全球卫星定位系统软件设计 .doc

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1、毕业设计目录 目录摘 要1ABSTRACT2第1章 综述31.1 GPS在国内外的发展状况及存在的问题31.2 本设计的目的及意义31.3 本设计应达到的技术要求41.4本设计应解决的主要问题4第2章 原理分析52.1 全球定位系统简介52.1.1 系统组成52.1.2 GPS卫星信号62.2 方案论证7第3章 硬件分析113.1 GPS全球定位系统框图113.2主板模块113.2.1 SPCE061A 单片机性能与结构113.2.2 SPCE061A最小系统143.2.3 32768Hz晶振（OSC）电路153.2.4锁相环外部电路（PLL）163.2.5指示灯LED173.2.6 三个控制

2、按键（KEY）193.2.7音频输入输出203.2.8 ADC 音频输入213.2.9 DAC音频输出233.2.10 ICE接口243.2.11复位键（RESET）253.2.12 I/O口（UART）273.3 GPS 模块283.3.1通信协议283.3.2 GPS接收机293.4显示模块313.4.1硬件设计与论证323.4.2复位键343.4.3指示灯35第4章 系统软件设计384.1 主程序模块384.2 键盘扫描模块394.3 UART接收模块404.4 Queue 队列模块414.5 液晶驱动程序414.6 GPS 消息解析模块434.7 地图显示模块444.8 显示经纬度模块

3、454.9 显示日历模块464.10看门狗计数器（WatchDog）47第5章 程序的下载及调试485.1 硬件的连接485.2 程序的下载48第6章 方案的校验50第7章 结论及展望537.1 结论537.2 展望53谢 辞54参考文献55 ii毕业设计摘要摘 要全球卫星定位系统（GPS）的应用是科学技术的一次革命。本课题首先分析了GPS导航的原理，并结合实际应用使用单片机完成了全球卫星定位系统。本系统以SPCE061A作为主控制器，紧密结合GPS 模组和SPLC501液晶模组，采用C语言和汇编语言相结合的方法进行编程，完成键盘扫描模块、UART接收模块、液晶驱动程序、GPS消息解析模式等等

4、的程序设计，实现了全球卫星定位系统。实现的卫星定位系统具有良好的显示界面和语音播报功能，主要实现以下的功能：在SPLC501液晶模组上显示一幅中国地图、准确的显示当前的经度和纬度及当前的时间和当前的日历，并且能够播报。 关键词: 单片机；液晶模组；全球卫星定位ABSTRACTThe whole world satellite positioning system application is a science andtechnology revolution.This topic has first analyzed the GPS navigation principle, and uni

5、fied the practical application use monolithic integrated circuit to complete the whole world satellite positioning system.This system by SPCE061A took the master control regulator, unifies the GPS mold train and the SPLC501 liquid crystal mold train closely, uses the method which the C language and

6、the assembly language unify to carry on the programming, mainly completes the keyboard scanning module, the UART receive module, the liquid crystal driver, the GPS news analysis pattern and so on the programming, has realized the whole world satellite positioning system.The realization satellite pos

7、itioning system has the good demonstration contact surface and the pronunciation disseminates news the function, realizes following function through three pressed keys: Demonstrates a Chinese map, on this map on the SPLC501 liquid crystal mold train the accurate demonstration current longitude and t

8、he latitude, the current time and the current calendar, and can be read.Keywords: SCM（Single Chip Microcosm）；LCD module ；GPS（Global Position System）56毕业设计说明书第1章 综述1.1 GPS在国内外的发展状况及存在的问题GPS手持机是利用GPS基本原理设计而成的体积小巧、携带方便、能够独立使用的全天候实时定位导航设备。性能良好的手持机必备的条件是:灵敏度高，存贮量大，外部接口齐全。GPS手持机按用途可分为陆用型、空用型和海用型。陆用型一般没有内置

9、地图，主要利用航路点记录，选择相应航路点可自动生成路线。内置天线使得机型小巧，它是应用最广的GPS设备;空用型提供全球空域图和地域图，灵敏度极高，适用于在高速行进的飞机中定位;海用型内置全球海图，超大屏幕，提供可固定在船体上的配套支架和天线。目前普通消费类GPS手持机的价格较高，从几千元到上万元不等，它们基本上都有12个并行通道和数据功能，有些甚至能与计算机通信，可以上传/下载GPS信息，并且使用精确的地图软件，在PC的屏幕上进行实时位置跟踪或自动导航。美国的GARMIN(高明)公司是世界上生产GPS产品的专业厂家，在GPS定位导航领域一直走在世界最前列。目前国内产品还只是刚起步，这些产品都只

10、具备一些共同的基本功能，如:图形显示、资料查询、GPS定位与导航、距离量算、用户标注、路径选择、语音提示、人性化的界面等。但都是基于某种应用的初步、单一的嵌入式GIS产品，离企业级的完整、规模解决方案还有一定的距离。1.2 本设计的目的及意义GPS全球定位系统是由美国研制的新一代卫星导航与定位系统，其定位精度小于10米。这套系统不仅用于军事领域，还广泛应用在各种民事领域。目前大多数汽车装有GPS导航系统，带GPS导航功能的手持便携机也纷纷问世。GPS导航系统与人们日常生活越来越密切。并且GPS手持机是利用GPS基本原理设计而成的，体积小巧、携带方便、独立使用的全天候实时定位导航设备。好的手持机

11、必备的条件是:灵敏度高，存贮量大，外部接口齐全。GPS手持机按用途可分为陆用型、空用型、海用型。陆用型GPS手持机一般没有内置地图，主要利用航路点记录，选择相应航路点可自动生成路线。内置天线使得机型小巧，它是应用最广的GPS设备;空用型提供全球空域图和地域图，灵敏度极高，适用于在高速行进的飞机中定位;海用型内置全球海图，超大屏幕，提供可固定在船体上的配套支架和天线。GPS手持机以其体积小巧、携带方便、价格低廉、独立使用等优点将在GPS系统应用上具有最大的潜力。本课题利用SPCE061A 16位单片机开发出一套结构简单，实用方便，性价比高的全球卫星定位系统。1.3 本设计应达到的技术要求以SPC

12、E061A 16位单片机为核心，配以液晶显示模组，开发简单的GPS定位系统，为其设计合适的软件程序，通过软件程序能够很好的兼容该GPS系统，并能实现地图定位功能，经纬度、时间的显示与播报功能。通过三个按键可以完成相应的操作。1.4本设计应解决的主要问题1 如何使GPS系统能够快速搜索到信号；2 如何在SPLC501液晶模组显示一幅中国地图，当GPS接收到信号后会在这个地图上显示当前的位置；3 如何能够准确的显示、语音播报当前地理位置的经纬度，显示、语音播报从GPS接收的标准时间；4 用怎样的算法来减小测量误差；第2章 原理分析2.1 全球定位系统简介2.1.1 系统组成GPS系统是由美国国防部

13、的陆海空三军在70年代联合研制的新型卫星导航系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能型（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航定位和定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标速度和空间。GPS由三部分组成：GPS空间部分、地基监控站和GPS用户接收机部分。GPS空间部分由24颗分布在6个等间隔轨道上的卫星组成，卫星分布可保证全球任何地区任何时刻都有不少于4颗卫星供观测。24颗卫星中3颗作为备份，每个轨道平面上有4颗卫星，他们按与地球成55度的相同方向运行，空间间隔约为90度。这些卫星工作在2种频率下：1575.42Mhz和1227.6Mhz。通过测量这些

14、卫星到达的时间，用户可以用4颗卫星确定4个导航参数：纬度、经度、高度和时间。每个GPS卫星都对应一组编号，它们有多种编号，一般采用PRN卫星所采用的伪随机噪声编码号。GPS定位精度高低关键在于高稳定度的频率标准，为此每颗GPS卫星都设有两台铷原子钟和两台铯原子钟。地基监控站由一个主控站和四个远端监控站组成。主控站设置在美国大陆，四个监控站分别设在大西洋、太平洋和印度洋岛屿上。地基监控站提供每颗GPS卫星所播发的星历，监测和控制卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，同时还保持所有卫星处于同一标准GPS时间系统。GPS用户接收机通过接收多颗卫星的信号来解算出自身的位置以实

15、现定位和导航。GPS接收机按使用环境可分为中低动态接收机和高动态接收机。按所收信号可分为单频C/A码接收机和双频P码和Y码接收机。GPS接收机可以捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置甚至三维速度和时间。2.1.2 GPS卫星信号GPS卫星信号是GPS卫星向广大用户发送的用于导航定位的调制波，它包含有：载波、测距码和数据码。时钟基本频率伪10.23Mhz。GPS使用L波段的两种载频：L1载波：101541575

16、.42Lf =f =Mhz，波长1=19.032cmL2载波：1201227.6f =f =Mhz，波长=24.42cm选择这两个载频，目的在于测量出或消除因电离层效应而引起的延迟误差。GPS卫星的测距码和数据码采用调相技术调制到载波上。GPS卫星的数据码即GPS卫星的导航电文，它是用户用来定位和导航的数据基础。它主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。这些信息是以二进制码的形式，按规定格式组成，按帧向外播送。GPS卫星的测距码有两种：一种是C/A码，它用于粗测距和捕获GPS卫星信号伪随机码（伪随机码，简称PRN，是一个具有一定周期的取值0和

17、1的离散符号串。GPS信号中使用了伪随机码技术，识别和分离各颗卫星信号，并提供无模糊度的测距数据。）。一种是P码，它用于精测距。根据美国国防部规定，P码是专为军用的。相应两种测距码GPS提供两种定位服务方式，即精密定位服务（PPS）和标准定位服务（SPS）。PPS的主要服务对象是美国军事部门和其它特许部门。这类用户可利用P码获得精度较高的观测量，且能通过卫星发射的两种频率的信号进行测距，以消除电离层折射的影响。利用P码进行单点实时定位的精度可优于10m。SPS的主要服务对象是广大的民间用户。利用SPS所得到的观测量精度较低，且只能采用调制在一种频率上的C/A码进行测距，无法利用双频技术消除电离

18、层折射的影响。其单点实时定位的精度约为20-30m。美国为了防止未经许可的用户把GPS用于军事目的（进行高精度实时动态定位），于1989年11月开始至1990年9月，进行“SA”和“AS”技术的试验，并于1991年7月开始实施SA技术。SA（Selective Availability）技术即有选择可用性技术，它人为地将误差引入卫星时钟和卫星数据中，故意降低GPS定位精度，使C/A码定位的精度从原来的20m降低到100m。AS（Anti-Spoofing）技术即反电子欺骗技术，其目的是防止敌方使用P码进行精密导航定位。当实施AS技术时，非特许用户将不能接收到P码。这项技术仅在特殊情况下使用。S

19、A和AS技术的实施将对定位产生很大的影响：l 降低单点定位的精度。l 降低长距离相对定位的精度。l AS技术会对高精度相对定位数据处理、整周未知数的确定带来不便。但鉴于GPS巨大的实用价值，美国总统克林顿颁布法令，将GPS向民用领域免费开发，同时在2000年5月1日起停止SA政策，即不再对民用定位码加入人为干扰，使民用定位精度大大提高。GPS 的主要优点包括：（1）全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。（2）定位精度高：单机定位精度优于10 米，采用差分定位，精度可大大提高。（3）功能多，应用广：目前已广泛的应用于大地测量、工程测量、航空摄影测

20、量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等学科领域。2.2 方案论证因为涉及到硬件编程，所以可以用到的语言有C语言和汇编语言两种编程语言。方案一：使用汇编语言进行编程。汇编语言(Assembly Language)是一种面向机器的程序设计语言。汇编语言是一种功能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬性特性并能直接控制硬件的语言。“汇编语言”作为一门语言，对应于高级语言的编译器，需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。高级的汇编器如MASM, TASM等等为我们写汇编程序提供了很多类似于高级语言的特征，比如结构化、抽象等。在这样的环境中编写的

21、汇编程序，有很大一部分是面向汇编器的伪指令，已经类同于高级语言。现在的汇编环境已经如此高级，即使全部用汇编语言来编写windows的应用程序也是可行的，但这不是汇编语言的长处。汇编语言的长处在于编写高效且需要对机器硬件精确控制的程序。 在汇编语言中，用助记符(Memoni)代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。这样用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言变成了汇编语言。因此汇编语言亦称为符号语言。 使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序，汇编程序是系统软件中语言处理系统软件。汇编语言编译器

22、把汇编程序翻译成机器语言的过程称为汇编。 汇编语言比机器语言易于读写、调试和修改，同时具有机器语言全部优点。但在编写复杂程序时，相对高级语言代码量较大，而且汇编语言依赖于具体的处理器体系结构，不能通用，因此不能直接在不同处理器体系结构之间移植。汇编语言的优点:1. 面向机器的低级语言，通常是为特定的计算机或系列计算机专门设计的。2. 保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点。3. 可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备，如磁盘、存储器、CPU、I/O端口等。4. 目标代码简短，占用内存少，执行速度快，是高效的程序设计语言。5. 经常与高级语言配合使用，应用十分广泛。汇编语言的缺点：1. 编写

23、的程序冗长单调。2. 易出BUG，且调试困难。3. 代码不易维护。4. 兼容性不好，与硬件关系非常紧密。方案二：使用C语言进行编程。C语言是国际上广泛流行的、很有发展前途的计算机高级语言。它适合作为系统描述语言，即可用来编写系统软件，也可用来编写应用软件。 早期的操作系统等系统软件主要是用汇编语言编写的（包括UNIX操作系统在内）。由于汇编语言依赖于计算机硬件，程序的可读性和可移植性都比较差。为了提高可读性和可移植性，最好改用高级语言，但一般的高级语言难以实现汇编语言的某些功能（汇编语言可以直接对硬件进行操作），例如:对内存地址的 操作、位操作等）。人们设想能否找到一种既具有一般高级语言特性，

24、又具有低级语言特性的语言，集它们的优点于一身。于是，C语言就在这种情况下应运而生 了。 C语言是在B语言的基础上发展起来的，但C语言既保 持了BCPL和B语言的优点（精练、接近硬件），又克服了它们的缺点（过于简单、数据无类型等）。后来，C语言多次作了改进，但主要还是在贝尔实验室内部使用。直到1-975年UNIX第6版公布后，C语言的突出优点才引起人们普遍注意。 1977年出现了不依赖于具体机器的C语言编译文本可移植C语言编译程序，使C移植到其它机器时所做的工作大大简化了，这也推动了UNIX操作系统迅 速地在各种机器上实现。例如，VAX，AT&T等计算机系统都相继开发了UNIX。随着UNIX的日

25、益广泛使用，C语言也迅速得到推广。C语言 和UNIX可以说是一对孪生兄弟，在发展过程中相辅相成。1978年以后，C语言已先后移植到大、中、小、微型机上，已独立于UNIX和PDP了。现在C 语言已风靡全世界，成为世界上应用最广泛的几种计算机语言之一。 C语言的优点：1. 简洁紧凑、灵活方便C语言一共只有32个关键字,9种控制语句，程序书写自由，主要用小写字母表示。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。 C 语言可以象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作, 而这三者是计算机最基本的工作单元。2. 运算符丰富C的运算符包含的范围很广泛，共有种34个运算符。C语言把括号、赋值、强制类

26、型转换等都作为运算符处理。从而使C的运算类型极其丰富表达式类型多样化，灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。3. 数据结构丰富C的数据类型有：整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据类型的运算。并引入了指针概念,使程序效率更高。另外C语言具有强大的图形功能, 支持多种显示器和驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。4. C是结构式语言结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化,即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰, 便于使用、维护以及调试。C语言是以函数形式提供给使用者的,这些函数可方便的

27、调用,并具有多种循环、条件语句控制程序流向,从而使程序完全结构化。5. C语法限制不太严格，程序设计自由度大虽然C语言也是强类型语言，但它的语法比较灵活，允许程序编写者有较大的自由度。6. C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作因此既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，能够象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作,而这三者是计算机最基本的工作单元，可以用来写系统软件。7. C语言程序生成代码质量高，程序执行效率高一般只比汇编程序生成的目标代码效率低1020%。8. C语言适用范围大，可移植性好C语言有一个突出的优点就是适合于多种操作系统, 如DOS、UNIX，也适用于多种机

28、型。C语言的缺点：1. C语言的缺点主要是表现在数据的封装性上，这一点使得C在数据的安全性上做的有很大缺陷。2. C语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数组下标越界不作检查等。从应用的角度，C语言比其他高级语言较难掌握。鉴于两种语言的优点和缺点，本课题使用汇编语言与C语言混合编程的方法来编写系统的程序。第3章 硬件分析3.1 GPS全球定位系统框图SPLC501液晶模组图2.1 GPS全球定位系统框图SPCE061A精简开发板GPS模组SPCE061A3.2主板模块主板模块以SPCE061A单片机为核心包括电源模块、SPCE061A最小系统、OSC晶振电路、锁相

29、环外部电路、LED指示灯、控制按键、音频输入输出、复位按键、I/O口和电路仿真等模块，是功能实现的硬件平台。SPCE061A把诸多周边器件都集成到了芯片内部，所以主板的电路相对比较简单。 同时,使用集成电路也可减少电路之间相互干扰,减小电噪声。3.2.1 SPCE061A 单片机性能与结构SPCE061A 是一款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字的闪存（FLASH）。较高的处理速度使µnSP™能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE500A相比

30、，以µnSP™为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。SPCE061A 芯片内部主要包括输入/输出端口、定时器/计数器、数/模转换、模/数转换、串行设备输入输出、通用异步串行接口、低电压监测和复位等部分，并且内置在线仿真电路ICE 接口，较高的处理速度使其能够快速的处理复杂的数字信号。存储数据采用串行异步方式, 字符长度16位, 1位停止位, 无校验, 波特率为9600波特率是进行串行通讯的一个关键参数为确保串行通讯的成功, 通讯双方必须使用相同的传输波特率。如果传输速率的误差超出允许的范围, 将产生接收数据的错码和漏码, 甚

31、至导致整个通讯的失败。SPCE061A性能：16位µnSP™微处理器；工作电压(CPU) VDD为2.43.6V (I/O) VDDH为2.45.5VCPU时钟：0.32MHz49.152MHz ；内置2K字SRAM；内置32K FLASH；可编程音频处理；晶体振荡器；系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电仅为2µA3.6V；2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；2个10位DAC(数-模转换)输出通道；32位通用可编程输入/输出端口；14个中断源可来自定时器A / B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；具备触键唤醒的功能；使用凌阳音频

32、编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据；锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；32768Hz实时时钟；7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道声音模-数转换器；声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能；具备串行设备接口；具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；内置在线仿真电路ICE（In- Circuit Emulator）接口；具有保密能力；具有WatchDog功能。SPCE061A 的内部结构框图如图2.2：AUD1AUD216位微处理器FLASHRAM双16位定时器/计时器时基中断控制7通道10位ADC通道A

33、DC+AGC双通道20位DAC串行输入输出接口32管脚通用输入输出端口低电压监制/低电压复位锁相环振荡器CPU时钟实时时钟ICE-SDAVCPXI/RXOMIC-INICE-ENICE-SCK图2.2 SPCE061A硬件结构图实物如图2.3：图2.3 芯片实物图芯片的引脚排列和说明：针对于不同的封装有不同的的引脚排列。SPCE061A有两种封装片，一种为84个引脚，PLCC84封装形式；另一种为80个引脚，LQFP80封装，它的排列如图示；本设计采用LQFP80封装形式的芯片。SPCE061A芯片LQFP80封装的引脚编号如图2.4：OSC32OOSC32IXTESTVDDXICEXICEC

34、LKXICESDAVSSPVINDAC1DAC2VREF2VSSAGCOPIMICOUTMICNPFUSENCNCNCNCNCNCNCNCPVPPIOB12IOB13IOB11IOB14IOB15XSLEEPVSSXROMTIOA15IOA14IOA13IOA12IOA11IOA10IOA9NCVSSNCVPCVDDXRESBIOB0IOB1IOB2IOB3IOB4NCNCNCIOB5IOB6IOB7IOB8IOB9IOB10VDDHMICPVRTPADMCMVDDVMICVSSNCNCIOA0IOA1IOA2IOA3IOA4IOA5IOA6IOA7VSSVSSVDDHVDDHIOA81213

35、141516171819202122232425262728293031321191087654321848382818079787776757473727170696766686564636261605958575655543335343637383940414244344454647484950515253图2.4 芯片LQFP80封装引脚图 在LQFP80封装中有9个空余脚，使用时这9个空余脚接地。表2.1为引脚说明：3.2.2 SPCE061A最小系统最小系统是单片机工作的基本保障。如图2.5所示，在OSC0、OSC1端接上晶振及谐振电容，在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP端接上相应的

36、电容电阻后即可工作。其它不用的电源端和地端接上0.1F的去藕电容提高抗干扰能力。 3.2.3 32768Hz晶振（OSC）电路鉴于本系统低功耗和高可靠通信的要求合理的时钟电路设计便具有十分重要的意义。一方面要为系统的正常工作提供必要的动力，同时必须兼顾低功耗和较高的精度。单片机是按时钟一拍一拍工作的，因此CPU一定要有时钟电路。单片机内部结构中包括选频放大器及振荡电路。单外接晶体从输入端输入震荡信号时，就形成震荡。时钟电路有输入端和输出端引到芯片外部。当外接晶体时，外部还要接两个电容到地。在输出端产生与晶体一样频率的正弦波形，其峰值1v左右，此时说明电路已经起振了。图2.5 SPCE061A最

37、小系统单片机大部分都由HCMOS电路组成，要求输入电平0v5v。因此当外部振荡器与单片机时钟电路输入端相接且外部振荡器由TLL电路组成（电平03.5v）时，在单片机应接10k欧姆上拉电阻。在内部时钟方式下，电容C14、C15大小对时种频率有一定影响，特别是用此时种作为长时间日、月、年计时时。通过频率计测量频率大小，适当调整C14、C15达到要求的值。电容太大（30）不容易起振电容太小主板的分布电容对时钟会用较大影响。本设计的时钟电路是采用晶体振荡器电路。外接晶振采用32768Hz。因为RC阻容振荡的电路时钟不如外接晶振准确。电路中安排了两个电容C14、C15串联后和晶体振荡器并联在一起。电路设

38、计如图2.6：图2.6 晶振电路图中OSCO和OSCI分别接SPCE061A的XI/R和XO引脚。功能：提供系统的时钟时序。3.2.4锁相环外部电路（PLL）32768Hz 的实时时钟经过PLL 锁相环外部倍频电路以后，产生系统时钟频率Fosc，Fosc 再经过分频得到CPU 时钟频率(CPUCLK)，可通过设定P_SystemClock(写)(7013H)单元来控制。PLL的具体作用如图2.7：CPU时钟锁相环（PLL）系统时钟发生器频率：20.48M.24.576M.32.768M40.96M.49.152Mb 7 b 6 b 5b 2 b 1 b 0 系统时钟选频P_SystemCloc

39、k单元的7，6，5位晶振默认Fosc/nN:1,2,4,8,16,32,64图2.7 PLL工作流程图2.8为PLL电路图。功能：将系统提供的实时时钟基频(32768Hz)进行倍频，调整至49.152MHz、40.96MHz、32.768MHz、24.576MHz 或20.480MHz。系统预设的PLL 振荡频率为24.576MHz。图2.8 PLL电路图3.2.5指示灯LED整个系统计划用到两个二极管，点亮时分别为红色和绿色。因为发光二极管需要电压很低所以每个必须分别接上适当的的电阻降压限流。当系统中电流过高时接低阻值的红色数码管点亮指示整个系统工作在正常（VDD）状态下。当系统中的电流过低

40、时接高阻值的绿色数码管点亮同时红色的数码管也为点亮状态，整个系统工作在睡眠（SLEEP）状态 IC 在上电复位后就开始工作，直到接收到睡眠信号，才关闭系统时钟(PLL 振荡器)，进入睡眠状态。可以通过对P_SystemClock(读)(7013H)单元写入CPUClk STOP 控制字。系统接收到唤醒信号后会接通PLL 振荡器，同时CPU 会响应唤醒事件的处理并进行初始化。IRQ3_KEY 为触键唤醒来源(IOA70)，其它中断信号(FIQ、IRQ1IRQ6 及UARTIRQ)都可以作为唤醒来源。唤醒操作完成后，将会由进入睡眠状态时的断点处，继续执行程序。CPU 需要200s 的时间才能完成唤

41、醒的动作，所以睡眠/唤醒的频率不超过5KHz，超过这个频率的话，CPU 将无法进入睡眠模式。电路设计如图2.9：图2.9 数码管电路功能：判断硬件电路是否导通，正确运行则红灯亮，进入睡眠状态绿灯亮。表2.1 引脚功能名称LQFT80脚位说明MICOUT18MIC前级放大输出OPI17MIC次级放大输出VADREF22AD参考电压输出VMIC25MIC电源VEXTREF23ADC参考电压输入VDDIO38.39.64I/O电源VSSIO36.37.52I/O地AVDD24.模拟电源AVSS15模拟地VDD5.78数字电源VSS10.27.80数字地VCION79连接电容（PLL电路相关）SLEE

42、P54睡眠模式ICE7ICE使能ICECLK8ICE时钟ICESDA9ICE数据TEST3TEST提高电平进入测试模式PFUSE20保密设定PVIN11保密设定N/C4.6.26.41.42.50.51.53.60.61.62.63.77未用IOA0-IOA728-35IOA7:0可设置为唤醒键，IOA6:0可设置为ADC输入IOA8-IOA1540.4349普通I/OIOB075可设置为SIO_SCKIOB 174可设置为SIO_SDAIOB 273可设置为外部中断出发引脚EXT1IOB372可设置为外部中断出发引脚EXT2IOB471可与IOB2组成反馈信号IOB570可与IOB3组成反馈

43、信号IOB669普通I/OIOB768可设置为UART_RXIOB867可设置为timerA的PWM输出口IOB966可设置为timerB的PWM输出口IOB1065可设置为UART_TXIOB11- IOB1559-55普通I/ORESET76复位，低电平有效X32O1晶振输出X32I2晶振输入DAC112音频DAC1输出DAC213音频DAC2输出AGC16AGC控制脚MICN19MIC差分信号输入（负极）MICP21MIC差分信号输入（正极）V2VREF142V基准电压输出3.2.6 三个控制按键（KEY）本设计选取的是并联在一起的点触式按键。三个按键应该实现的功能为如图2.10：启动界

44、面显示中国地图显示中国经纬度显示日历KEY1KEY2KEY3图2.10 按键功能图由图2.15可知三个按键在电路中应该是并联的。三个键一端为主线路另一端为三支路以实现控制不同模块的功能。三个按键标号分别为S1,S2,S3,则三条线路为IOA0,IOA1,IOA2。电路设计如图2.11：功能：利用按键接通或切断电路实现对系统各模块的控制。图2.11 按键电路图3.2.7音频输入输出要实现输出音频的功能不仅需要在单片机中设计相应的程序还需要外加专门的语音模块。语音信号的采集模块主要负责对原始模拟语音信号的检测和采集，通常的设备是麦克风。语音信号处理模块负责对模拟语音信号进行数字采样、编/译码、数据压缩、加/解密、滤波等工作。若用软件一一去实现以上功能，则显得非常繁琐，而且开发代价很高，一般用专用的语音处理集成芯片来进行硬件实现。专用语音芯片将所需的语音处理功能