【正文】 __ ___ 年級 專業(yè) （班級） ： __ 08 級 自動化 （ 1）班 ___ 作者姓名： ____ _ ___ _____________ _ ____ 導(dǎo)師姓名： ____ _ ___ _____________ _ ___ 完成時間： ___ _ ___ 20xx 年 5 月 20 日 _____ __ _ ___ HEFEI UNIVERSITY 畢 業(yè) 設(shè) 計（ 開題報告 ） 題 目 基于單片機(jī)的 GPS 定位信息顯示系統(tǒng)設(shè)計 系 別 電子信息與電氣工程系 專 業(yè) 自動化 班 級 08 自動化（ 1）班 姓 名 指導(dǎo)老師 完成時間 20xx 年 3 月 5 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我 個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。完成一臺液晶顯示的手持式 GPS 定位接收設(shè)備。 GPS 全球定位系統(tǒng)在實(shí)際生活中被廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今信息時代發(fā)展德重要組成部分。隨著數(shù)字大規(guī)模集成電路的發(fā)展和定位功能需求， GPS 已經(jīng)開始更多的嵌入到移動手持設(shè)備、消費(fèi)電子產(chǎn)品中。北斗定位系統(tǒng)可向用戶提供全天候、二十四小時的即時定位服務(wù)，授時精度可達(dá)數(shù)十納秒的同步精度，北斗導(dǎo)航系 統(tǒng)三維定位精度約幾十米，授時精度約 100 納秒。完成一臺液晶顯示 的手持式 GPS 定位接收設(shè)備，并能顯示所在地的經(jīng)緯度和時間。 第 14 周 查資料，并準(zhǔn)備開題報告， 學(xué)習(xí)并深入理解基于單片機(jī)的 GPS 的定位信息顯示系統(tǒng)的工作原理。 5 第 810 周 處理電路之間的匹配的相關(guān)問題，對設(shè)計方案中部分電路進(jìn)行仿真。 主要內(nèi)容： 本設(shè)計介紹了一種成本低又能滿足性能使用要求的經(jīng)濟(jì)型 GPS 接收機(jī)的設(shè)計方案。 智能溫度傳感器內(nèi)部一般都包含溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)化器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。 使用 DS18B20 采集溫度并同時把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送入主控制器，通過事先載入的控制程序進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)各種功能。 其次分析各個部分的可選的電路形式，比較各種電路形式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，分析是否適合本次設(shè)計的要求，在符合設(shè)計要求的前提下，選擇性價比較高的電路形式。 （ 2）考慮從非電量信號到電量信號的電路實(shí)現(xiàn)原理以及與單片機(jī)的接口。 基于單片機(jī)的 GPS 定位信息顯示系統(tǒng)設(shè)計 中 文 摘 要 GPS 全球定位系統(tǒng)在實(shí)際生活中被廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今信息時代發(fā)展中的重要 組成部分。 它 是一臺體積小巧、攜帶方便、可以獨(dú)立使用的全天候?qū)崟r的定位導(dǎo)航設(shè)備。GPS receiver module。其用途 之廣，影響之大，是 其他無線電接收 裝置都 望塵莫及的。 GPS 技術(shù)的海洋應(yīng)用 GPS 技術(shù)在海洋方面有著極其重要的作用，比如： 遠(yuǎn)洋船舶的最佳航線測定；遠(yuǎn)洋船隊在途中航行的實(shí)時調(diào)度和監(jiān)測；內(nèi)河船只的實(shí)時調(diào)度和自主導(dǎo)航測量；海洋救援的搜索和定點(diǎn)測量；遠(yuǎn)洋漁船的結(jié)隊航行和作業(yè)調(diào)度；海洋油氣平臺的就位和復(fù)位測定；海底沉船位置的精確探測；海底管道鋪設(shè)測量；海岸地球物理勘探；水文測量；海底大地測量控制網(wǎng)的布測；海底地形的精細(xì)測量；船運(yùn)貨物失竊報警；凈化 海洋；海洋糾紛或海損事故的定點(diǎn)測定；港口交通管制；海洋災(zāi)難檢測 等 ?，F(xiàn)在世面上已經(jīng)有許多基于 GPS 接收模塊所開發(fā)的產(chǎn)品， 如 GPS 手持機(jī)、車載 GPS 導(dǎo)航儀等等，雖然其功能強(qiáng)大，但價格 相對而言 比較昂貴，而且對于普通應(yīng)用 沒有必要。 第二章 GPS 定位信息顯示 系統(tǒng) 方案設(shè)計 GPS 全球定位系統(tǒng)簡介 全球定位系統(tǒng) (GPS)是 本世紀(jì) 70 年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 (3) 用戶裝置部分， 主要由 GPS 接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成 [3]。 GPS 系統(tǒng)經(jīng)過 16 年 的發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星，到開發(fā) GPS 信號應(yīng)用，進(jìn)而發(fā)射工作衛(wèi)星，終于在 1994 年 3 月建成了信號覆蓋率達(dá)到了 98％ 的 GPS 工作星座，它由 24顆 Block2衛(wèi)星衛(wèi)星組成。只要有 4 顆衛(wèi)星的定位信息， GPS 接收機(jī)就能向用戶提供三維坐標(biāo)、時間及移動速度等信息參數(shù)。美國政府宣布 從 20xx 年起 ，在保證美國國家安全不受威脅的前提下，取消 SA 政策， GPS 民用信號精度在全球 范圍內(nèi)得到改善，利用 C/A 碼進(jìn)行單點(diǎn)定位的精度 由 100 米提高到 20 米 。 GPS 信號接收 方案 選擇 要實(shí)現(xiàn)在液晶顯示器上顯示出接收到的 GPS 數(shù)據(jù) 信息，首先要實(shí)現(xiàn) GPS 信號的接收。并且在經(jīng)過大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)后價格已經(jīng) 能被我們所接受，這樣的模塊在市面上也能夠 容易的購買 到。在獲取了衛(wèi)星的位置信息和測算出衛(wèi)星信號傳播時間之后，即可計算出天線位置。在這里使用常見的 MCS51 型單片機(jī)作為處理器，利用 MCS51 單片機(jī)的串行接口接收 SiRF Star II GPS信號接收模塊 輸出的數(shù)據(jù)信號，并通過軟件方法篩選出其中有用的定位數(shù)據(jù)，最后通過單片機(jī)的并行接口輸出至液晶顯示模塊顯示的方案。 外圍電路：外圍 電路一部分是由 GPS 接收器件及其輔助電路組成，一部分是 LCD液晶顯示模塊的電源電路和顯示電路。 由 此 可知： GPS 接收模塊將接收到的 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航電文調(diào)制解碼，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式后，送給單片機(jī) ，當(dāng)單片機(jī) 接 收到 GPS 發(fā)送過來的導(dǎo)航電文后，經(jīng)過片內(nèi)程序的識別篩選，將篩選出來 的導(dǎo)航電文送到顯示模塊，并且最后通過液晶顯示器按照要求 顯示出來。 該器件采用 ATMEL 高 密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容 [4]。 (4) 可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） ： STC89C52 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別 為 P0、 P P P3 口，每個口有 8 根引腳 ，共 32 根。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。 外部方式的時鐘電路如圖 （ b） 所示， RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從0000H 單元開始執(zhí)行程序。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24 個振蕩周期 (即二個機(jī)器周期 )以上。 SiRF Star II GPS 信號接收模塊 該 設(shè)計中 GPS 信號接收模塊所選用的是 SiRF Star II GPS 接收模塊，該模塊是由美國瑟孚科技有限公司所生產(chǎn)。 該模塊 天線采用的是體積小、可靠性高、靈敏度高的微帶天線，該天線封裝在 模塊內(nèi)部 ，更進(jìn)一步的提高了整個模塊的可靠性。 GRF2i 主要由片內(nèi)壓控振蕩器和基準(zhǔn)振蕩器、集成中頻濾波器 (IF)、集成 LNA 和數(shù)字接口等組成。 將 IF 濾波器集成到射頻芯片內(nèi)而無需新增外部濾波器 , 從而進(jìn)一步降低了元件的數(shù) 目并增加了可靠性。 圖 12864 液晶顯示電路圖 主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性 : 電源： VDD ～ 5V( 內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓 )； 顯示內(nèi)容： 128 列 64 行 ； 顯示顏色：黃綠 ； 顯示角度： 6： 00 鐘直視 ； LCD 類型： STN； 與 MCU 接口： 8 位或 4 位并行 /3 位串行 ； 配置 LED 背光 ； 多種軟件功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等 ； 邏輯工作電壓 (VDD)： ～ ； 電源地 (GND)： 0V； 工作溫度 (Ta)： 0～ 60℃ (常溫 ) / 20～ 75℃ （寬溫） [9]。 3 VSS 電源地。 7 R/W 讀寫選擇。 17 RST 液晶模組復(fù)位。 20 VLED LED 電源地。它是在過去海用電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)格式 0180 和 0182 的基礎(chǔ)上，增加了 GPS 接收機(jī)輸出的內(nèi)容而完成的。這種格式的廣泛使用使得 GPS接收模塊的通用化和互換性大大提高。） (6) CRLF:CR（ Carriage Return） + LF（ Line Feed） 幀結(jié)束，回車和換行 。 一般情況下 初始化信息 語句 為 PGRMI。 幾種常用的數(shù)據(jù)格式 如下： （ 1） GPS 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù) （ GPGGA） ，其結(jié)構(gòu)為： $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14*15CRLF 1 UTC 時間，格式為 ； 2 緯度，格式為 （前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ) 0） ； 3 緯度半球， N 或 S（北緯或南緯） ； 4 經(jīng)度，格式為 （前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ) 0） ； 5 經(jīng)度半球， E 或 W（東經(jīng)或西經(jīng)） ； 6 定位質(zhì)量指示， 0=定位無效， 1=定位有效 ； 7 使用衛(wèi)星數(shù)量，從 00 到 12（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ) 0） ； 8 水平精確度， 到 ； 9 天線離海平面的高度， 到 米 ； 10 高度單位， M 表示單位米 ； 11 大地橢球面相對海平面的高度 ， 到 米 ； 12 高度單位， M 表示單位米 ； 13 差分 GPS 數(shù)據(jù)期限（ RTCM SC104），最后設(shè)立 RTCM 傳送的秒數(shù)量 ； 14 差分參考基站標(biāo)號，從 0000 到 1023（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ) 0） ； 15 校驗(yàn)和。 6經(jīng)度半球 ， E（東經(jīng)）或 W（西經(jīng)）； 7地面速率， ～ 節(jié)； 8地面航向， ～ 度； 9UTC 日期， ddmmyy（日月年）格式； 10磁偏角， ～ 180 度； 11磁偏角方向， E（東）或 W（西） ； 12工作模式： A=自主， D=差分， E=評估， N=數(shù)據(jù)無效 [10]。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包括：編譯器，匯編器，實(shí)時操作系統(tǒng)，項目管理器，調(diào)試器。 一個單一的 uVision2工程能夠產(chǎn)生一個或多個目標(biāo)程序。此數(shù)據(jù)庫包含：片上存儲器和外圍設(shè)備的信息，擴(kuò)展數(shù)據(jù)指針 (extra data pointer)或者加速器(mathaccelerator)的特性。用詳細(xì)的符號信息來優(yōu)化用戶變數(shù)存儲器 ； 文件尋找功能：在特定文件中執(zhí)行全局文件搜索 ； 工具菜單：允許在 V2 集成開發(fā)環(huán)境下啟動用戶功能 ； 可配置 SVCS 接口：提供對版本控制系統(tǒng)的入口 ； PC－ LINT 接口：對應(yīng)用程序代碼進(jìn)行深層語法分析 ； Infineon 的 EasyCase 接口：集成塊集代碼產(chǎn)生 ； Infineon的 DAVE功能：協(xié)助用戶的 CPU和外部程序?？梢栽诰庉嬈鲀?nèi)調(diào)試程序，它能提供一種自然的調(diào)試環(huán)境，使你更快速地檢查和修改程序。 (3) 調(diào)試函數(shù)語言 uVision2 中，你可以編寫或使用類似 C 的數(shù)語言進(jìn)行調(diào)試。 測試程序 uVision2調(diào)試器具備所有常規(guī)源極調(diào)試，符號調(diào)試特性以及歷史跟蹤，代碼覆蓋，復(fù)雜斷點(diǎn)等功能。監(jiān)控器用 uVision2的調(diào)試器直接工作 ,可支持代碼區(qū)。 (1) CPU和外設(shè)模擬裝置 uVision2為 8051及衍生產(chǎn)品提供了高速 CPU模擬功能和片上擴(kuò)展口．在對話框內(nèi)可直接觀察和修改 I/O值 ,也可以用預(yù)裝的 CLIKE宏指令書寫符號函數(shù)來提供動態(tài)輸入。 (4) 變量和存儲器 用戶可以在編輯器中選中變呈來觀察其取值。斷點(diǎn)可設(shè)置為條件表達(dá)式，變量或存儲器訪問，斷點(diǎn)被觸發(fā)后，調(diào)試器命令或調(diào)試功能即可執(zhí)行。