLP521進(jìn)行5V和3V之間的電平轉換，以增強抗干擾能力。ATmega16的I／O驅動(dòng)能力較強(最大輸出40mA電流)，可以直接驅動(dòng)TLP521。M12模塊的I／O驅動(dòng)能力較弱，需加一級驅動(dòng)緩沖器才能驅動(dòng)TLP521，這里使用7406反相驅動(dòng)緩沖器。
1．2 ATmega16與LCD的硬件接口
系統中采用基于HD44780液晶控制芯片的16×2字符型LCD，該器件內置了字符產(chǎn)生器，能顯示192個(gè)常用字符(包括阿拉伯數字和大小寫(xiě)英文字母)和16個(gè)用戶(hù)自定義字符，它與ATmega16的接口如圖3所示。

HD44780的數據總線(xiàn)DB7～DB0與ATmega16的PA7～PA0相接，RS、R／W和EN分別與單片機的PD3、PD4和PD5相連。利用ATmega16的I／O口控制LCD進(jìn)行指令和數據輸入，正確地顯示出經(jīng)緯度數據。