【正文】 .................... 34 GPS 數(shù)據(jù)接收模塊 ................................................................................................ 37 第五章 系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ........................................................ 39 硬件調(diào)試 ....................................................................................................................... 39 軟件調(diào)試 ....................................................................................................................... 39 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ....................................................................................................................... 40 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ................................................................................................................ 41 第六章 總結(jié) ...................................................................... 42 致謝 ............................................................................. 43 致謝 ............................................................................. 43 參考文獻(xiàn) ......................................................................... 44 附錄 ............................................................................. 45 1 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(kāi)創(chuàng)了以導(dǎo)航衛(wèi)星為動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)的無(wú)線電導(dǎo)航定位的新時(shí)代。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： II 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù) 不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。 jingdezheng University 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） B A C HE L OR D I SSE RTAT I ON 論文題目： 基于單片機(jī)的 GPS 定位信息顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) I 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 ：任務(wù)書、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 GPS 衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào)，是一種可供無(wú)數(shù)用戶共享的空間信息資源 [1]。 GPS 技術(shù)的航天應(yīng)用 GPS 技術(shù)在航天方面 同樣 也有著很重要的作用： 低軌道通訊衛(wèi)星群的實(shí)時(shí)軌道測(cè) 2 量；衛(wèi)星入軌和衛(wèi)星回收的實(shí)時(shí)點(diǎn)位測(cè)量；載入航天器的在軌防護(hù)探測(cè)；星載 GPS 的遮掩天體大小和大氣參數(shù)測(cè)量；對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的七維狀態(tài)參數(shù)和三維 狀 態(tài)參數(shù)測(cè)量 [2]。 全球定位系統(tǒng)由三部分構(gòu)成： (1) 地面控制部分，由主控站 (負(fù)責(zé)管理、協(xié)調(diào)整個(gè)地面控制系統(tǒng)的工作 )、地面天線 (在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入尋電文 )、監(jiān)測(cè)站 (數(shù)據(jù)自動(dòng)收集中心 )和通訊輔助系統(tǒng) (數(shù)據(jù)傳輸 )組成 。 4 圖 Block2 衛(wèi)星圖 全球定位系統(tǒng) 有很多特點(diǎn)，其 主要特點(diǎn) 如下 ： (1) 全天候； (2) 全球覆蓋； (3) 三維定速定時(shí)高精度； (4) 快速省時(shí)高效率 ； (5) 應(yīng)用廣泛多功能。接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。 GPS 接收模塊的研究 GPS 接收模塊是接收機(jī)的關(guān) 鍵 部分 ，而且型號(hào)很多，功能各異，一般 組成結(jié)構(gòu)主要由低噪聲下變頻器、并行信號(hào)通道、 CPU、儲(chǔ)存器等組成。 單片機(jī)系統(tǒng)：本次設(shè)計(jì)使 用 51 單片機(jī)作為微處理器，控制 GPS 數(shù)據(jù)的讀取和傳輸過(guò)程。其大體結(jié)構(gòu)框圖如 圖 所示。 STC89C516RD+主要功能 如表 所示。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。 整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。 13 圖 GPS 接收模塊 它的 工作電壓為 － ， 工作電流僅為 75mA， 它由 GSP2e 數(shù)字 IC、 GRF2i射頻 IC 和 GSW2 模塊化軟件組成。 表 SiRF Star II 主要 特征 SiRF Star II 特 點(diǎn) 功 能 用 處 信號(hào)捕捉 從有遮擋地區(qū)走出時(shí)快速重捕衛(wèi)星信號(hào) 在遮擋環(huán)境下提供更多的定位結(jié)果 信號(hào)跟蹤 跟蹤弱信號(hào)比正常信號(hào)信 改善信號(hào)可利用性，在信號(hào) 14 噪比低 20dB 衰減嚴(yán)重的地方也可定位 單衛(wèi)星定位 在短暫的僅能收到一顆衛(wèi)星的情況下定位 在信號(hào)阻塞的地區(qū)也可定位，適于車載 GPS 多級(jí) 消除 誤差 減小 GPS 反射徑帶來(lái)的誤差 使 GPS 定位準(zhǔn)確度提高到5m 差分 GPS 周期（大約 30 分鐘）更新星歷和修正時(shí)間 功率幾乎變成了以前的20%，增加使用時(shí)間 功率 分配 1s內(nèi)有 800ms 的時(shí)間接收機(jī)不工作， 僅僅有 200ms 的時(shí)間用于重捕、跟蹤、定位 工作在不想頻繁給出定位結(jié)果的情況下，節(jié)省功耗 OLED 液晶顯示模塊介紹 (1) OLED 液晶顯示模塊概述 OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管（ Organic LightEmitting Diode） ，又稱為有機(jī)電激光 顯示（ Organic Electroluminesence Display, OELD） 。一行 完整的數(shù)據(jù)如下： $GPRMC,A,N,E,170809,A*60 信息類型為： 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 GPGSA：當(dāng)前衛(wèi)星信息 這里我們只介紹 GPRMC 和 GPGGA 的信息（因?yàn)楹竺娼榻B的 51 單片機(jī)程序只解析 了這兩個(gè)數(shù)據(jù)包， 有興趣想研究的朋友可以解析更多的數(shù)據(jù)包出來(lái)， 但是要考慮 單片機(jī)的運(yùn)行速率， 因?yàn)? GPS 對(duì)單片機(jī)的串行輸入會(huì)使單片機(jī)產(chǎn)生很多的串行中 斷單片機(jī)要花很多時(shí)間處理。 拔下開(kāi)發(fā)板電源線，并取下單片機(jī)。 完成上敘步驟后就可以連接電腦了，將 USB 轉(zhuǎn) TTL 小板插到電腦的 USB 口或者將串口線接到臺(tái)式機(jī)的 DB9 串口上，打開(kāi)軟件，如下圖所示： 23 串口軟件操作界面 軟件的設(shè)置步驟如圖三所示，一共 3 步 (1)設(shè)置端口號(hào) 使用臺(tái)式機(jī)上的串口測(cè)試的需自己找到串口號(hào)（經(jīng)常燒錄單片機(jī)的的話這個(gè)肯定是知道的），這里介紹一下使用 TTL 轉(zhuǎn) USB 小板測(cè)試的 話 ， XP 系統(tǒng)下，在桌面上的“我的電腦”上單擊右鍵 屬性 硬件 設(shè)備管理器 端口。 由于在第 2 步使用串口助手時(shí)已經(jīng)知道了 GPS 的波特率， 因此建議 手動(dòng)設(shè)置波特率。 Keil uVision2與同類開(kāi)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(chǔ)器、記時(shí)器、程序時(shí)效分析、 數(shù)據(jù)時(shí)效分析、硬件測(cè)試儀、事件觸發(fā)器； (3) 所有類型的單片機(jī)集成在一個(gè)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(xiàng)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(cuò)誤指令定位 [12]。 (2) 集成功能 uVision2 的強(qiáng)大功能有助于用戶按期完工。斷點(diǎn)可設(shè)置為條件表達(dá)式，變量或存儲(chǔ)器訪問(wèn)，斷點(diǎn)被觸發(fā)后，調(diào)試器命令或調(diào)試功能即可執(zhí)行。 (1) CPU和外設(shè)模擬裝置 uVision2為 8051及衍生產(chǎn)品提供了高速 CPU模擬功能和片上擴(kuò)展口．在對(duì)話框內(nèi)可直接觀察和修改 I/O值 ,也可以用預(yù)裝的 CLIKE宏指令書寫符號(hào)函數(shù)來(lái)提供動(dòng)態(tài)輸入。同時(shí)包含對(duì) 81C90CAN控制器和代碼區(qū)的支持。如還沒(méi)有源文件請(qǐng)先進(jìn)入菜單 File/New生成一個(gè) *.C格式的文件。 圖 軟件 程序流程圖 模塊軟件設(shè)計(jì) 液晶模塊初始化模塊 在該設(shè)計(jì)中所使用的是 12864 液晶 顯示 模塊，其初始化程序如下所示 ： include void clr_screen() { Lcd_WriteCmd(0x34)。 LCD_EN = 0。 } void Lcd_WriteDat(uchar dat) { LCD_RS = 1。 } void Lcd_Init(void) { LCD_PSB = 1。 //清除 LCD 的顯示內(nèi)容 delay(5)。 //顯示地址 } void Lcd_DispLine(uchar line, uchar pos, uchar *str) { int i = 0。GPS)) //解析 GPRMC { RMC_YES。 GPS_Init()。 第一步，我用數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)行了逐一對(duì)點(diǎn)的檢查，檢查各導(dǎo)線間是否有短路與開(kāi)路的故障。 (1) 檢查 OLED 液晶顯示模塊程序，觀察在液晶顯示器上是否能夠顯示相應(yīng)的字符。 圖 谷歌 地圖 顯示結(jié)果 GPS 定位顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)所測(cè)量出來(lái)的結(jié)果中，時(shí)間是很精確的，但是經(jīng)緯度有所差異，根據(jù)我的裝置顯示的結(jié)果是北緯 31 度 45 分 15 秒，東經(jīng) 117 度 14 分 51 秒。 GPS 信號(hào)處理模塊由 SiRF Star II 實(shí)現(xiàn)，通過(guò) SiRF Star II 與 MCS51 兼容系列單片機(jī)相連，配備了所需的外圍電路 ，同時(shí)配有液晶顯示器，可以顯示字符，并詳細(xì)介紹了該 GPS 接收機(jī)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。 石 老師淵博的科學(xué)知識(shí)、遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的科學(xué)創(chuàng)新和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 給了我深遠(yuǎn)的影響 ， 同時(shí) 石 老師隨和的性格更讓我感到親切。 總之，在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，既復(fù)習(xí)了已學(xué)的專業(yè)知識(shí)，又學(xué)到了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，是我人生中一次難得的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，更是對(duì)自己綜合能力的考驗(yàn)和提高。 不過(guò)由于專業(yè) GPS 設(shè)備價(jià)格昂貴，普通消費(fèi)者難以承受，所以也限制了 GPS 在民間的大量應(yīng)用，現(xiàn)在各個(gè) GPS 廠商的當(dāng)務(wù)之急便是降低 GPS 的制造成本，削減一些普通消費(fèi)者平時(shí)用不到的專業(yè)功能，保留一些基本的實(shí)用功能，以加快 GPS 在民間普及的速度。 圖 時(shí)間、經(jīng)緯度顯示結(jié)果 41 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 圖 52 所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是我在合肥學(xué)院竹苑 A 座 419 寢室測(cè)試的結(jié)果。 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序的錯(cuò)誤，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)硬件的故障。 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除硬件故障，其中包括設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤和工藝性故障等。 if (error_num = 20) //如果數(shù)據(jù)無(wú)效超過(guò) 20 次 { RMC_NO。 } } GPS