【正文】 及公交運(yùn)輸系統(tǒng)中一個(gè)越來(lái)越重要的問(wèn)題。借助該系統(tǒng)，只許按幾次鍵，便可以清楚的知道自己的方位。 GPS系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和地面接收機(jī)部分組成。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究 提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。GPS 全球定位系統(tǒng)精度高，可連續(xù)導(dǎo)航，抗干擾能力強(qiáng)，加之其全天候，全球覆蓋，方便靈活，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的特點(diǎn)，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以 Garmin 公司生產(chǎn)的 GPS 25 LP型 OEM 板為例，介紹了全球定位系統(tǒng) ( GPS ) 的基本工作原理 ,討論了 GPS OEM 板的組成和特點(diǎn) ,分析了滿足 NMEA – 0183 通信協(xié)議語(yǔ)句的數(shù)據(jù)格式及信息組 成 ,并結(jié)合其硬件特點(diǎn)，著重講述了 MCS 51 單片機(jī)與 GPS OEM 板的串行通信問(wèn)題 ,討論了 GPS 應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件配置問(wèn)題 ,并給出了單片機(jī)讀取和現(xiàn)實(shí)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的有關(guān)匯編語(yǔ)言程序。而 GPS 定位技術(shù)的出現(xiàn)也給車輛、輪船等移動(dòng)目標(biāo)的導(dǎo)航定位提供了精確、實(shí)時(shí)的定位能力。用戶接收機(jī)接收到衛(wèi)星發(fā)播的信號(hào)并利用本機(jī)產(chǎn)生的偽隨機(jī)噪聲碼取得距離觀測(cè)量和導(dǎo)航電文；根據(jù)導(dǎo)航電文提供的衛(wèi)星位置和 鐘差改正信息計(jì)算接收機(jī)的位置。本文中要討論的定位測(cè)量系統(tǒng)就是利用單片微型計(jì)算機(jī)和 GPS 接收技術(shù)相結(jié)合而成的 GPS 定位測(cè)量系統(tǒng)。 本文即使用 Garmin 公司生產(chǎn)的 GPS 25 LP 型 OEM 為例，介紹了其基本工作原理和輸入輸出數(shù)據(jù)格式 ,討論了 GPS OEM 板與 MCS51 單片機(jī)的串行通信接口以構(gòu)成 GPS基本應(yīng)用系統(tǒng) ,并給出了讀取和控制 GPS 導(dǎo)航信息的匯編語(yǔ)言程序。 該系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的基本功能為單片機(jī)對(duì) GPS器件的控制和對(duì)所采集的定位信息的顯示兩個(gè)方面。 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。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理框圖如圖 。 GPS 模塊有多種格式的輸出信息，這里我們采用 $GPGRMC 語(yǔ)句，它輸出了基本的定位信息，可以滿足一般用戶的使用要求。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期之后 , GPS開(kāi)始走向民用研究及開(kāi)發(fā)。用戶通過(guò)用戶設(shè)備接收 GPS 衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理而獲得用戶位置（經(jīng)度、維度、高度）、速度 等信息，從而實(shí)現(xiàn)利用 GPS 進(jìn)行導(dǎo)航和定位的目的。因此 , 接收機(jī)是 GPS 系統(tǒng)中重要的組成部分 , 它接收 GPS衛(wèi)星的定位信息 , 進(jìn)行處理計(jì)算 , 直接為用戶服務(wù)。 c 為 GPS 信號(hào)的傳播速度（即光速）。這個(gè)電路板具有接收 GPS 信號(hào)、處理信號(hào)、輸出觀測(cè)信號(hào)和定位結(jié)果等功能。 GPSOEM 板是接收機(jī)的核心模塊。是同類型的 GPS OEM 板中最常用的一款，在飛機(jī)領(lǐng)域使用最多。位置精度（ m）：小于 15； 速度限制 (m/s)： 515； 各引腳定義如 下： Pin1： TXD2,第二異步串行數(shù)據(jù)輸出口； Pin2： RXD2,第二異步串行數(shù)據(jù)輸入口； Pin3： PPS,秒脈沖信號(hào)； Pin4： TXD1,第一異步串行數(shù)據(jù)輸出口； Pin5： RXD1,第一異步串行數(shù)據(jù)輸入口； Pin6： PWR_DN，電源控制； Pin7： VAUX，內(nèi)部輔助電源充電輸入； Pin8： GND，電源和信號(hào)地； Pin9： VIN，與 10腳相連； Pin10：電源輸入， ； Pin11： NC,留用，不外借引線； Pin12： NMEA， NMEA輸出。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖 。該 OEM 板為 12 通道的 GPS 接收機(jī)，可以同時(shí)跟蹤多達(dá) 12 顆的 GPS 衛(wèi)星，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位。傳輸速率可自定義。通過(guò)一系列設(shè)定，輸出語(yǔ)句即向用戶提供相應(yīng)的定位數(shù) 據(jù)。這些語(yǔ)句是GPS 接收機(jī)可以有串口 1 接受的于 語(yǔ)句。 輸出語(yǔ)句 GPS OEM 板的輸出語(yǔ)句有十余種 ,以 Garmin生產(chǎn)的 GPS25LP 板為例 , 其主要語(yǔ)句有 GPALM（歷書數(shù)據(jù)）、 GPGGA( GPS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù) ,定位數(shù)據(jù) )、 GPGSV（衛(wèi)星狀態(tài)） 、 GPGSA 、 GPRMC 、 GPVTG 、 PGRME 、 PGRMF 、 PGRMT 、 PGRMV（ GARMIN定義的語(yǔ)句 ,3D速度信息） 、 LCGLL 、 LCVTG（ NMEA 標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)句）等。 (3)推薦最小 GPS/TRANSIT數(shù)據(jù)（ RMC） GPRMC語(yǔ)句包含時(shí)間、日期、方位、速度和磁偏角等信息，基本上可以滿足一般的導(dǎo)航需求。 ~176。如果設(shè)置語(yǔ)句無(wú)錯(cuò)，則 GPS會(huì)響應(yīng)語(yǔ)句，否則返回語(yǔ)句將顯示當(dāng)前默認(rèn)值。將 MCS 51 單片機(jī)作為處理器構(gòu)成的 GPS 應(yīng)用系統(tǒng) ,具有體積小巧、使用靈活的特點(diǎn) ,而且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能可以根據(jù)需求的不同進(jìn)行個(gè)性化配置 ,其性價(jià)比十分明顯。其中有兩條主電源引腳， 2條外接晶體引腳， 4條控制或與其他電源復(fù)用的引腳， 32條 I/O引腳。GPS 應(yīng)用統(tǒng)的軟硬件復(fù)雜程度依其應(yīng)用場(chǎng)合的不同而有極大的差異 ,對(duì)獲取來(lái)自O(shè)EM 板的信息要求也各不相同。這個(gè)脈沖是由單片機(jī)控制器中的時(shí)鐘電路發(fā)出的，用來(lái)產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng)，因此非常重要。因?yàn)?GPS OEM 板的串口電平是符合 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的電平，而單片機(jī)串口采用的是TTL 電平，因此需要通過(guò)電平轉(zhuǎn)換才能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)接。 引腳說(shuō)明如下： T1IN、 T2IN：兩路 TTL 電平輸入端，可接單片機(jī)的 TXD 端； 需要注意的是，在使用時(shí)串行口的發(fā)送端和接收端必須對(duì)應(yīng)使用同一組，還要注意數(shù)據(jù)的傳輸方向，注意不要將輸入輸出接口接反。因此必須通過(guò)程序?qū)€(gè)人所需要的信息從接收到的字節(jié)流中提取出來(lái)，然后才能送到 LCD 顯示，這樣才能做到一目了然。本文只需使用 $PGRMC 信息，因此我們用軟件設(shè)置 OEM 板只 輸出$PGRMC 即可。 在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，由于 GPS 輸出記錄中的 ASCⅡ 碼字段位數(shù)可能隨著實(shí)際測(cè)量計(jì)算出的定位數(shù)據(jù)的不同而有所變化，因此在進(jìn)行識(shí)別，分解，解析記錄中個(gè)字段時(shí)必須以逗號(hào)分隔符，作為個(gè)字段的分割標(biāo)志，而不應(yīng)該一個(gè)字段的字符位數(shù)作為分割個(gè)字段的依據(jù)，否則將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的數(shù) 據(jù)錯(cuò)位。 6 數(shù)據(jù)的控制與顯示 液晶模塊的工作特性 液晶顯示器是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、 PCB 線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的器件。因此不僅可以顯示字符，而且還可以顯示連續(xù)完整的圖形，是目前用于單片機(jī)中的現(xiàn)實(shí)信息量最大，功能最全面的一種顯示器。即將液晶模塊的數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線（ P0 口）直接相連，液晶顯示的片選與控制引腳與單片機(jī)的高 8 位地址線（ P2 口）相連，這樣對(duì)液晶模塊的各種指令操作，實(shí)際上就是與相應(yīng)的控制地址交換數(shù)據(jù)。 74LS00、 74LS04：由于 LCD并沒(méi)有獨(dú)立的片選信號(hào)，所以使用單片機(jī)的讀寫信號(hào)進(jìn)行選通，而 74LS00、 74LS04則是轉(zhuǎn)換讀寫信號(hào)電平，同時(shí)作為片選信號(hào)。 A8：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì) LCD的數(shù)據(jù) /指令通道的選擇。 D0～ D7：?jiǎn)纹瑱C(jī)和 LCD的數(shù)據(jù)總線； TXD_GPS： GPS串口輸出； 在這里我們采用 MAX1677 芯片進(jìn)行電源供電方案。允許輸入電壓范圍： — ； 封裝形式： 16 腳 QSOP 封裝，體積很 小，不需要外部場(chǎng)效應(yīng)管； L L2：磁芯電感，選用 CoilCraft（線藝）的 DO1608C103 表貼磁芯電感，電感值為 10μ； 如果不使用欠電壓檢測(cè)的話，只許將第三管腳（ LBI）接地。 Vout2：連接 MAX1677 的 10 管腳，輸出 10V 電壓，作為液晶顯示模塊的背光電源電壓； ②信號(hào)接收模塊： 該模塊的功能是使單片機(jī)的串口接收從 GPS OEM 板發(fā)送來(lái)的 GPS 定位數(shù)據(jù)，做如下操作：判斷接收的字符是否是“ $”字符；如果是則將記錄標(biāo)志位 置 1；把緯度數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)變量和經(jīng)度數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)變量置 0；把逗號(hào)計(jì)數(shù)變量置 0。在對(duì) GPS OEM 板配置的語(yǔ)句中，校驗(yàn)碼非常重要，因?yàn)?GPS OEM 板有時(shí)可能沒(méi)有正確接收到配置語(yǔ)句，所以配置時(shí)要連續(xù)發(fā)送，直到 GPS OEM 板返回一個(gè)確認(rèn)語(yǔ)句為止。當(dāng)接收完數(shù)據(jù)后，還要進(jìn)行一次檢錯(cuò)過(guò)程，將所有收到的數(shù)據(jù)異或求和之后，與校驗(yàn)和“ hh”進(jìn)行比較，如果兩者相同，則整個(gè)數(shù)據(jù)接收正確，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；若接收不正確，則重新進(jìn) 行接收。 NMEA一 0183是以語(yǔ)句形式發(fā)送數(shù)據(jù)的。為解決信息中用戶所需要的信息。 液晶的顯示 void locate(page,column) void onechar() void show(void) 單片機(jī)程序中的變量和功能如下表 1所示： 表 變量和功能說(shuō)明 函數(shù) 功能說(shuō)明 void locate(page,column) 液晶顯示字符定位由 page頁(yè) column列開(kāi)始顯示 void onechar() 液晶顯示輸出一個(gè)字符 void show(void) 液晶顯示字符串輸出 void main(void) 主程序，實(shí)現(xiàn)完整的系統(tǒng)功能 NDIG 待顯示的字符數(shù) stringgps[ ] 記錄 GPS數(shù)據(jù)的數(shù)組 record 進(jìn)行通信數(shù)據(jù)記錄的標(biāo)志位 number 有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度變量 igps 記錄 GPS數(shù)據(jù)字符數(shù)量的變量 numbera 記錄逗號(hào)數(shù)量的變量 numgps 數(shù)值類型的 GPS數(shù)據(jù) void CWE1(void) 向液晶模塊 E1寫控制指令 void CWE2(void) 向液晶模塊 E1寫顯示數(shù)據(jù) void DWE1(void) 向液晶模塊 E2寫控制指令 void DWE2(void) 向液晶模塊 E2寫顯示數(shù)據(jù) 程序代碼 單片機(jī)對(duì) GPS 模塊的串行數(shù)據(jù)接收，整理和向 RAM 中寫入數(shù)據(jù)的基本流程如圖。字符顯示程序 ； 結(jié)束語(yǔ) GPS接收機(jī) OEM板價(jià)格的低廉和超小體積板子的大量生產(chǎn)，使得目前市場(chǎng)上手持 GPS產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，為 GPS的應(yīng)用展示了廣闊的前景。 參考文獻(xiàn) [1]杜樹(shù)春 ,張?bào)w才 .單片機(jī)與外圍器件接口實(shí)例詳解［ M］ .中國(guó)電力出版社， 20xx. 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