船舶偏航报警及航向记录仪的设计及实现
摘要
偏航报警和航向记录仪用于海事船舶偏航报警和航向打印。其对罗经输出的NMEA0183数据(HDT数据格式)实时解析，并与设定航向值进行比较，当超出设定的误差范围，则进行声、光报警，同时按要求完成航向打印和时间、位置的记录。
根据功能要求，本文对偏航报警和航向记录仪的软、硬件进行设计。本文的主要内容包括：(1)系统总体方案设计，包括以单片机为核心，外围组成单元包括数据输入、键盘、LCD、打印机、报警输出等接口电路设计等；(2)信息接收与处理软件设计，包括GPS数据、罗经航向信息的接收与处理、报警处理，以及双机通信等，并重点对航向误差的处理和显示进行了讨论；(3)完成了基于图形点阵LCD的菜单设置和显示控制程序设计；(4)开发了基于WH-A5微型的航向打印控制程序；(5)基于LATTICE的iM4A5-128／64，采用ABEL语言完成了相关时序和逻辑控制程序的设计。
The off course alarms and course recorders have the function of alarmingwhen the ship drifts off the course and printing the course. It can real_timeanalyze the NMEAO183 data(HDT data format) from compass, then compare it withthe course set. When the error exceeds the range permitted, it can alarm withlight and sound, then print the course current and record the information oftime and position.
According to the request, this thesis designs the hardware and softwaresystems of the off course alarms and course recorders. The main content ofthis thesis includes:(1)the overall scheme design, MCU is the core process ofthe system, peripheral devices include the input of data, the keyboard, LCD,the printer, the output part and so on;(2)the software of receiving andprocessing information, including receiving and processing the data from theGPS and compass, alarm process and communication between two MCUs. The keyis analyzing the processing and displaying of course error;(3)designing themenu display control programme of LCD;(4)designing the programme of courseprinting based on WH-A5;(5)completed the timing and logic control programmein ABEL, based on the iM4A5-128/64 of LATTICE.
根据功能要求，本文对偏航报警和航向记录仪的软、硬件进行设计。本文的主要内容包括：(1)系统总体方案设计，包括以单片机为核心，外围组成单元包括数据输入、键盘、LCD、打印机、报警输出等接口电路设计等；(2)信息接收与处理软件设计，包括GPS数据、罗经航向信息的接收与处理、报警处理，以及双机通信等，并重点对航向误差的处理和显示进行了讨论；(3)完成了基于图形点阵LCD的菜单设置和显示控制程序设计；(4)开发了基于WH-A5微型的航向打印控制程序；(5)基于LATTICE的iM4A5-128／64，采用ABEL语言完成了相关时序和逻辑控制程序的设计。
The off course alarms and course recorders have the function of alarmingwhen the ship drifts off the course and printing the course. It can real_timeanalyze the NMEAO183 data(HDT data format) from compass, then compare it withthe course set. When the error exceeds the range permitted, it can alarm withlight and sound, then print the course current and record the information oftime and position.
According to the request, this thesis designs the hardware and softwaresystems of the off course alarms and course recorders. The main content ofthis thesis includes:(1)the overall scheme design, MCU is the core process ofthe system, peripheral devices include the input of data, the keyboard, LCD,the printer, the output part and so on;(2)the software of receiving andprocessing information, including receiving and processing the data from theGPS and compass, alarm process and communication between two MCUs. The keyis analyzing the processing and displaying of course error;(3)designing themenu display control programme of LCD;(4)designing the programme of courseprinting based on WH-A5;(5)completed the timing and logic control programmein ABEL, based on the iM4A5-128/64 of LATTICE.
引文
1 周航慈．单片机程序设计基础．北京：北京航空航天大学出版社，1997
2 胡汉才．单片机原理及其接口技术．北京：清华大学出版社，1996
3 席先觉．MSC-51单片机实用子程序集．北京：高等教育出版社，1992
4 孙涵芳，徐爱卿．MSC-51／96系列单片机原理及应用．北京：北京航空航天大学出版社，1996
5 武庆生，仇梅．MSC系列单片机及接口实用教程．成都：电子科技大学出版社，1995
6 张凯．MSC-51单片机综合系统及其系统开发．北京：科学出版社，1996
7 万福君．单片微机原理系统设计与开发应用．合肥：中国科学技术大学出版社，1995
8 陈伟人．MCS-51系列单片机实用子程序集锦．北京：清华大学出版社，1993
9 周航慈．单片机应用程序设计技术．北京：北京航空航天大学出版社，1991
10 吕能元．MCS-51单片微型计算机．北京：科学出版社，1993
11 甘登岱．单片机实用开发指南．西安：科学出版社，1994
12 陈宗杰，左孝彪．纠错编码技术．北京：人民邮电出版社，1987
13 李华．MCS-51系列单片机实用接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，1993
14 张振荣，晋明武，王毅平．MCS-51单片机原理及实用技术．北京：人民邮电出版社， 2000
15 赖麒文．8051单片机嵌入式系统应用．北京：科学出版社，2002
16 苏凯，刘庆国，陈国平．MCS-51系列单片机系统原理与设计．北京：冶金工业出版社，2003
17 先锋工作室．单片机程序设计实例．北京：清华大学出版社，2003
18 冯玉珉．通信系统原理．北京：清华大学出版社，2003
19 马存宝．民机通信导航与雷达．西安：西北工业大学出版社，2004
20 薛鸿印，李洪涛，许国昌．GPS应用程序设计．北京：科学出版社，1999
21 Kaplan，邱致和，王万义．GPS原理与应用．北京：电子工业出版社，2002
22 刘基余．GPS卫星导航定位原理与方法．北京：科学出版社，2003
23 李天文．GPS原理及应用．北京：科学出版社，2003
24 魏二虎，黄劲松．GPS测量操作与数据处理．武汉：武汉大学出版社，2004
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26 许其凤．GPS卫星导航与精密定位．北京：解放军出版社，1989
27 [美]卡普兰(Elliott D.Kaplan).GPS原理与应用．北京：电子工业出版社，2002
28 王惠南．GPS导航原理与应用．北京：科学出版社，2003
29 张守信．GPS技术与应用．北京：国防工业出版社，2004
30 黄智伟．GPS接收机电路设计北京：国防工业出版社，2005
31 维利，吴灏．雷达在航海上的应用．北京：人民交通出版社，1966
32 高锋，徐志良．应用磁阻传感器的数字航向仪设计．南京：南京理工大学，2004
33 刘惠彬，朱定国．航向仪表．北京：科学教育编辑室，1963
34 船用导航雷达编辑部．船用导航雷达．上海：船用导航雷达编辑部，1979
35 廖裕评，陆瑞强．CPLD数字电路设计．北京：清华大学出版社，2001
36 黄正谨．CPLD系统设计技术入门与应用．北京：电子工业出版社，2002
37 周立功，夏宇闻．单片机与CPLD综合应用技术．武汉：北京航空航天大学出版社，2003
38 求是科技．CPLD／FPGA应用开发技术与工程实践．北京：人民邮电出版社，2005
39 廖日坤．CPLD／FPGA嵌入式应用开发技术白金手册．北京：中国电力出版社，2005
40 王道宪．CPLD／FPGA可编程逻辑器件应用与开发．北京：国防工业出版社，2004
41 李东生，王晓翔，解明祥．信号与电子系统原理与EDA仿真．合肥：中国科学技术大学出版社，2000．6
42 何小艇．电子系统设计．杭州：浙江大学出版社，2000
43 刘润华．现代电子系统设计．山东：石油大学出版社，1998
44 张敬怀．EDA技术与电子系统工程设计．北京：中国铁道出版社，2003
45 杨刚，周群．电子系统设计与实践．北京：电子工业出版社，2004
46 孙力娟．微型计算机原理与接口技术．北京：清华大学出版社，2007
47 高占国，宋文强，杨秀清．微机原理与接口技术．重庆：重庆大学出版社，2006
48 何宏．单片机原理及接口技术教程．北京：国防工业出版社，2006
49 范延滨．微型计算机系统原理、接口与EDA设计技术．北京：北京邮电大学出版社，2006
50 陈小忠，黄宁，赵小侠．单片机接口技术实用子程序．北京：人民邮电出版社，2005
51 S-MOS Systems Inc. SED 1330F/1335F/1336F LCD Contorllers ICs Technical Manual: Septemper, 1995
52 Zhuang, W., and Tranquilla, J.. Modeling and Analysis for the GPS Pseudo-Range Observable. IEEE Transactions on aerospace and electronic systems VOL.31, NO.2 April 1995
53 Zhuang, W,.and Tranquilla, J.. Performace Analysis of GPS Carder Phase Observable. IEEE Transactions on aerospace and electronic systems VOL.32, NO.2 April 1996
54 Mattos, Philip G Integrated GPS and Dead Reckoning for low-cost vehicle navigation and tracking. IEEE Transactions on Automatic Control, VOL.40, 1995
55 Pacione R., Sciarretta, C., Vespe R, et al. GPS meteorology: validation and comparisons with ground-based microwave radiometer and mesoscale model for the Italian GPS permanent stations. Physics and Chemistry of the earth, 2001, 26(3): 139-145.
2 胡汉才．单片机原理及其接口技术．北京：清华大学出版社，1996
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