一种基于PIC单片机和GPS接收模块的手持式GPS定位系统

入且没有写保护时，该引脚对地短路(在插座内部连接)。

该系统设计采用20×4的点阵字符液晶显示器显示所接收的GPS定位信息，液晶显示器设置于4 bit工作方式，MCU通过4根数据线以及使能引脚控制LCD的显示以节省MCUI/O端口资源。该系统设置2个按键用于控制SD卡的数据存储。当SW1 键按下时，通过软件延时设定数据保存时间间隔，SW2键按下时，系统将接收到的GPS定位信息写入SD卡。图1中，开关K2用于打开、关闭LCD背光电源：PIC18F2520的RA端口资源暂未使用。可留待以后系统升级时使用，例如将电池输出的直流模拟电压信号输入到RA端口，利用 PIC18F2520的10 bit A/D转换器将其转换为数字信号后。在LCD上显示电池电量，便于用户使用。

4.2 电源部分

便携式GPS接收机采用两节AA型1.5 V电池供电，使用微功耗、高效率DC-DC变换器LT1300，将3 V电压转换为5 V以供电路使用，LT1300最低输入电压低至1.8 V，转换效率高达88%。当输入电压为2 V、输出电压为5 V时，LT1300的输出电流可达220 mA。LT1300采用8引脚SOIC封装，引脚1为信号地(GND)，引脚2为输出选择(SEL)，当其与输入电源相接时，输出5 V电压，当该引脚接地时则LT1300输出3.3 V电压。引脚3(SHUTDOWN)用于选择工作方式，该引脚接地时，LT1300为正常工作方式;当该引脚接高电平时，LT1300为掉电工作模式。引脚4(SENSE)是LT1300的输出端。其引脚5为限流，当该引脚接地时，其最大的开关电流为400 mA。LT1300的引脚6～8分别为电源输入、输出开关、电源地。图2为LT1300构成的GPS接收机电源电路。图2中开关K1是GPS接收机的总电源开关。由于GPS接收机的主机部分使用5 V电压，因此LT1300的引脚2、引脚6与电池的正极相连，引脚3、引脚5、引脚1、引脚8接地。工作时引脚7需外接电感和二极管，其作用是当电池电量消耗过大时，LT1300内部的开关效应会引起电感L1上的电流交替增大，此时二极管VD1会将这部分能量转储到电容C4中，以提高LT1300的输出电压。该部分设计的二极管以及电感L1、电解电容C4参数选择均参考LT1300数据资料中推荐的型号和参数。需要注意的是，由于LT1300是高速、高电流器件，因此在PCB板布局时应尽量使电感L1靠近引脚7放置，走线应尽量短，并应将电源地与信号地相连以减少电路中的干扰噪声。

5 系统软件设计

图3为便携式GPS接收机的主程序流程。首先是PIC18F2520的初始化，主要包括通用I/O端口，UART，SPI，以及LCD初始化，并在 LCD 上显示开机初始信息。接着PIC18F2520开始接收从EM411传送的GPS定位信息，该系统设计的PIC18F2520只接收GPSGGA以及 GPSRMC语句信息并将保存接收到的信息。然后从中提取要显示在LCD上的信息，并将其写入预先定义的显示用缓存数组中再送往LCD显示。然后键盘扫描，如果有键按下则进行键盘中断程序的处理。当SW1键按下时，软件通过延时子程序设定一个固定的保存时间间隔。当SW2键按下时，软件执行SD卡驱动子程序，微芯公司提供了PIC单片机使用的完整的SD卡驱动程序代码，可以方便地将GPS定位信息以FAT文件格式保存到SD卡中，并可在Windows操作系统下打开这些文件。SD卡驱动子程序主要完成SD卡初始化、卡插入检测、写保护检测、SD卡读/写命令的发送/接收、文件的更名、文件数据的传送等任务。文献[6]给出了微芯公司有关 PIC单片机SD卡驱动程序的详细说明。

6 结束语

电路搭建好后，选择室外空旷地带、写字楼室内、繁华街道、汽车内等环境对便携式GPS接收机进行测试，在室外、室内以及移动的汽车内该GPS接收机均能很好的接收多颗卫星的GPS定位信息，关闭LCD背光显示的情况下，可连续工作超过10 h。借助SD卡以及PC机可实现将接收到的GPS数据导入到Google Earth等电子地图中。由EN411 GPS接收模块以及PIC18F2520构成的手持式GPS接收机具有电路简单、成本低、灵敏度高等优点，接收到的数据能以FAT文件格式保存到SD卡中，具有较高的实用价值，该系统设计可广泛应用于野外作业、户外运动等领域。