【正文】 接介紹 ................................................................................... 15 第四章 基于單片機(jī)的 GPS 軟件設(shè)計(jì) .................................................... 17 NMEA0183 數(shù)據(jù)格式 ..................................................................................................... 17 輸入語句 .............................................................................................................. 17 輸出語句 .............................................................................................................. 18 基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng) 軟件開發(fā)環(huán)境 ―Keil uVision2 ............................................. 20 8051 開發(fā)工具 ....................................................................................................... 20 uVision2 集成開發(fā)環(huán)境 .......................................................................................... 20 編輯器和調(diào)試器 ................................................................................................... 21 測試程序 .............................................................................................................. 22 Keil C 編譯步驟 .................................................................................................... 23 基于單片機(jī)的 GPS 軟件設(shè)計(jì)思路 ................................................................................... 25 模塊軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 26 液晶模塊初始化模塊 ............................................................................................ 26 GPS 數(shù)據(jù)接收模塊 ................................................................................................ 29 第五章 系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .......................................................... 31 硬件調(diào)試 ....................................................................................................................... 31 軟件調(diào)試 ....................................................................................................................... 31 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ....................................................................................................................... 32 實(shí)驗(yàn) 結(jié)果分析 ................................................................................................................ 33 第六章 總結(jié) ........................................................................ 34 致謝 ............................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ........................................................................... 36 附錄 ............................................................................... 37 第一章 緒論 課題 背景及意義 1978 年 2 月 22 日第一顆 GPS 試驗(yàn)衛(wèi)星的入軌運(yùn)行，開創(chuàng)了以導(dǎo)航衛(wèi)星為動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)的無線電導(dǎo)航定位的新時(shí)代。不僅如此， GPS 衛(wèi)星的入軌運(yùn)行，還為大地測量學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)、地球物理學(xué)、天體力學(xué)、載人航天學(xué)、全球海洋學(xué)和全球氣象學(xué)提供了一種高精度、全天時(shí)、全天候的測量新技術(shù)。 GPS 技術(shù)的航空應(yīng)用 GPS 技術(shù)在航空方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在： 民航飛機(jī)的在途自主導(dǎo)航；飛機(jī)精密著陸；飛機(jī)空中加油控制；飛機(jī)編隊(duì)飛行的安全保護(hù)；航空援救的搜索和定點(diǎn)測量；機(jī)載地球物理勘探；飛機(jī)探測災(zāi)區(qū)大小和標(biāo)定測量；攝影和遙感飛機(jī)的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測量 等 。所以 基于 這種情況 下， 本次設(shè)計(jì)針對普通用戶使用 GPS 的切實(shí)需要，設(shè)計(jì)并制 作 基于單片機(jī) 的 GPS定位信息顯示系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國獨(dú)霸全球戰(zhàn)略的重要組成 部分 。 這三部分的相互關(guān)系 如圖 所示。 Block2 衛(wèi)星如圖 所示。 由于衛(wèi)星的位置精確可知，在 GPS 觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收 設(shè)備 的距離， 根據(jù) 三維坐標(biāo)中的距離 公式，利用 3 顆衛(wèi)星，就可以組成 3 個(gè)方程式，解出觀測點(diǎn)的位置(X,Y,Z)。 為 了達(dá)到更高 的 定位精度， 往往還 采用 了 差分 GPS(DGPS)技術(shù)，建立基準(zhǔn)站 (差分臺(tái) )進(jìn)行 GPS 觀測，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。在接收 GPS 信號(hào)方案上 可以有兩種選擇。 從上面的分析可以知道，選擇 GPS 接收模塊就能夠很好的作為本次設(shè)計(jì)接收 GPS定位信息的解決方案，因此我選擇第二種方案 來 完成本次設(shè)計(jì)。用戶通過 輸入輸出接口，與 GPS 接收模塊進(jìn)行信息交換 ，實(shí)現(xiàn)功能 。該 GPS 定位 信息顯示系統(tǒng)硬件 部分 主要由以下幾個(gè)部分 組成： (1) 接收部分：以 SiRF Star II GPS 接收模塊 為核心的 GPS 接收機(jī)； (2) 控制電路：由 51 單片機(jī)作為微處理器控制 GPS 信號(hào)； (3) 顯示部分： 12864LCD 液晶顯示模塊； (4) 電源電路部分 :用以提供系統(tǒng) 工作時(shí)所必須的電 。 SiRF Star II GPS 接收模塊主要由變頻器、信號(hào)通道、存儲(chǔ)器、中央處理器和輸入輸出接口構(gòu)成。 第 三 章 基于單片機(jī)的 GPS 硬件 電路 設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的 GPS 硬件 電路 總體結(jié)構(gòu) 根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案 ， 該 基于單片機(jī)的 GPS 硬件 電路 設(shè)計(jì) 主要由 GPS 信號(hào)接收部分（ SiRF Star II GPS 信號(hào)接收模塊）、控制芯片（ STC89C52 單片機(jī)）、顯示部分（ 12864LCD液晶顯示模塊）這幾部分構(gòu)成。 STC89C52 引腳 如圖 所示： 圖 STC89C52 引腳圖 其 引腳 說明 如下： (1) 主電源引腳（ 2 根） ： VCC(Pin40)：電源輸入，接 ＋ 5V 電源 ； GND(Pin20)：接地線 。 P0 口（ Pin39～ Pin32） ： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ； P1 口（ Pin1～ Pin8） ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ； P2 口（ Pin21～ Pin28） ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ； P3 口（ Pin10～ Pin17） ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 (a) 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。對外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號(hào)。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程 序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng) [6]。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過 4us 才能完成復(fù)位操作。 主要使用到的引腳如圖 所示。 該模塊實(shí)物圖如圖 所示。 GSW2 模塊化軟件很容易集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中，并提供功能強(qiáng)大的開發(fā)環(huán)境。 該芯片的主要特征如表 所示。 (2) 12864 有 20 接口 引 腳， 引腳說明如表 所示 。 4 VDD 電源輸入 （ +5V） 。 R/W=1，讀狀態(tài)； R/W=0， 寫狀態(tài)。 RST=L,復(fù)位。 基于單片機(jī)的 GPS 硬件連接 介紹 整個(gè)硬件設(shè)計(jì)要求 GPS接收模塊輸出的信號(hào)通過 單片機(jī) STC89C5 GPS信號(hào)接收模塊、 12864液晶顯示模塊、電源相連接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。目前廣泛采用的是 Ver 版本。 這種格式所輸出的語句采用的是 ASCII 字符碼，包含了緯度、經(jīng)度、速度、日期、時(shí)間、航向、以及衛(wèi)星信號(hào)情況等信息。 輸入語句 NMEA0183 輸入語句是指 GPS 接收模塊 可以接收的語句。 ＄ 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緯度半球 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(shí)間， hhmmss（時(shí)分秒）格式； 7接收機(jī)命令， A=自動(dòng)定位， R=機(jī)器重新啟動(dòng)。 （ 2） 可視衛(wèi)星狀態(tài)輸出語句 （ GPGSV） ，其結(jié)構(gòu)為： $GPGSV,1,2,3,4,5,6,7,...,4,5,6,7*8CRLF 1 總的 GSV 語句電文數(shù)； 2 當(dāng)前 GSV 語句號(hào)； 3 可視衛(wèi)星總數(shù)， 00 至 12； 4 衛(wèi)星編號(hào)， 01 至 32； 5 衛(wèi)星仰角， 00 至 90 度； 6 衛(wèi)星方位角， 000 至 359 度 ,實(shí)際值； 7 信噪比 （ C/No） ， 00 至 99dB；無 表未接收到訊號(hào)； 8 校驗(yàn)和。 基于單片機(jī)的 GPS 定位系統(tǒng) 軟件開發(fā)環(huán)境 ― Keil uVision2 8051 開發(fā)工具 Keil uVision2 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng) C 語言的語法來開發(fā)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢， 它 還能嵌入?yún)R編，您可以在關(guān)鍵的位置嵌入。 uVision2 IDE 可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境 [11]。產(chǎn)生目標(biāo)程序的源文 件構(gòu)成 “ 組 ” 。 uVision2可以為片外存儲(chǔ)器產(chǎn)生必要的連接選項(xiàng)：確定起始地址和規(guī)模 [13]。 DAVE工程可被直接輸入uVision2。 (2) 斷點(diǎn) uVision2 允許用戶在編輯時(shí)設(shè)置程序斷點(diǎn)（甚至在源代碼未經(jīng)編譯和匯編之前） ，用戶啟動(dòng) V2 調(diào)試器之后，斷點(diǎn)即被激活。 內(nèi)部函數(shù)：如 printf, memset, rand 及其它功能的函數(shù) ； 信號(hào)函數(shù)：模擬產(chǎn)生 CPU 的模擬信號(hào)和脈沖信號(hào) ； 用戶函數(shù)：擴(kuò)展指令范圍，合并重復(fù)動(dòng)作。 DDE界面和 shift語言支持自動(dòng)程序測試。它要求目標(biāo)系統(tǒng)具備 6字節(jié)堆?？?