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创新
汽车电子
《PLC 技术应用200例》
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基于GPS 的汽车导航系统的设计与实现
Realization and design of automobile guidance system based on GPS
（吉林工程技术师范学院）张丹彤
ZHANG Dan-tong
摘要:设计并实现了一种以单片机为主要控制器件、基于GSP 模块的新型智能电动汽车底盘的导航系统。GPS 定位系统主
要采用技术非常成熟的GPS 模块进行与单片机的接口通信完成，使用更方便，定位也更准确。所设计的电动导航系统具有全球定位、自动控制、实时性好等多方面优点为一体，应用在当今的汽车上有较好的发展前景。关键词:GPS;导航;数据采集中图分类号:U49文献标识码:A
Abstract:The present paper introduced one kind take the monolithic integrated circuit as the primary control component,based on GSP module new intelligent electric automobile chassis guidance system design.The GPS localization mainly uses the technical ex -tremely mature GPS module to carry on with the monolithic integrated circuit connection correspondence completes,use more conve -nient,the localization is also more accurate.This chassis collection whole world localization,the automatic control,timeliness good and so on the various merit is a body,applies has the good prospects for development on the now automobile.Keywords:GPS;navigation;data acquisition
文章编号:1008-0570(2008)11-2-0255-02
近年来，我国私人小轿车拥有量呈上升趋势，单位用轿车拥有量也在快速发展，对于这一类车辆，GPS 领航系统侧重于电子地图领航，对运行路线不固定的车辆，可预先设置到达目的地，在运行中告知运行路线，起到领航的重要作用。本论文介绍了一种以单片机为主要控制器件，基于GSP 模块的新型智能电动汽车底盘的导航系统设计。
1主体控制方案
本系统是以单片机为主要控制器件，基于GSP 模块的新型智
能电动汽车底盘的导航系统设计。该车底盘具有智能避障、
寻迹、测距、报警、寻光、行驶路程显示、行驶时间显示、车体所在环境温度显示、车体所在环境湿度显示、人工定位等功能。可以使用无线遥控器控制，并可以在上位机显示出它所在的位置等数据信息。本系统设计主要包括硬件电路的设计、实时操作系统程序设计、多机通信设计与总线接口的设计。系统框图如图1所示。
图1系统框图
本系统硬件电路主要包括控制模块、GPS 定位模块、电机
驱动模块、传感器数据采集模块、网络节点接口模块、光报警模
块、
显示驱动模块、时间模块、键盘模块与无线通信模块组成。传感器数据采集模块由光电传感器进行对光线的跟踪，红外传
感器进行对近距离的数据采集，声纳传感器进行对远距离的数
据采集，温度传感器对车体周围的环境温度采集，湿度传感器
对周围环境的相对湿度采集等。网络接口采用串行通信方式。
显示驱动模块由LED 数码管与液晶共同显示。无线通信模块采用FSK 方式进行无线传输。
2GPS 定位系统设计
GPS 定位主要采用技术非常成熟的GPS 模块进行与单片机的接口通信完成。电机驱动电路模块主要采用H 型电路构建而成。GPS 模块的电源接口供电有15v 、12v 、5v 、3.3v 不等，本系统为了设计简单采用全新台湾HOLUX 公司推出的SIRF 第三代高灵敏度超小型GPS 接收模块这是最新推出的产品，采用
SiRF 第三代芯片，
主要是定位灵敏度大大提高，例如在汽车上应用时，只要靠近车窗就能较好工作，使用更方便，定位也更准确。本模块主要是提供给从事GPS 模块二次开发的客户使用的，GPS 模块使用3.3伏
（70毫安）直流工作电压，默认每秒输出一次TTL 的NMEA-0183信号。
此模块接口定义如表1所示。GPS 控制模块口控制模块方框图如图2所示。为了使车具
有导航系统，所以在车体上安装了GPS 模块，本设计采用全新台湾HOLUX 公司推出的SIRF 第三代高灵敏度超小型GPS 接
收模块，该模块由6个控制脚组成。为了减轻主控CPU 的负担，并且为了模块化硬件，所以该GPS 模块由一块STC12C2052单
片机进行单独的控制，并且通过74HS573与主单片机进行总线通信。STC12C2052单片机与GPS 通过串行口连接，并且以4800bps 的波特率进行通信。单片机的P1口与74HC573的数据输入口相连接，作为并行的8为数据总线使用，而LE 端口通过一个反响器与STC12C2052单片机的P3.7连接，并且P3.7口
通过一个74HC14与主控单片机的INT0相连。这样当P3.7为张丹彤:副教授
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技术创新
中文核心期刊《微计算机信息》(嵌入式与SOC )2008年第24卷第11-2期
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《现场总线技术应用200例》
汽车电子
低电平时数据缓冲器74HC573的LE 被选通，并且单片机的
INT0为低电平，
这样就可以使用并行端口与主控单片机在中断中将数据读入。双色共阳极LED 的作用有两个，一个作用是可以提供给串行口更大的驱动能力；另一个作用可以看到信号是否在进行数据通信。
表1GSP 管脚定义
图2GPS 接口控制与车体部分主控方框图
GPS 汽车卫星领航系统，
是以具有独立CPU 和彩色显示屏以及电子地图模块的车载台为终端，通过卫星传递到主控中心，并与CDMA 、移动网、互联网相联的网络系统。
3车体部分MCU 主控模块设计
车体部分的主控MCU 要采用RTX51系统来完成，根据
RTX51系统的空间需要，
要选用一个程序存储空间较大的CPU 来进行支持。本CPU 的串行接口用来与PTR8000无线模块的控制CPU 进行通信。并行接口与GPS 模块控制的CPU 连接进
行通信。并行接口还与液晶接口、
光电传感器组、红外传感器组、声纳传感器组连接进行外部传感器的数据采集。主控CPU 的P1.4~P1.7用来控制直流电机的正转与反转。P1.0~P1.4用来采集键盘的数据。MCU 主控模块方框图如图2所示。
4系统软件设计
本系统分上位机与下位机两部分构成，其中上位机软件用
VB 进行开发，
是基于面向对象的事件驱动方式的程序。下位机采用C 语言编程，基于RTX51Tiny 实时操作系统框架进行设计。建立于Keil C 的IDE 。并实现各部分的模块化设计。
1、
车体主控部分软件设计图3车体部分软件流程图
车体部分的软件设计也是基于RTX51TINY 设计的，他主要完成并行的外部中断调度、数码管显示驱动调度、LCD 显示调度、串行中断调度、键盘模块调度、温湿度采集调度、电机状
态控制调度、
总线接口查询调度等。2、
车体无线通信模块的软件设计无线模块采用PTR8000进行通信，
此器件为SPI 接口的一种无线通信模块，使用STC12C2052来控制PTR8000。因为STC12C2052内部集成了硬件的SPI 接口功能。通过软件进行对单片机内部硬件的SPI 接口设置，即可以完成SPI 接口的读与写。由软件将PTR8000的数据读回后经过单片机内部的程序处理，将无线数据通过STC12C2052的串行口发送给主机的MCU 。STC12C2052单片机与主机以串行通信的方式2进行通信。在通信的过程中，从机的发送采用查询方式，接收采用中断方式进行。而主机的发送也采用查询方式完成，接收方式采用中断方式。主机与从机的通信速率使用4800bps 完成。
主从机将数据通信完毕后主机将向从机发回一条校验数据进行数据的校验。校验的方式采用校验和方式。即将所有的数据
进行求和后取余数。
如果校验的数据不正确，从机将重新发送上次发送的那组数据。当数据发送成功后，STC12C2052单片机将再次读回无线通信模块PTR8000
的数据，进行新一次的数据发送
。
图4车体部分无线模块软件流程图
5结束语
本文作者创新点：以单片机为核心设计一种新型的汽车导
航全球定位系统，GPS 定位系统主要采用全新台湾HOLUX 公司推出的SIRF 第三代高灵敏度超小型GPS 接收模块，完成与单片机的接口通信。采用SiRF 第三代芯片，主要是定位灵敏度大大提高，使用更方便，定位也更准确。
随着智能交通系统的逐步应用和定位与导航技术的发展，已经有大量的智能车辆导航系统产品出现，并且在许多国家取得了商业上的成功。在我国，随着国民经济的快速增长和人民生活水平的提高，汽车拥有量迅速增加，每年仅进口的高级轿车就达10万辆以上，整个社会对高效、便捷的交通服务的需求也迅猛增长，从而为智能车辆导航系统提供了极为广阔的市场前景。参考文献
[1]杜萌，
付梦印，王美．基于DSP 的车载GPS/DR 组合导航系统硬件设计；．微计算机信息，2006，12-2：103-105(下转第207页)
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