上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 2系统定位方案的总体设计
分必要的数据的处理，在地面监控站指令的控制下，通过推进器调整卫星的运行状态以达到启用备用卫星的目的。
2.4 系统软件开发环境的选择
软件开发平台选择Keil Software公司出品的keil5软件开发系统，地理信息系统选用由万维网推出的超级文本标记语言HTML。Keil5提供了包含有C编译器、库管理系统以及功能强大的仿真调试器等，具有强大的测试与开发编写功能，通过集成开发环境将相关系统开发方案整合在一起。Keil 5生成的目标代码及汇编代码的效率高而紧凑，因此更方便开发者使用，在大型软件开发时具有独特的优势。为了对定位系统的数据信息进行管理，采用超级文本标记语言（HTML） 来建立自己的 Web 网页站点，HTML 运行在浏览器上，由浏览器来解析，HTML文档制作不仅相对简易，而且功能也很强大，支持不同类型数据格式的文件的嵌入与提取，它在结构性、可读性、可维护性等方面上都具有明显的优势。使用HTML创建文本与图片相结合的复杂web页面，这些页面可以被网上任何人浏览查阅，无论操作者使用的是什么类型的电脑或浏览器。另外HTML还定义了许多种类数据类型内容的元素，例如脚本与样式表的数据以及其它类型的属性值，包括ID、名称、数字、长度单位、语言、媒体描述符、颜色、字符编码、日期和时间等，所有这些对应的数据类型都属于专业的字符数据，具有独特的含义。开发环境界面如图2－3所示。
图2-3 Keil uVision5开发环境界面
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上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 3系统硬件电路的设计
3系统硬件电路的设计
系统硬件设计软件主要包括定位信息系统的各个硬件模块的应用与介绍，具体介绍了硬件之间的信息传输情况及设计思路。
3.1系统硬件整体设计
定位装置的硬件总体结构框图如图 3-1 所示。定位终端主要有3部分组成，分别为GPS模块、STM32单片机、PC机。通过对这三部分的设计连接，定位终端将实现对GPS定位数据的接收与分类处理，并实现对接收信息的分析与定向发送等功能。在本系统中，STM32单片机主要控制GPS模块，系统的硬件框图如图3-1所示。 外部控制 卫星信号 GPS模块 STM32单片机 PC机 电源系统 图 3-1 系统结构框图
3.2主控制模块
主控制模块是整个定位操作系统的核心，对各相关模块进行初始化、控制和管理。首先对各模块进行初始化操作。 3.2.1微处理器
STM32F103单片机是一款32位的微处理器，由意法半导体（ST）公司于2007年6月正式推出，它的内核是目前最新一代嵌入式Cortex-M3处理器(ARM处理器), STM32为实现MCU的需求不仅提供了低成本的服务平台、缩减了处理器的管脚数目、降低了整个系统的功耗，同时还提供了突出的计算性能和先进的中断系统响应以及提升额外的代码效率，在8与16位系统的存储空间上使ARM的核心性能得以提高。STM32单片机的工作频率为72MHz，它的内部不
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仅置有高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的静态随机存取存储器)而且还配有丰富的I/O端口与联接到两条外围总线的外部设备，另外STM32F103系列型号的器件都含有两个12位的ADC、三个通用16位定时器和一个PWM定时器，此外还包含有标准和先进的通信接口。由于STM32F103单片机拥有内置的ARM核心，因此它与所有的ARM工具与软件都具有兼容性，能很好的融合在一起，STM32单片机的微处理器对应的原理图如图3-2所示。
图 3-2 STM32微处理器原理图
3.2.2 液晶显示屏
液晶显示器(LCD)由在两片平行的玻璃与玻璃间的放置液态晶体组成，它本身不会发光，两片玻璃间分布着许多垂直与水平的细小的电线，通电后杆状水晶分子的将随着通电电流的变化而改变方向，方向改变后将光线折射出来在LCD上产生预先设定的画面。液晶显示器的内部电路结构主要有驱动板、电源板、背光板、液晶屏构成，其中驱动板主要用来接收和处理从外部发送进来的模拟或数字信号，并通过屏线发出的数据信号来控制LCD的工作情况；电源板的作用是将交流电转变为直流电用来支持液晶显示器的运作；背光板主要用于将主板或电源板输出的直流低电压转变为液晶屏所需高压交流电，同时点亮LCD的背光灯，形成所谓的电源与背光合二为一的显示面板；液晶屏是液晶显示器的核心部件，由液晶板与驱动电路构成，其中液晶屏是液晶显示器内部最为关键的部件，因其功耗低、体积小、承载信息量大等特点，因而被广泛用于信息输出、电视机，笔记本电脑，数码相机、广告宣传等各行各业中，其中液晶显示器的性能和价格对其应用的范围具有决定性的作用，另外由于STM32单片机在LCD的显示面板中
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相应地自带含有驱动芯片的驱动电路，STM32 单片机通过运行驱动芯片来控制液晶屏。本定位系统的选用的是3.2寸的液晶显示屏(尺寸大小为240*320)，液晶显示屏的原理图如图3-3所示，其中ILI9341 芯片是液晶显示屏的控制中心，由于LCD的显示装置本身是不发光的，所有需要借助背光源才能达到LCD能够显示的目的，其中采用LED 控制器来控制液晶显示屏的 LED 背光源。
图 3-3 LCD液晶屏
3.2.3 电源
STM32单片机的电源电路由电容滤波、三端电压、电容滤波组成，其中的电容作用都是一样滤除电路中滋生的锯齿波，不同电容的电容值所通过的频率不一样，所以电路中使用了不同电容值的电容从而使得所有的锯齿波转为平滑的脉动波。供电电路如图3-4所示。
图 3-4供电电路
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3.3 ESP8266芯片
ESP8266是一个完整且自成体系的WIFI网络解决方案体系，与单片机的串口引脚配置连接成功后可以直接进行通讯，能够独立地运行，搭载软件应用，负责从无线网上接入WIFI适配器所承担的任务，或通过别的处理器卸载所有WIFI网络的功能，ESP8266作为搭建应用时设备中唯一的处理器，能够直接从外接闪存中独立启动，内置的高速缓冲存储器有利于提高系统性能并降低内存的需求。另外ESP826拥有的强大的片上处理及存储能力，从而使得芯片能够通过GPIO口集成传感器和其他相关联的器件，实现WIFI技术在开发中最小地占用定位系统资源的目的。ESP8266是由天线、开关、电源管理转换器三大部分构成的，所需外部电路极其少，整个解决方案在设计中所占PCB空间降到最低，基本模组电路如图3-5所示。
图3-5 ESP8266模组电路图
3.4 GPS模块
NEO-6M GPS模块是高性能、低功耗 GPS 定位模块，该模块提供经纬度坐标信息的获取及更新服务等功能。GPS模块可以通过串口向STM32单片机系统传送GPS接收机接收的定位数据。此外GPS模块操作简单，工作性能稳定、器件接口布局设计精美,GPS模块的原理图如图3-6所示，其资源模块描述见表3-1。
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