毕业设计论文基于单片机的公交车计价器的设计.doc

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1、本科毕业论文(设计)题 目：基于单片机的公交车计价器的设计学 院： 自动化工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 2006级1班 姓 名： # 指导教师： # 2010年 6 月 8 日青岛大学本科生毕业论文（设计） 基于单片机的公交车计价器的设计The Design of The Bus Meters Based on MCU摘 要针对于现在长线公交车计价器中分段计费所存在的种种问题，本课题对公交车计价器进行改进设计，新的设计理念是使公交车在行进过程中，通过GPS或司机手动按键来对公交车进行定位，使公交车每经过一个站点，定位系统便将一个新的位置信号传递给与之连接的SPCE061A单

2、片机中，通过单片机的程序控制，计价器将给出一个新的更合理的计价表，并且通过液晶显示屏显示出来，供乘客和司机参考。关键词 计价器 GPS SPCE061A单片机 液晶显示屏 AbstractTo deal with the problems of the segment charging in the bus-meter system ,a refined bus meter is designed in order to locate the bus in processing through GPS or driver-manual-buttons. After the bus passes

3、 each station ,the position system will send a new location signal to the SPCE061A connected. Through the program control of the MCU , the bus meter will figure out a more reasonable pricing, and display for passengers and drivers for reference through LCD.Keywords meter GPS SPCE061A of MCU LCD 4目 录

4、前 言1第1章 绪论21.1 公交车计价器简介21.1.1 发展现状21.1.2 新方案的设计特点21.1.3 发展前景21.2 公交车计价器设计流程31.2.1 多费率收费机31.2.2 公交车计价器3第2章 计价器中的硬件设计52.1 SPCE061A单片机52.1.1 总述52.1.2管脚介绍52.1.3 SPCE061A的主要结构72.1.4 I/O接口设备82.2 全球定位系统GPS112.2.1 GPS组成112.2.2 GPS定位原理122.3 键盘接口142.3.1 矩阵式键盘按键的识别142.3.2 键盘的工作方式152.4 液晶显示屏162.4.1液晶显示器简介162.4.

5、2 液晶显示模块17第3章 系统软件设计203.1 程序总体设计203.2 计价器的软件设计概述213.2.1 GPS工作过程213.2.2 公交车计价器的原理简述22第4章 测试方法及调试254.1 GPS定位及计价器测试26结束语28谢 辞29参考文献30附 录31前 言随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（DSP，Digital Signal Procccssing）等领域。凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的CPU内核采用凌阳最新推出的unSP(Microcontroller and Signal Procc

6、ssing)16位微处理器芯片（以下简称unSPTM）。围绕unSPTM所形成的16位unSPTM系列单片机（以下简称unSPTM家族）采用的是模块式集成结构，它以unSPTM内核为中心集成不同规模的ROM、RAM、和功能丰富的各种外设接口部件。SPCE061A是继unSPTM系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32K字的内存(FLASH)以及较高的处理速度，这些使unSPTM能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE500A

7、相比，以unSPTM为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语言识别应用领域产品的一种经济的选择。SPCE061A具有以下几个特点 (1)体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展在SPCE061A把各功能部件模块化地集成在1个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。另外，模块化的结构易于系列扩展，以适应不同用户的需求。 (2)低功耗、低电压SPCE061A采用CMOS制造工艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式，极大地降低了其功耗。另外，SPCE061A的工作电压范围大（2.6 3.6 V），能在低电压时正常工作，且能用电池供电。这对

8、于其在野外作业等领域中的应用具有特殊的意义。 (3)高性能价格比SPCE061A片内带有高寻址能力的ROM、静态RAM和多功能的I/O口。另外，凌阳科技CPU的指令系统提供出具有较高运算速度的16位16位的乘法运算指令和内积运算指令，使得SPCE061A运用在复杂的数字信号处理方面既很便利，又比专用的DSP芯片廉价。 (4)具有较强的中断处理能力SPCE061A中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，适合实时应用领域。 (5)功能强、效率高的指令系统SPCE061A的指令系统,指令格式紧凑，执行迅速。为缩短开发产品商品化的时间，指令结构提供出对高级语言的良好支持。 第1章 绪论1.1 公交

9、车计价器简介1.1.1 发展现状当前国内外长线无人售票公交车“分段计费”主要有两种方法：第一种是按某些站为界固定分段计费，如青岛市321路以市政府站为界，过此站交2元否则交1元，若在市政府附近上车，即使乘坐距离很短也要交2元，显然不合理。第二种方法上下车各刷一次卡，不仅不方便，高峰期人太挤乘客无法到下车刷卡处刷卡，忘记下车刷卡就会在下次刷卡时多扣很多钱，乘客会蒙受较大损失；该计费方式只能刷卡不能投币，忘带卡或外地人无卡就不能乘车；对一家人由一人刷卡这种常见情况也无法处理。群众对这两种“分段计费”的缺点意见较大，致使大量长线公交车放弃无人售票，仍在沿用人工售票。1.1.2 新方案的设计特点本课题

10、设计了一种长线公交车 “动态分段计费”收费系统，其特色是收费合理，使用方便。克服了现有“分段计费”的缺点，其创新点为该系统由“公交车计价器”与“多费率收费机”组成：1、使用“公交车计价器”计算票价，用电子屏给司机和乘客显示“票价表”，司机及熟悉线路的乘客在1至3秒内即可获知应付票价。由于每到一站“票价表”都会重新计算生成，可以有效解决固定分段产生的收费不合理的问题。2、若分段收费按1元、2元、3元扣费，现有公交车收费机一般只有一种扣费率，如1元/次，交3元需刷卡3次，若乘客多将使上车时间大大延迟。为解决分段收费的快速缴费，设计了一种“多费率收费机”，具有几个不同扣费率的刷卡区，各种票价只需上车

11、时在相应刷卡区一次刷卡完成。1.1.3 发展前景乘客用该系统缴费可刷卡也可选择投币，既解决了固定分段收费不合理的问题，也可避免上下车两次刷卡带来的诸多问题，配上相应监查制度，如不定期查票，逃票罚款等措施，能达到接近人工售票的效果，可替代人工售票，节省开支。目前一票制无人售票公交线路较短，有的乘客到达目的地要转几次车，解决分段计费问题后有关部门就可以考虑延长线路， 方便乘客，节约时间和费用。现在全国有1600多个县市，以每市、县市内长线公交车加长途公交车平均有15条，每条线有8辆车计算，则有19万辆车，如果使用“动态分段计费”收费系统能节省19万售票员，可从事后勤及其他服务工作。除公交车，这种计

12、价器也可应用于其他需要分段收费的领域，项目的实施可产生明显的社会效益与经济效益。1.2 公交车计价器设计流程公交车“动态分段计费”收费系统主要由“公交车计价器”与“多费率收费机”构成，如图1，由GPS或司机按键给出位置信号， 公交车计价器计算出票价送显示器显示，乘客根据票价在多费率收费机刷卡完成缴费。显示器GPS公交车计价器多费率收费机图1.1 公交车动态分段系统1.2.1 多费率收费机多费率收费机的其特点是：设置了多个刷卡区，每个区用数码管显示该区扣费率，用多费率读卡模块实现多费率扣费。设置了语音电路，扣费时报出扣费值，供乘客确认。设置了上位机接口将扣费数据上传。1.2.2 公交车计价器公交

13、车计价器设计原理图见图2，单片机根据GPS或司机按键给出的位置信号计算票价表，生成的票价表存于存储器中并送显示器显示，该票价表在车行进过程中不断更新，以保证收费合理。SPCE061AGPS键盘司机液晶显示器乘客液晶显示器图1.2 公交车计价器实现框图 本课题主要是对公交车计价器进行分析，多费率收费机这里将不再做说明，由上图的公交车原理图我们可以了解这次设计的计价器主要由SPCE61A单片机、GPS、键盘及液晶显示器构成，在下面的章节里将会一一对他们进行解析。第2章 计价器中的硬件设计2.1 SPCE061A单片机2.1.1 总述SPCE061A是继unSPTM系列产品SPCE500A等之后凌阳

14、科技推出的又一个16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32K字的内存(FLAH)。极高的处理速度使unSPTM能够非常容易地、快速地处理复杂的而数字信号。不仅如此，SPCE061A更有以下优点：1）它整合了多个常用的功能模块，让我们在进行系统开发的时候不用外加过多的硬件就可方面的完成一个系统的设计，这就是人们常说的SoC技术。2）耗电少，可以满足很多手提设备、掌上设备低能耗的需求，低能耗也是电子技术一直在追求的一个目标。3）可方便的用来实现录制、播放，Midi音乐合成和语音识别，相比别的单片机

15、比较有特色。4）可方面的完成一些列乘加的运数，实现一些数据处理比较容易，别的单片机一般都不具备这种功能。5）芯片里具备在线仿真调试电路，使调试和程序下载更加方便，也把仿真器和烧录器的成本节省下来了。正是因为这些优点，所以计价器的设计才选择了这种单片机类型。2.1.2 管脚介绍SPCE061A有PLCC84和QFP80两种封装。封装形式为PLCC84的共有8个引脚，其中包括空脚15个，其余管脚功能说明如表1所示。QFP80封装的在引脚方面只是比PLCC84封装的少了4个空脚。表2.1 SPCE061A管脚功能定义IOA0IOA15I/O口，共16个IOB0IOB15I/O口，共16个OSCI振荡

16、器输入。在石英晶振模式下，是石英元件的一个输入脚OSCO振荡器输出。在石英晶振模式下，是石英元件的一个输出脚RES_B复位输入。若这个脚输入低电平，会使得控制器被重置复位ICE_ENICE使能端，接在线调试器PROBE的使能脚ICE_ENICE_SCKICE时钟脚，接在线调试器PROBE的时钟脚ICE_SCKICE_SDAICE数据脚，接在线调试器PROBE的数据脚ICE_SDAPVIN程序保密设定脚PFUSE程序保密设定脚DAC1音频输出通道DAC2音频输出通道AGC参考电压输出脚OPI音频输入自动增益控制引脚MICOUTMicrophone第二运放输入脚MIINMicrophone第一运放

17、输出脚MICPMicrophone的负向输入脚VRTA/D转换外部参考电压输入脚。它决定A/D转换输入电压上限值。例如该点输入一个2.5V的参考电压，则A/D转换电压输入范围为0-2.5VVCMADC参考电压输出脚VMICMicrophone电源SLEEP睡眠状态指示脚当CPU进入睡眠状态时，该脚输出一个高电平VCP锁相环压控振荡器的阻容输入XROMT、PVPP、XTEST出厂测试管脚，悬空即可VDDHI/O电平参考。该点输入一个5V的参考电压则I/O输入输出高电平为5VVDD（7脚）PLL锁相环电源VSS(9脚)锁相环地VSS（19、24脚）模拟地VSS（38、49、50、62脚）数字地VD

18、D（15、36脚）数字电源2.1.3 SPCE061A的主要结构1.CPU SPCE061A配备了凌阳科技开发的最新的16位微处理器，其内部含有8个寄存器，4个通用寄存器R1R4，1个程序计数器PC，1个堆栈指针SP，1个基址指针BP，1个段寄存器SR，通用寄存器R3和R4结合组成一个32位寄存器MR，MR可以作为乘法运算和内积运算的目标寄存器。此外，SPCE061A有3个FIQ中断和14个IRQ中断，1个由指令控制的软中断。 2.存储器 SPCE061A拥有2 KB的SRAM，还有32 kb闪存FLASH ROM，可在ICE工作方式下被编程写入或被擦除。对闪存设置保密设定后，其内容将不能再通

19、过ICE被读写，从而将程序保密。 3.时钟 (1)锁相环（PLL）振荡器PLL的作用为系统提供一个实时时钟的基频（32 768 Hz），然后将基基频进行倍频，调整至49.152 MHz，40.96 MHz，32.768 MHz，24.576 MHz或20.480 MHz。系统默认的PLL自激振荡频率为24.576 MHz。 (2)系统时钟其信号源为PLL振荡器。系统时钟频率（Fosc）和CPU时钟频率（CPUCLK）可通过编程来控制。默认的Fosc、CPUCLK分别为24576 MHz和Fosc/8。 (3)实时时钟32 768 Hz实时时钟通常用于钟表、实时时钟延时以及其他与时间相关类产品。

20、SPCE061A通过对32 768 Hz实时时钟源分频而提供了多种实时时钟中断源。 4.低电压监测和低电压复位 低电压监测功能可以提供系统内电源电压的使用情况。4级电压监测低限：2.4 V，2.8 V，3.2 V和3.6 V。可通过编程来控制，系统默认的电压监测低限为2.4 V。 低电压复位当电源电压低于2.4 V时，系统会变得不稳定且易出故障，导致电源电压过低的原因很多，如电压的反跳、负载过重、电池能量不足等。如果系统设置了低电压复位（LVR）功能。当电源电压低于该值时，会在4个时钟周期之后产生一个复位信号，使系统复位。 5.中断 SPCE061A具有2种中断方式：快速中断请求FIQ中断和中

21、断请求IRQ中断。中断控制器可处理3种FIQ中断和14种IRQ中断，以及1个由指令BREAK控制的软中断。 6.输入/输出端口（I/O） I/O是系统与其他设备进行数据交换的接口。SPCE061A具有2个可编程口：A口和B口。A口既是具有可编程唤醒功能的普通I/O口，又可与ADC的多路LINE IN输入共用，B口除了具有普通I/O口的功能外，在特定的管脚上还可以完成一些特殊的功能。 7.定时器/计数器 SPCE061A提供了2个16位的定时器/计数器：TimerA和TimerB。TimerA为通用计数器；TimerB为多功能计数器。TimerA的时钟源由时钟源A（高速时钟源）和时钟源B（实时时

22、钟32 768Hz）进行“与”操作而形成，TimerB的时钟源仅为时钟源A。8.时基 时间基准信号，简称时基信号，来自于32 768 Hz实时时钟，通过频率选择组合而成。时基信号发生器的2个选频逻辑TMB1和TMB2为TimerA的时钟源B提供各种频率选择信号并为中断系统提供中断源（IRQ6）信号。此外，时基信号发生器还可以直接生成2 Hz，4 Hz，1 024 Hz，2 048 Hz以及4 096 Hz的时基信号，为中断系统提供各种实时中断源（IRQ4和IRQ5）信号。 9.模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC） SPCE061A有8个10位模数转换通道，其中7个通道用于将模拟量信号转换

23、为数字量信号，可能直接通过引线（IOA06）输入。另外有一个通道只作为语音输入通道，通过内置有自动增益控制放大器的麦克风通道（MIC IN）输入。实际上可以把ADC看作是一个实现模数信号转换的编码器。 SPCE061A为音频输出提供了2个10位的数模转换器，即DAC1和DAC2。DAC1，DAC2转换输出的模拟量电流信号分别通过AUD1和AUD2管脚输出。 10.串行设备接口 串行输入输出端口SIO提供了1个1位的串行接口，用于与其他设备进行数据通讯。在SPCE061A内通过IOB0和IOB1这2个端口实现与设备进行串行数据交换功能。下图为凌阳单片机SPCE061A的总体结构图：图2.1 SP

24、CE061A结构图在公交车计价器设计原理中，主要用到了SPCE061A单片机中的I/O接口设备，在编程中，也是用到了I/O接口中的相关寄存器，所以着重介绍一下SPCE061A中的I/O接口。2.1.4 I/O接口设备输入/输出接口是单片机与外设交换信息的通道。输入端口负责从外界接受检测信号、键盘信号灯个汇总开关信号。输出端口负责向外界输送由内部电路产生的处理结果、显示信息、控制命令、驱动信号等、SPCE061A内有并行和串行两种的I/O接口、并行口线路成本较高，但是传输速率也很高；与并行口相比，串行口的传输速率较低但可以节省大量的而线路成本。SPCE061A有两个16位通用的并行I/O接口：A

25、口和B口。这两个口的每一位都可通过编程单独定义输入或输出口。SPCE061A的并行I/O口的每一位均可以单独编程定义成握手型号哦啊的输入或输出端口。通常，每一个I/O口位会由3个向量位来控制。一个是方向向量位，控制着I/O口位的输入/输出方向；第二个是属性向量位，控制着I/O口采用什么样的方式进行输入和输出；最后一个则是数据向量位，它一方面用来进行口位数据的输入或输出，另一方面与属性向量位结合在一起可对口位进行复合功能的设置。1.I/O口的配置下面进行I/O口的配置的介绍，A口的IOA0IOA7用作输入口时具有唤醒功能，可将此用于键盘的输入。B口的某些位除了可以作为普通并行I/O口用以外，还可

26、以有其他一些特殊功能。其中，向P_IOA_Data单元里写入数据的作用与向P_IOA_Buffer单元里写入功能一样。同样，向P_IOB_Data单元里写入数据的作用与向P_IOB_Buffer单元里写入功能一样。只有当读数据时，这两个单元才发挥了各自不同的功能、另外，下表中的P_FeedBack单元可以控制口B的部分口位是作为普通并行I/O口用，还是作为特殊功能口用。表 2.2 并行I/O口的配置A口配置配置单元读写属性存储单元配置单元功能说明P_IOA_Data读/写7000HA口的数据口。当A口为输入口时，写入是将A口的数据写到A口的数据寄存器里；读出则是从A口的管脚上读其输入电平状态、

27、当A口为输出口时，写入输出数据到A口的数据寄存器里。P_IOA_Buffer读/写7001HA口的数据向量口。当A口为输入口时，写入是将A口的数据向量写到A口的数据寄存器里；读出则是从A口数据寄存器里读其数值。当A口为输出口时写入输出数据到A口的数据寄存器。P_IOA_Dir读/写7002HA口的方向向量口。写入A口的方向向量到A口的方向向量寄存器里，或者从A口的方向向量寄存器里读出A口的方向向量。P_IOA_Attr读/写7003HA口的属性向量口。写入A口的属性向量到A口的属性向量寄存器里，或者从A口的属性向量寄存器里读出A口的额属性向量。P_IOA_RL读7004H从其读数可激活A口的唤

28、醒功能。B口配置配置单元读写属性存储单元配置单元功能说明P_IOB_Data读/写7005HB口的数据口。当B口为输入口时，写入是将B口的数据写到B口的数据寄存器里；读出则是从B口的管脚上读其输入电平状态。当B口为输出口时，写入输出数据到B口的数据寄存器里。P_IOB_Buffer读/写7006HB口的数据向量口。当B口为输入口时，写入是将B口的数据向量写到B口的数据寄存器里；读出则是从B口数据寄存器里读其数值。当B口为输出口时写入输出数据到B口的数据寄存器。P_IOB_Dir写7007HB口的方向向量口。写入B口的方向向量到B口的方向向量寄存器里，或者从B口的方向向量寄存器里读出B口的方向向

29、量。P_IO_Attr读/写7008HB口的属性向量口。写入B口的属性向量到B口的属性向量寄存器里，或者从B口的属性向量寄存器里读出B口的额属性向量。P_FeedBack写7009HB口的应用方式控制向量。2.并行I/O口的组合配置A口和B口的Data、Attribution、Direction的设定值均在不同的寄存器里，用户在进行I/O口设置时要特别注意这一点。I/O口的组合控制如下表所示：表2.3 I/O端口的组合控制设置DirectionAttributionData功 能是否带唤醒功能功能描述000下拉是带下拉电阻的输入脚001上拉是带上拉电阻的输入脚010悬浮是悬浮式输入脚011悬浮

30、否悬浮式输入脚100高电平（带数据反相器）否带数据反相器的高电平输出（当向数据位写入0时输出为1101低电平（带数据反相器）否带数据反相器的低电平输出（当向数据位写入1时输出为0）110低电平输出否带数据缓存器的低电平输出（无数据反相功能）111高电平输出否带数据反相器的高电平输出（无数据反相功能）由上表可以得出如下结论：Dir位决定了口位的输入/输出方向，即“0”为输入，“1”为输出。Attr位决定了在口位的输入状态下是为悬浮式输入还是非悬浮式输入，即“0”为带上拉或下拉电阻式输入，而“1”则为悬浮式输入。在口位的输入状态下，则决定其输入时反相的还是同相的；“0”为反相输出，“1”为同相输出

31、。Data位在口位的输入状态下被写入时，与Attr位组合在一起形成输入方式的控制字“00”、“01”、“10”、“11”，以决定输入口时带唤醒功能的上拉电阻式、下拉电阻或悬浮式以及不带唤醒的悬浮式输入。Data位在口位的输入状态下被写入的是输入数据，不过，数据时经过反相器输出还是经过同相换存器输出要Attr位来决定。单片机SPCE061A在与GPS等连接时，不仅仅用到的单片机的输入输出功能，同时还用到了B端口的某些特殊功能，下表将为大家介绍一下B端口的特殊功能。表2.4 SPCE061A的B端口的特殊功能端口位特殊功能功能描述IOB0SCKSIO端口的时钟信号1IOB1SDASIO端口的数据传

32、送信号IOB2EXT1外部中断源（下降沿触发）Feedback_Output1与IOB4组成一个RC反馈电路，以获得一个振荡信号，作为外部中断源EXT1IOB3EXT2外部中断源（下降沿触发）Feedback_Output2与IOB5组成一个RC反馈电路，以获得一个振荡信号，作为外部中断源EXT2IOB4Feedback_Input1IOB5Feedback_Input2IOB6-端口位特殊功能I0B7RxUART串行数据接收端口I0B8APWMOTimerA PWM输出IOB9BPWMOTimerB PWM输出IOB10TxUART串行数据发送端口与SPCE061A连接的GPS卫星定位系统可

33、以方便的了解公交车的行进路线，及根据所行进的站点来在显示器上显示新的票价表，来方便顾客投币或刷卡，同时也可进行手动键盘来实现新的票价表的生成，下面分别来介绍两种定位方式。2.2 全球定位系统GPS2.2.1 GPS组成全球卫星定位系统GPS由3个基本部分组成：太空部分、监控部分和用户部分。太空部分包括24颗可操作的卫星，它们以一定倾角分布在地球上空20200km的6个轨道面上，运行周期12个恒星时，这个分布状态使地球上任意位置任意时刻都可以同时接受至少6颗卫星定位信息，这些卫星不断给全球用户发送位置和时间等数据。监控部分由若干个跟踪站组成的监控系统构成，这些跟踪站能观测GPS数据并计算改正参数

34、注入到卫星中去，能对卫星进行控制等作用。用户部分的GPS接受机接受卫星信号，通过数据处理软件及相应的显示设备即可进行定位显示。2.2.2 GPS定位原理GPS系统的基本定位原理是： 每颗GPS卫星时刻发布其位置和时间数据信号，用户接收机可以测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟，根据信号传输的速度就可以计算出接收机到不同卫星的距离。同时收集到至少4颗卫星的数据时，就可以算出三维坐标、速度和时间。在本项目中使用基于SiRF star 型GPS模块，采用+5V供电，TTL电平自动输出NMEA 0183 3.0格式(ASCII字符型)语句，其主要参数如下：定位精度：水平1米内（正常行使状态下），速度：0

35、.01 米/秒，方向：0.01度，高度3米内速度最高：=514 米/秒 （1852公里/小时）海拨高度最高：=23,600米定位速度：0.1秒/重捕，1秒/热启动，35秒/温启动，35秒/冷启动。灵敏度：-159dBm（跟踪状态）通信波特率默认值为9600，1个起始位，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验。通常使用NMEA-0183格式输出，数据代码为ASCII码字符。由于该格式为ASCII码字符串，比较直观和易于处理，在许多高级语言中都可以直接进行判别、分离，以提取用户所需要的数据。SiRF star 型GPS模块可输出12句语句，分别是GPGGA，GPGSA，GPGSV，GPRMC，GPVT

36、G，LCGLL，LCVTG，PGRME，PGRMF，PGRMT，PGRMV，GPGLL。不同的语句中传送不同的信息。如GPGGA语句中传送的格式为： $GPGGA,M,M,*hh 传送的信息说明如下： $GPGGA： 起始引导符及语句格式说明（本句为GPS定位数据） UTC时间，时时分分秒秒格式 纬度，度度分分.分分分分格式（第一位是零也将传送） 纬度半球，N或S（北纬或南纬） 经度，度度分分.分分分分格式（第一位零也将传送） 经度半球，E或W（东经或西经） GPS质量指示，0=方位无法使用，1=非差分GPS获得方位，2=差分方式获得方位（DGPS），6=估计获得 使用卫星数量，从00到12（

37、第一个零也将传送） 水平精确度，0.5到99.9 天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米 M 指单位米 大地水准面高度，-999.9到9999.9米 M 指单位米 差分GPS数据期限（RTCM SC-104），最后设立RTCM传送的秒数量（如无DGPS为0） 差分参考基站标号，从0000到1023（首位0也将传送。如无DGPS为0）*语句结束标志符 hh 从$开始的所有ASCII码的校验和 此项在不传送 此项在不传送 输出的信息可通过单片机在液晶屏上显示，也可在PC机的超级终端或者其他GPS导航软件中显示。通过显示的数据则可方便的看到经纬度，时间，海拔等信息。如实时接收GPGGA语

38、句为： $GPGGA,114641,3002.3232,N,12206.1157,E,1,03,12.9,53.2,M,11.6,M,*4A 这是一条GPS定位数据信息语句，意思为UTC时间为11时46分41秒，位置在北纬30度2.3232分，东经122度6.1157分，普通GPS定位方式，接收到3颗卫星，水平精度12.9米，天线离海平面高度53.2米，所在地离地平面高度11.6米，校验和为4AH。GPS卫星定位通过他的输入端口Rx与输出端口Tx然后分别与单片机的输出端口Tx和输入端口Rx连接，来确定公交车的位置，下面是GPS系统与单片机SPCE061A的连接图： TXRXGPSSPCE061

39、AIOB7IOB10图2.2 GPS与单片机的连接图 在上一小节介绍单片机SPCE061A的B端口的特殊功能时介绍过，IOB7的第二功能就是串行数据接收端口Rx，IOB10的第二功能是串行数据发送端口Tx。上面是通过GPS卫星定位来给出位置信号，为了更方便，更准确的确定位置，下面将介绍通过司机按键给出位置信号即利用手动键盘来确定具体位置。2.3 键盘接口键盘是由多个按键组成，一般将其排列阵列式，如下图示。当没有键按下时，行线和列线之间是不相连的，若第N行第M列的键被按下，那么第N行和地M列的线就被接通。如果在列线上加上信号，根据行线的状态，便可得知是否有键按下。如果在列线上逐行加上一个扫描信号

40、，就可以判断按键的位置。图2.3 阵列式键盘示意图2.3.1 矩阵式键盘按键的识别识别按键的方法很多，其中，最常见的方法是扫描法。以8号键的识别为例来说明扫描法识别按键的过程。按键按下时，与此键相连的行线与列线导通，行线在无间按下时处在高电平，显然，如果让所有的列线也处在高电平，那么，按键按下与否不会引起行线电平的变化，因此，必须使所有列线处在低电平，只有这样，当有键按下时，该键所在的行电平才会由高电平变为低电平。CPU根据行电平的变化，便能判定相应的行有按键按下。8号键按下时，第3行一定为低电平，然而，第3行为低电平时，能否肯定是8号键按下呢？回答是否定的，因为9、10、11号键按下同样使第

41、3行为低电平。为进一步确定具体键，不能使所有列线在同一时刻都出在低电平，可在某一时刻，让下一列处在低电平，依此循环，这种轮流每次选通一列的工作方式称为键盘扫描。采用键盘扫描后，再来观察8号键按下时的工作过程，当第1列处于低电平时，第3行处于低电平，而第2、3、4列处于低电平时，第3行却处在高电平，由此可判定按下的键应是第2行与第1列的交叉点，即8号键。2.3.2 键盘的工作方式在单片机应用系统中，键盘扫描只是CPU的工作内容之一。CPU对键盘的响应取决于键盘的工作方式，键盘的工作方式应根据实际应用系统中CPU的工作状况而定，其选取的原则是既要保证CPU能及时响应应按键操作，又不要过多占用CPU

42、的工作时间。通常，键盘的工作方式有3种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。一般系统采用第三种工作方式即中断扫描方式。因为采用编程扫描和定时扫描方式时，无论是否按键，CPU都要定时扫描键盘，而单片机应用系统工作时，并非经常需要键盘输入，因此，CPU经常处于空扫描状态，为提高CPU工作效率，采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。键盘扫描程序一般包括以下内容：1）判别有无键按下。2）键盘扫描取得闭合键的行、列值。3）用计算法或查表法得到键值。4）判断闭合键是否释放，如没释放继续等待。5）将闭合键键

43、号保存，同时转去执行闭合键的功能。将键盘与单片机SPCE061A的I/O端口中的A端口连接，来驱动单片机，如下图所示：SPCE061A IOA8IOA9IOA10IOA11IOA12IOA131OA141OA15+5V图2.4 单片机与键盘接口图通过司机手动按键或GPS来驱动单片机SPCE061A确定位置信号，然后通过一系列的程序控制更新票价表，并在液晶显示屏上显示出来，来方便乘客付费。下面一节将着重介绍液晶显示屏及其它的工作工程。2.4 液晶显示屏液晶种类很多，通常按液晶分子的中心桥键和环的特征进行分类。目前已合成了1万多种液晶材料，其中常用的液晶显示材料有上千种，主要有联苯液晶、苯基环己烷

44、液晶及酯类液晶等。液晶显示材料具有明显的优点：驱动电压低、功耗微小、可靠性高、显示信息量大、彩色显示、无闪烁、对人体无危害、生产过程自动化、成本低廉、可以制成各种规格和类型的液晶显示器，便于携带等。由于这些优点。用液晶材料制成的计算机终端和电视可以大幅度减小体积等。液晶显示技术对显示显像产品结构产生了深刻影响，促进了微电子技术和光电信息技术的发展。2.4.1 液晶显示器简介液晶显示器的结构如图2.5：图2.5 液晶显示器的结构在上、下玻璃电极之间封入向列型液晶材料，液晶分子平行排列，上、下扭曲90度，外部入射光线通过上偏光片，该偏振光通过平行排列的液晶材料后被旋转90度再通过与上偏振片垂直的下

45、偏光片，被反射板反射回来，呈透明状态；当上、下电极加上一定的电压后，电极部分的液晶分子转成垂直排列，失去旋光性，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，光无法通过下偏振片返回，因而呈黑色。如图2.6所示：图2.6 液晶显示器工作原理示意图2.4.2 液晶显示模块 C系列中文模块可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。提供三种控制接口，分别是8位微处理器接口、4位微处理器接口及串行接口。所有的功能，包含显示RAM，字型产生器，都包含在一个芯片里面，只要一个最小的微处理系统，就可以方便操作模块。内置2M-位中文字型ROM,总共提供8192个中文字型（1616点阵），16K-位半宽字型ROM，总共提供126个符号字型（168点阵），64x16-位字型产生RAM,另外绘图显示画面提供一个64256点的绘图区域，可以和文字画面混合显示。提供多功能指令：画面清除（Display clear）、光标定位