基于at89s52的gps定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究論-預(yù)覽頁
【正文】 式等價(jià)的，即不管采用哪一種坐標(biāo)系，一組具體的坐標(biāo)值只表示唯一的空間點(diǎn)位。因此，在由追蹤站對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行定軌時(shí)，提供衛(wèi)星位置的同時(shí)，必須給出對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)時(shí)刻。所謂時(shí)刻，即發(fā)生某一現(xiàn)象的瞬間。利用GPS進(jìn)行精密的導(dǎo)航與測(cè)量，應(yīng)盡可能獲得高精度的時(shí)間信息。和子午儀系統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機(jī)三大部分組成。在相鄰軌道上，衛(wèi)星的生交距相差30度。GPS衛(wèi)星空間的分布保障了地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻至少有4顆衛(wèi)星被同時(shí)觀測(cè)。2) 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。地面監(jiān)控部分的主要任務(wù)是：①監(jiān)視衛(wèi)星的運(yùn)行；②確定GPS時(shí)間系統(tǒng)；③跟蹤并預(yù)報(bào)衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘狀態(tài)；④向每顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器注入衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)。接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，以采集數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的工作狀態(tài)。主控站除了對(duì)地面監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)和管理外，其主要任務(wù)是：1) 根據(jù)本站和其他監(jiān)測(cè)站的所有觀測(cè)資料，推算編制各衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣層的修正參數(shù)等，并把這些數(shù)據(jù)傳送到注入站。4) 啟用備用衛(wèi)星，以代替失效的工作衛(wèi)星。此外，注入站能自動(dòng)向主控站發(fā)射信號(hào)，每分鐘報(bào)告一次自己的工作狀態(tài)。其GPS接收機(jī)的硬件，一般包括主機(jī)、天線和電源，是用戶設(shè)備的核心部分，主要功能是接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息及觀測(cè)量，并經(jīng)過簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航和定位；GPS軟件部分是指各種后處理軟件包，其主要作用是對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精加工，以便獲得精密定位結(jié)果?！鱰i（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。 （i=4）分別為衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。該GPS接收模塊是通過SiRF Star III低功耗技術(shù)以及提供更多穩(wěn)定導(dǎo)航數(shù)據(jù)的VSUN的導(dǎo)航算法來達(dá)到低功耗。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。 信息源標(biāo)準(zhǔn)格式為：$ttsss,df1,df2,....[CR][LF]在緊隨$后的兩個(gè)字符用來識(shí)別作為信息內(nèi)容識(shí)別碼的后3個(gè)字符，信息識(shí)別碼定義了保留的數(shù)據(jù)區(qū)，在NMEA0183標(biāo)準(zhǔn)下，每個(gè)類型的數(shù)據(jù)區(qū)的信息內(nèi)容是符合標(biāo)準(zhǔn)的。例如： $CCGPQ,GGA[CR][LF]說明“CC”這個(gè)設(shè)備(計(jì)算機(jī))正從“GP”這個(gè)設(shè)備(GPS)查詢 GGA 的內(nèi)容。 常用協(xié)議類型解釋：NMEA0183 協(xié)議定義的語句非常多，但是常用的或者說兼容性最廣的語句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL 等。 3) 緯度區(qū)分：北半球(N)或南半球(S)。 7) 使用的衛(wèi)星數(shù)量：00～12(前面的O也將被傳輸)。11) 差分時(shí)間：從最近一次接收到差分信號(hào)開始的秒數(shù)，如果不是差分定位將為空。設(shè)計(jì)使用AT89S52型單片機(jī)作為處理器，S3310B的定位信息通過RS232串口到單片機(jī)，最后通過單片機(jī)的并行接口輸出至LCD1602通用液晶顯示模塊顯示的方案。圖4 系統(tǒng)總體框圖 硬件電路設(shè)計(jì) 如果要充分利用GPS接受模塊所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，在工程實(shí)現(xiàn)中應(yīng)該擴(kuò)展存儲(chǔ)器，因?yàn)锳T89S52單片機(jī)的只有8KFlash和256字節(jié)片上存儲(chǔ)資源，所以硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際需要還需外擴(kuò)RAM。 單片機(jī)最小系統(tǒng)以及液晶顯示電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)利用初學(xué)者最常用的AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)板作為GPS定位系統(tǒng)信號(hào)處理單元，常用的16*2的液晶顯示屏LCD1602作為人機(jī)界面，顯示定位信息。 系統(tǒng)初始化模塊 因?yàn)镾3310B的數(shù)據(jù)輸出是TTL電平信號(hào)，其默認(rèn)的波特率是9600bps，8位數(shù)據(jù)位,1位停止位,無校驗(yàn)位,并且是支持NMEA0183數(shù)據(jù)協(xié)議的。Switch(ch){ Case ‘$’: 開始標(biāo)志置1。Default: Switch(句子標(biāo)志) //句子標(biāo)志處理方式 { Case ‘0’: 判斷是不是所需數(shù)據(jù)段。Break。Break。,緩存在數(shù)組Latitude[10]中。 通訊端口的設(shè)置雖然S3310B的規(guī)范推薦的串口通訊參數(shù)為“波特率：9600；奇偶校驗(yàn)：無；數(shù)據(jù)位：8；停止位：1”，但由于S3310B使用的是NMEA0183協(xié)議，所以有些產(chǎn)品允許用戶將波特率設(shè)置的更高或者更低一些，此時(shí)需要注意設(shè)置單片機(jī)的借口參數(shù)與GPS設(shè)備一致。為解決信息的正確提取問題，并提高程序的復(fù)用性，可以設(shè)置3個(gè)標(biāo)志位來判定我們所感興趣的數(shù)據(jù)信息，第一個(gè)是開始標(biāo)志，第二個(gè)是數(shù)據(jù)標(biāo)志，第三個(gè)是語句標(biāo)志。為此，需編寫函數(shù)，從語句頭識(shí)別符“*”開始，計(jì)算檢驗(yàn)和，直至“*”到達(dá)為止，這時(shí)“*”號(hào)后面的兩個(gè)字符就是檢驗(yàn)碼，將自己的計(jì)算結(jié)果同這兩個(gè)檢驗(yàn)碼字符比較，若不同，按出錯(cuò)處理，并繼續(xù)運(yùn)行；若相同，則說明通訊成功，數(shù)據(jù)接收正確，可以處理該語句，提取所需數(shù)據(jù)。主函數(shù)的程序流程圖則如圖8所示，其主要部分是液晶，串口和S3310B的初始化，特別是串口與S3310B初始配置需要一致，然后等待串口中斷接收數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)，最后分類顯示存儲(chǔ)在全局?jǐn)?shù)組中經(jīng)緯度數(shù)據(jù)信息。2．2608，東經(jīng) ll8。時(shí)間定位9：3010：3011:3012:3013:3014:3015:30緯度（N）32度1．978232度2．002132度2．522132度2．501232度2．498732度2．457832度2．4293經(jīng)度（E）118度118度118度118度118度118度118度時(shí)間定位16：3017：3018:3019:3020:3021:30緯度（N）32度2．401232度2．352632度2．282332度2．230832度2．142332度2．0982經(jīng)度（E）118度118度118度118度118度118度北緯32。03．298632。ll8。ll8。所以由系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性，再此基礎(chǔ)上不管是功能還是精確性上都有很大的改進(jìn)空間，完全能夠達(dá)到初學(xué)者入門的要求。不足之處：本設(shè)計(jì)只是GPS入門級(jí)的設(shè)計(jì)，不能滿足現(xiàn)在市場(chǎng)上日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，實(shí)用性還有待提高，功能也
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