论文总字数：30933字

摘 要

近年来，随着科技的不断进步，GPS技术已经具有精确定位、测速及精密授时等特点，开始更多地嵌入到小型手持设备、电子产品中。另外，红外遥控也是当前很热门的一项通信技术。由于体积小、成本低、干扰小的特点，它在日常工作生活中的应用逐步扩大。

本设计基于GPS定位与红外遥控两项技术的结合，以STC12C5A60S2单片机为核心控制器，由GPS模块、1602液晶显示屏、红外发收系统、电机驱动模块和电源组成，实现实时定位显示的简易遥控小车系统。本系统利用遥控按键发送红外信号，单片机对信号解码后，利用电机驱动模块控制小车行驶。同时，GPS模块实时获取定位信号，在1602液晶显示屏上显示当前时间、所处经纬度以及海拔高度信息。

本设计采用C语言在Keil软件上编程，并以单片机为核心搭建硬件平台，从而实现功能。经过多次调试，该系统达到了遥控器控制小车运动、GPS定位信号实时接收和显示的功能。本设计结果可以做到体积小、功耗低、实时定位，并可用于野外探险、车载导航及航海监测等室外活动领域。

关键词：STC12C5A60S2 红外遥控 GPS模块 LCD1602

The Design of GPS Combined with Infrared Remote Control

Based on MCU

Abstract

In recent years, with the development of science and technology, GPS has been embedded in more electronic devices, especially on precise velocity, positioning and timing. In addition, the infrared remote control is also a popular communication technology in our daily life, for its small volume, low power consumption and little interference.

This design is based on the combination of GPS positioning and infrared remote control system. It takes STC12C5A60S2 microcontroller as the core, composed of the GPS module, LCD1602, infrared transceiver system, motor drive module and power, to achieve real-time positioning and simple remote controlling. The system uses remote control keys to send infrared signals, and then MCU can control the car driving through the motor drive module. Meanwhile, the GPS module receives signal and sends the real-time positioning data to MCU, displaying the current time, latitude, longitude and altitude on the LCD1602.

The design uses C language programming in Keil, and takes the MCS-51 as the core to build the hardware platform. By the practical test, the system can achieve remote controlling, GPS signal receiving and real-time positioning data displaying. Accordingly, it can be widely used in some outdoors such as field exploration, taxi positioning and offshore operation.

Key Words: STC12C5A60S2; Infrared remote control; GPS module; LCD1602

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 红外遥控技术 2

1.2.2 GPS技术 2

1.2.3 51单片机 2

1.3 总体设计框架 3

第二章 硬件结构设计 4

2.1 设计思想 4

2.2 单片机最小系统 4

2.2.1 概述 4

2.2.2 核心控制器 5

2.2.3 晶振电路 7

2.2.4 复位电路 8

2.2.5 供电模块 9

2.3 红外发收系统 9

2.4 电机驱动模块 10

2.4.1 L298N 10

2.4.2 PWM信号 10

2.4.3 电机驱动原理 11

2.4.4 控制电路设计 11

2.5 GPS模块 12

2.6 1602液晶 14

第三章 软件设计 15

3.1 开发环境 15

3.2 红外遥控系统 15

3.2.1 程序流程图设计 15

3.2.2 NEC协议标准 17

3.2.3 中断概念 18

3.2.4 解码程序设计 20

3.3 GPS定位显示系统 23

3.3.1 程序流程图设计 23

3.3.2 串行口通信 23

3.3.3 NMEA-0183协议 25

3.3.4 液晶控制函数 27

第四章 功能调试 29

4.1 红外遥控解码调试 29

4.2 GPS定位调试 29

4.3 最终结果 30

第五章 总结与展望 31

5.1 总结评价 31

5.2 展望 31

参考文献 32

致 谢 34

附录1 总体硬件原理图 35

附录2 实物图 36

附录3 程序清单 37

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

红外科学在现代技术领域的发展中扮演了革命性的角色。红外辐射在1800年得到证实，这归功于英国皇家天文学家弗里德里希·威廉·赫歇尔（Friedrich Wilhelm Herschel）的研究。整个19世纪与20世纪初期，红外研究基本上是着眼于基础性的，当时相关研究的结果几乎都是关于热辐射的基础理论与定律公式^[1]。技术最早应用在第二次世界大战中，主要是以红外成像的方式来用于战争中的防卫系统，直到现今在防卫领域仍起着决定性的作用。作为近十几年国内外热门的一项通信技术，红外遥控在日常各个领域的应用也越来越广泛，与人们的生活息息相关。

从1970年开始，美国国防部就开始研制GPS（Global Positioning System）技术，建立起了能提供实时精准的全球性导航定位服务的卫星导航系统。自从在2000年5月中止了SA（Selection Availability）政策，美国就一直在改进GPS系统的信号接收性能，使定位更加精确和稳定。随着21世纪到来，GPS现代化技术不断发展，人类对功能需求越来越高，因此各个国家都开始着手导航卫星系统的研制。比如俄罗斯的GLONASS系统、欧洲的Galileo系统、印度的IRNSS系统^[2]，还有我国自行研制的北斗也有很大的发展前景。

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