【正文】 靜態(tài) 相對定位 測量時，當(dāng)每個流動站與基準(zhǔn)站相距在 15KM 以內(nèi)時，流動站觀測時間只需 12 分鐘；采取實(shí)時動態(tài)定位模式時，每站觀測僅需幾秒鐘。 ⑸ 儀器操作簡便 隨著 GPS 接收機(jī)的不斷改進(jìn)， GPS 測量的 自動化 程度越來越高，有的已趨于 “傻瓜化 ”。另外，接收機(jī)體積也越來越小，相應(yīng)的重量也越來越輕，極大地減輕了測量工作者的勞動強(qiáng)度。在這里使用常見的STC89C52 單片機(jī)的串行接口接收 GPS 信號接收模塊輸出的數(shù)據(jù)信號，并通過軟件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。 本課題設(shè)計的硬件系統(tǒng)主要由：單片機(jī)、 GPS 模塊、顯示部分等組成。 LCD12864 液晶顯示部分則是對定位信息和時間信息的一個展示，也是很重要的一部分。同時集成諸如通訊接口、定時器，實(shí)時時鐘等外圍設(shè)備。晶振電路由 30pF的 C1 與 C2 和晶振組成，晶振是給單片機(jī)提供工作的、信號脈沖的。復(fù)位電路采取的為手動按鍵復(fù)位電路，如電容 C10uF,電阻 R10K 和1K,和開關(guān) RESET 組成，當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳 RESET 出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。三種不同字符 /字型的選擇編碼范圍為： 0000～ 0006H（其代碼分別是 0000、 000 000 0006 共 4 個）顯示自定義字型， 02H～ 7FH 顯示半寬 ASCII碼字符， A1A0H～ F7FFH 顯示 8192 種 GB2312 中文字庫字形。 圖 單片機(jī)與 12864 的接口電路 其中管腳 20 接地；管腳 1 19 接高電平；管腳 3 接對比調(diào)整度電路，通過調(diào)節(jié)該電路的滑動變阻器來實(shí)現(xiàn)顯示屏的背光的；管腳 4 接單片機(jī) ，管腳 5 接單片機(jī) ，管腳 6 接單片機(jī) ，管腳 17 接單片機(jī) ；管腳 714 接單片機(jī) ，來實(shí)現(xiàn) GPS模塊和單片機(jī)的數(shù)據(jù) 交流傳輸。 (4)內(nèi)置 128 個 168 點(diǎn)陣字符。 (8)視角方向： 6 點(diǎn)。 (12)無需片選信號，簡化軟件設(shè)計。 *注釋 3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的 JA、 JK 用焊錫短接。用戶通過輸入輸出接口，與 GPS接收模塊進(jìn)行信息交換，功能。D2 為信號指示燈，接收到衛(wèi)星開始閃爍，我們通過 D3 可以判斷 GPS 模塊當(dāng)前的工作狀態(tài)。 表 GPS 模塊性能 模塊性能 芯片 MT3333 頻率 GPS,GAULEO,QZSS:LI ,C/A code BEIDOU:B1 協(xié)議 NMEA 0183 可用波特率 1200,4800,9600,19200,38400,57600,112500 bps 通道 Support 99channeis(33 Tracking,99 Acquisition) 靈敏度 跟蹤： 165 米 捕捉： 148 米 冷啟動 平均 33 秒 溫啟動 平均 30 秒 熱啟動 平均 1 秒 精度 m[Autonomous] [50%] 3m[SBAS] 最大高度 18000 米 最大速度 515m/s 最大加速度 ≤4G 更新頻率 110Hz 其中接收 全球定位系統(tǒng) 接收器類型 20 個頻道， L1 的頻率， 芯片速度， C / A碼 ；芯片類 型為 MT3333； 水平定位精度 ， (WAAS)，（ 50 % ， 24 小時靜態(tài)的， 130dbm ） 。速度 515 米 /秒（ 1000 海里），加速度 4g。 目前 除了 早期 少數(shù)的 GPS 接收機(jī) 之 外，幾乎 現(xiàn)在 所有的 GPS接收機(jī) 都 采用了這一格式 標(biāo)準(zhǔn) 。 RTCM 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的格式輸出 語句 所 采用的是 ASCII 字符碼，包含了經(jīng)度、 緯度、 日期、速度、航向以及衛(wèi)星信號 等信息。輸入語句包括初始位置，時間，秒脈沖狀態(tài)，差分模式， NMEA 輸出間隔等設(shè)置信息?？赏ㄟ^ GPS 串口調(diào)試軟件發(fā)送相應(yīng)的命令語句給 SiRF Star II 芯片，此后芯片會根據(jù)命令語句設(shè)置參數(shù) 幾種常用的數(shù)據(jù)格式如下： (1)GPS 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（ GFGGA），其結(jié)構(gòu)為： $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14*15CRLF 1UTC 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)）； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 共 50 頁 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 。 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：編陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 共 50 頁 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。 ⑵ 集成功能 uVision2 的強(qiáng)大功能有助于用戶按期完工。開發(fā)工具選項可以對應(yīng)目標(biāo)，組或單個文件。 Keil uVision2 與同類開發(fā)環(huán)境具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)真正的集成調(diào)試環(huán)境 ,集成了 編緝器、編譯器、調(diào)試器； (2)眾多強(qiáng)大軟硬件調(diào)試手段 ,包括邏輯分析儀、跟蹤器、邏輯筆、波形發(fā)生器、影子存儲器、記時器、程序時效分析、數(shù)據(jù)時效分析、硬件測試儀、事件觸發(fā)器； (3)所有類型的單片機(jī)集成在一個調(diào)試環(huán)境下支持匯編、 C、 PL/M 源程序混合調(diào)試； (4)支持軟件模擬，支持項目管理； (5)支持點(diǎn)屏功能 ,直接點(diǎn)擊屏幕就可以觀察變量的值 ,方便快捷； (6)功能強(qiáng)大的觀察窗口 ,支持所有的數(shù)據(jù)類型； (7)樹狀結(jié)構(gòu)顯示，一目了然； (8)在線直接修改、編譯、調(diào)試源程序，錯誤指令定位。 KeilC51 標(biāo)準(zhǔn) C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開發(fā)提供了 C 語言環(huán)境 ,同時保留了匯編代碼高效 ,快速的特點(diǎn)。 （ 3）推薦最小 GPS/TRANSIT 數(shù)據(jù)（ GPRMC），其結(jié)構(gòu)為： $GPRMC,1,2,2,4,5,6,7,8,9,10,11， 12*hhCRLF 其中 “GP”為交談識別符 ； “RMC”為語句識別符； “hh”為校驗和，其代表了 “$”與 “*”之間所有字符的按位異或值（不包括這兩個字符）。一般情況下初始化信息語句為 PGRMI. $GPRMI， 1,2,3,4,5,6,7*hhCRLF 1緯度 (度分 )格式（前面的 0 也將被傳輸）； 2經(jīng)度半球 N（北半球）或 S(南半球 )； 3經(jīng)度 （度分）格式（前面的 0 也將被傳輸）； 4經(jīng)度半球 E（東經(jīng)）或 W（西經(jīng)）； 5UTC 日期， ddmmyy（日月年）格式； 6UTC 時間， hhmmss（時分秒）格式； 7接收機(jī)命令， A=自動定位， R=機(jī)器重新啟動。 幀格式形 式 如 下 ： $aaccc,ddd,ddd,…,ddd*hhCRLF “$”——幀命令起始位； aaccc——地址域，前兩位為識別符，后三位為語句名； ddd…ddd ——數(shù)據(jù)； “*”——校驗和 前綴； hh——校驗和（ check sum）， $與 *之間所有 字符 ASCII 碼的校驗和（各 字節(jié) 做異或運(yùn)算，得到校驗和后，再轉(zhuǎn)換 16 進(jìn)制格式的 ASCII 字符）； CRLF——CR（ Carriage Return） + LF（ Line Feed）幀結(jié)束，回車和換行。其格式廣泛的使用，使 GPS 接收機(jī)模塊的互換性與通用性得到很大的提 高。他是 建立 在過去 0183 和 0182 海用電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)格式的基礎(chǔ)上， 進(jìn)而 增加了 GPS 接收機(jī)輸出 部分 的內(nèi)容而完成。敏度跟蹤 165dbm。 GND 接地。這兩個腳分別單片機(jī)的發(fā)送和接收腳相連。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 50 頁 圖 GPS 接收模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) GPS 接收模塊通過它的接收天線獲取衛(wèi)星信號，經(jīng)過變頻、放大、濾波、相關(guān)、混頻等一系列處理，可以實(shí)現(xiàn)對天線視界內(nèi)衛(wèi)星的跟蹤、鎖定和測量。 模塊接口說明： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 共 50 頁 表 模塊接口 管腳 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC +5V 電源正 3 V0 對比度（亮度）調(diào)整 4 RS(CS) H/L RS=“H”,表示 DB7—DB0 為顯示數(shù)據(jù) RS=“L”，表示 DB7—DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID) H/L R/W=“H”， E=“H”，數(shù)據(jù)被讀到DB7—DB0 R/W=“L”， E=“H→L” ， DB7—DB0的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR 6 E(SCLK) H/L 使能信號 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8 位或 4 位并口方式， L:串口方式 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效（見注釋 1） 18 VOUT LCD 驅(qū)動電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端（見注釋 2） 10 K VSS 背光源負(fù)端（見注釋 3） *注釋 1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將 FSB 接固定高電平，也可將模塊上的 J8 和 “VCC”用焊錫短接。 (10)通訊方式：串行、并口可選。 (6)顯示方式： STN、半透、正顯。 (2)顯示分辨率： 12864 點(diǎn)。 低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。 字符顯示是通過將字符顯示編碼寫入該字符顯示 RAM 實(shí)現(xiàn)的。每次復(fù)位后，單片機(jī)的程序都會從第一條開始從新執(zhí)行 。簡單地說，沒有晶振，就沒有時鐘周期，沒有時鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機(jī)就無法工作。 單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。 單片機(jī)是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機(jī)系統(tǒng)。 STC89C52 單片機(jī)解碼定位導(dǎo)航和時間信息，并轉(zhuǎn)換成時間、緯度和經(jīng)度信號，然后將它們發(fā)送到單片機(jī)液晶顯示模塊 LCD12864 模塊。硬件上必須有相應(yīng)的接受處理部分、顯示部分和配置輸入部分，同時需要處理器實(shí)現(xiàn)各部分功能的聯(lián)合。它接收天線獲取的衛(wèi)星信號，經(jīng)過變頻、放大、濾波、相關(guān)、混頻等一系列處理，可以實(shí)現(xiàn)對天線視界內(nèi)衛(wèi)星的跟蹤、鎖定和測量定位。 單片機(jī)系統(tǒng)：本次設(shè)計使用 52 單片機(jī)作為微處理器，控制 GPS 數(shù)據(jù)的讀取和傳輸過程。 GPS 水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測量的精度，另外， GPS 定位是在全球統(tǒng)一的 WGS84 坐標(biāo)系統(tǒng)中計算的，因此全球不同地點(diǎn)的陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 共 50 頁 測量 成果是相互關(guān)聯(lián)的。結(jié)束測量時，僅需關(guān)閉電源，收好接收機(jī)，便完成了野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。 ⑷ 測站間無需通視 GPS 測量只要求測站上空開闊，不要求測站之間互相通視，因而不再需要建造覘標(biāo)。