【正文】 部分由 1個(gè)主控站、 5個(gè)監(jiān)測(cè)站 和 3個(gè)地面控制站組成。 ★ 借組與衛(wèi)星上設(shè)有的微處理機(jī)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理工作。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方 、 任何時(shí)間都可觀測(cè)到 4 顆以上的衛(wèi)星 ， 并能保持良好定位解算精度的幾何圖象 ， 這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?GPS結(jié)構(gòu)組成圖如圖 4所示 ： 圖 4 GPS結(jié)構(gòu)組成 圖 空間部分 四川師范大學(xué)成都學(xué)院電子工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告 5 GPS 的空間部分由 21 顆工作衛(wèi)星和 3 顆備用衛(wèi)星組成，它們位于距離地球表面20200Km 的高空中。 復(fù)位控制 電路 圖如 圖 2 所示 ： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itl eN u m be r R e v i s io nS iz eBD a t e : 1 2 J u n 2 0 11 S he e t o f F ile : F :\我的 p ro te l\客車超員自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng) \超員自動(dòng)檢測(cè) .D d bD ra w n B y:C12 2u fS1S W P BR31 0KR12 00V C CR E S T 圖 2 復(fù)位控制電路圖 時(shí)鐘控制電路原理 四川師范大學(xué)成都學(xué)院電子工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告 4 單片機(jī)的工作是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下進(jìn)行的，這個(gè)時(shí)鐘脈沖由單片機(jī)時(shí)鐘電路發(fā)出，單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生有內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘兩種，我們采用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式。但是單片機(jī)自身不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位，必須使用外部復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 GPS 信息主要有 GPGSV（可見(jiàn)衛(wèi)星信息）、 GPGLL（地理定位信息）、 GPRMC（推薦最小定位信息）、 GPVTG（地面速度信息）、GPGGA（ GPS 定位信息）和 GPGSA（當(dāng)前衛(wèi)星信息）。全球定位系統(tǒng) GPS 是美國(guó)從 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始研制，在 1994 年建成，以接收導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)為基礎(chǔ)的非自主式導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，它以全球性、全能性、全天候性、連續(xù)實(shí)時(shí) 高精度的實(shí)時(shí)時(shí)間、三維位置、三維速度為人們的生活帶來(lái)了方便 。各種各樣的智能化產(chǎn)品層出不窮，推動(dòng)著 社會(huì)的進(jìn)步。 本設(shè)計(jì)使用低功耗的 AT89S52單片機(jī)、 GPS衛(wèi)星定位模塊和 LCD12864液晶顯示模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) GPS 定位信息的計(jì)算和顯示。 四川師范大學(xué)成都學(xué)院電子工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2 AT89S52單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理 AT89S52 單片機(jī)功能特性 AT89S52 單片機(jī)是一種低功耗、高性能 COMS8 位控制器，具有 8K可編程 Flash 存儲(chǔ)器。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。其作用是使單片機(jī)和其他部件都處于一個(gè)確定的初始化狀態(tài)，并從這個(gè)工作狀態(tài)開(kāi)始工作。其持續(xù)時(shí)間取決于 RC電路時(shí)間常數(shù)。時(shí)鐘控制電路圖如圖 3 所示 ： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 2 J u n 2 0 11 S he e t o f F i l e : F : \我的 p r o t e l \客車超員自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng) \超員自動(dòng)檢測(cè) .D d bD r a w n B y:C43 0pC53 0pY21 1. 0 59 2 MX1X2 圖 3 時(shí)鐘控制電路圖 GPS 結(jié)構(gòu) 組成 全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System） GPS 是美國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) ， 是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn) ， 和 子午儀系統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面控 制 部分和用戶 設(shè)備 三大部分組成。 此外 ， 還有 4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn) 行。 GPS 衛(wèi)星有如下基 本功能 ： ★ 接受和存儲(chǔ)有地面監(jiān)控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信息，接受并執(zhí)行監(jiān)控站的控制命令。 ★ 在地面監(jiān)控站的指令下，通過(guò)推進(jìn)器調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)和啟用備用衛(wèi)星 。 主控站從各監(jiān)測(cè)站收集跟蹤數(shù)據(jù) ， 計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù) ， 然后將結(jié)果送到 3 個(gè)地面控制站。 用戶設(shè)備部分 用戶設(shè)備即為 GPS接收機(jī)本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)該部分， 其主要功能是能夠捕獲一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星。本設(shè)計(jì)采用 GPS 絕對(duì)定位原理 ，參照坐標(biāo)系為 WGS— 84坐標(biāo)系?！?ti（ i= 4）分別為衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 4 的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時(shí)間。 Vti（ i= 4）分別為衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 4 的衛(wèi)星時(shí)鐘差它由衛(wèi)星星歷提供。 NMEA0183 協(xié)議是 GPS 接收機(jī)應(yīng)當(dāng)遵守的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也是目前 GPS接收機(jī)上使用最廣泛的協(xié)議，大多數(shù)常見(jiàn)的 GPS 接收機(jī)、 GPS 數(shù)據(jù)處理軟件、導(dǎo)航軟件都遵守或者至少兼容這個(gè)協(xié)議。 在設(shè)計(jì)中我們只對(duì) GPRMC 數(shù)據(jù)和 GPRMC數(shù)據(jù)進(jìn)行了解析。 4. 南北緯， 這個(gè)位有兩種值‘ N’（北緯）和‘ S’（南緯） 5. 經(jīng)度的計(jì)算方法和緯度的計(jì)算方法一樣 6. 東西經(jīng)，這個(gè)位有兩種值‘ E’（東經(jīng)）和‘ W’（西經(jīng)） 7. 速率，這個(gè)速率值是 海里 /時(shí)，單位是節(jié)，要把它轉(zhuǎn)換成千米 /時(shí)，根據(jù)： 1 海里 = 公里，把得到的速率乘以 。 也可完成圖形顯示 ，低電壓低功耗是它的 又一顯著特點(diǎn)。 注釋 3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的 JA、 JK用焊錫短接。 GPS 接收機(jī) 用于接收 GPS 衛(wèi)星信號(hào) ， 并 將接收到的信息 通過(guò)串口通信方式發(fā)送到單片機(jī)中。其持續(xù)時(shí)間取決于 RC 電路時(shí)間常數(shù) 。 U5 為整流橋它將交流電轉(zhuǎn)化 直流電。電源電路圖如圖 8所示 ： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 9 J u n 2 0 11 S he e t o f F i l e : E : \汽車課設(shè)等 \ 2 01 1 年 6 月課程設(shè)計(jì) \ G P S 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) \ G P S 定位系統(tǒng) .D d bD r a w n B y:+3～1～24U5DQ123U4電源接口C 1 01 04 C 1 21 041122D1L E DC 1 12 20 u f123V VGNDIN OUTU6 7 8L 0 5R61 0K+ 9V V C CC94 70 u電源指示燈 圖 8 電源電路 圖 串口通信電路 對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，為了進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信，單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通信接口，包含串行口接收和發(fā)送緩沖寄存器等。 串口通信電路圖如圖 9所示 ： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 9 J u n 2 0 11 S he e t o f F i l e : E : \汽車課設(shè)等 \ 2 01 1 年 6 月課程設(shè)計(jì) \ G P S 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) \ G P S 定位系統(tǒng) .D d bD r a w n B y:1234J2G P SV C CC A P 1 +1R R I N 28C A P 6C A P 2 5C A P 1 3C A P +2C A P 2 +4R T O U T 27R O U T 29T I N 210T I N 111R O U T 112R R I N 113R T O U T 114GND15V C C16U1M A X 2 32C51 0u fC41 0u fC11 0u fC31 0u fC21 0u f162738495J1D B 9V C C 圖 9 串口通信電路 圖 四川師范大學(xué)成都學(xué)院電子工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告 13 LCD12864 顯示電路 LCD12864是 20個(gè)引腳 SIP封裝的集成接口器 件。該產(chǎn)品是基于成熟的技術(shù)在其他 HOLUX12 通道 GPS 接收機(jī)和SiRFstar II / LP 芯片組解決方案。而 GR 87的設(shè)計(jì)采 用了最新的表面貼裝技術(shù)（ BGA）和高水平的電路集成，實(shí)現(xiàn)卓越的性能，同時(shí)最大限度地減少空間和功率的要求。 主程序中進(jìn)行了串口初始化、定時(shí)器 0初始化、 LCD12864 的