【正文】 機(jī)， GPS 接收模塊 TC35 為核心的小型定位系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的處理和顯示 ,同時(shí)由短信模塊將定位信息發(fā)送出去，來(lái)達(dá)到高精度定位的目的。 研究背景及意義 GPS 系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的一種基于衛(wèi)星的無(wú)源定位系統(tǒng)。 GPS 全站儀的發(fā)展在地形和土地測(cè)量以及各種工程、變形、地表沉陷監(jiān)測(cè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在精度、效率、成本等方面顯示出巨大的優(yōu)越性。 主要技術(shù)指標(biāo)：實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 GPS 模塊之間得數(shù)據(jù)通訊，并用液晶顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)，達(dá)到高精度定位的目 的。 GPS 定位監(jiān)控系統(tǒng)依托全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ GPS） ,通過(guò) GPS 終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心組成三層聯(lián)網(wǎng)式綜合監(jiān)管系統(tǒng)，從而達(dá)到對(duì)人、車(chē)輛的位置、實(shí)時(shí)移動(dòng)的軌跡進(jìn)行管理，例如在對(duì)車(chē)輛的管理上，GPS 定位監(jiān)控系統(tǒng)可以提供車(chē)輛防盜、反劫、 行駛路線(xiàn)監(jiān)控、車(chē)內(nèi)車(chē)外視頻圖像實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳輸、事故快速響應(yīng)、呼叫指揮等功能。偽隨機(jī)碼的成功運(yùn)用是 GPS 系統(tǒng)得以取得成功的一個(gè)重要基礎(chǔ)。 地面控制系統(tǒng)的主要作用是監(jiān)控、操縱系統(tǒng)，預(yù)報(bào)衛(wèi)星軌道和鐘差。接收機(jī)一般采用機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源源。而用戶(hù)到衛(wèi)星的距離則通過(guò)記錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶(hù)所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到（由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶(hù)與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距（ PR）：當(dāng) GPS 衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用 1和 0 二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡(jiǎn)稱(chēng)偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。后兩幀共 15000b。對(duì) 0A 碼測(cè)得的偽距稱(chēng)為UA 碼偽距，精度約為 20 米左右，對(duì) P 碼測(cè)得的偽距稱(chēng)為 P 碼偽距，精度約為 2 米左右。 在 GPS 觀測(cè)量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機(jī)可以根據(jù)兩個(gè)頻率的觀測(cè)量抵消大氣中電離 層誤差的主要部分，在西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 精度要求高，接收機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)（大氣有明顯差別），應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。 液晶顯示模塊 采用 LCD1602 模塊用于顯示接收到的 數(shù)據(jù)信息等。一般來(lái)說(shuō)，按照指令的類(lèi)型， W77E58 的指令執(zhí)行速度是標(biāo)準(zhǔn) 8051 的 倍。 32KB 可編程 FLASH EPROM 可編程看門(mén)狗定時(shí)器 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被 內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 XTAL1：反向振蕩放 大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 S4S3S2S1R41 0 KR31 0 KR21 0 KR11 0 KC41 0 4C31 0 4C21 0 4C11 0 4V C CP 2 .0P 2 .1P 2 .2P 2 .3 圖 鍵盤(pán)接口電路 （ 2）復(fù)位電路 單片機(jī)系統(tǒng)在工作時(shí)，由于干擾等各種因素的影響，有可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)無(wú)法正常工作，為了克服這一現(xiàn)象，需要有復(fù)位電路。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 GPS 接收機(jī)以 NMEA0183 標(biāo)準(zhǔn)格式輸出 GPS 定位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)終端設(shè)備需要實(shí)時(shí)從 GPS 輸出的 NMEA0183 數(shù)據(jù)流中得到位置信息、時(shí)間信息。 本系統(tǒng)只使用短消息收發(fā)功能。 TC35 模塊性能指標(biāo) 及其 特性說(shuō)明 如下 ： 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 信息傳送內(nèi)容：語(yǔ)音和數(shù)據(jù) ； 電源：?jiǎn)坞娫? ； 頻段：雙頻 GSM900MHz 和 DCS1800MHz（ Phase 2+） ； 發(fā)射功率： 2W(GSM900MHz Class4) 1W（ DCS1800MHz Class 1） ； SIM 卡連接方式：外接 ； 天線(xiàn)：由天線(xiàn)連接器連接外部天線(xiàn) ； 溫度范圍：工作溫度 20176。驅(qū)動(dòng) IGT 時(shí) TC35 的供電電壓不能低于 3． 3V，否則 TC35 不能被激活。 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。內(nèi)含過(guò)流、過(guò)熱和過(guò)載保護(hù)電路。而在用電阻進(jìn)行分壓后得到 穩(wěn)定電壓，可用于對(duì) TC35 模塊進(jìn)行供電。 并試著 重新再布線(xiàn)，以改進(jìn)總體效果。 數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，對(duì)信號(hào)線(xiàn)來(lái)說(shuō)，高頻的信號(hào)線(xiàn)盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對(duì)地線(xiàn)來(lái)說(shuō)，整人 PCB 對(duì)外界只有 一個(gè)結(jié)點(diǎn)，所以必須在 PCB 內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問(wèn)題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的它們之間互不相連，只是在 PCB 與外界連接的接口處（如插頭等）。多層板的接電（地）層腿的處理相同 。 標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為 英寸 (),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為 英寸 ( mm)或小于 。 大面積導(dǎo)體中連接腿的處理 在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對(duì)連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤(pán)與銅面滿(mǎn)接為好，但對(duì)元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如： a. 焊接需要大功率加熱器 ； b. 容易造成虛焊點(diǎn)。 數(shù)字電路與模擬電路的共地處理 現(xiàn)在有許多 PCB 不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。自動(dòng)布線(xiàn)的布通率，依賴(lài)于良好的布局，布線(xiàn)規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定， 包括走線(xiàn)的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。此直流電壓經(jīng)過(guò) LM7805 的穩(wěn)壓和 C10 的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定 度好的直流輸出電壓。 系統(tǒng)調(diào)試正確后， LCD 將直觀顯示出觀測(cè)點(diǎn)所在經(jīng)度，緯度及時(shí)間三種定位信息。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 LCD1602 液晶顯示電路 液晶顯示模塊由于具有體積小、功耗低、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。必 須給 IGT 加一延時(shí)大于100 ms 的低電平信號(hào)，且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于 1 ms。在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，這些產(chǎn)品可以很容易向 GPRS 領(lǐng)域過(guò)度，您將會(huì)發(fā)現(xiàn)花費(fèi)較少的成本就能享受到 GPRS 技術(shù)帶給您的方便快捷。 圖 GSM 接口及外圍電路 GSM 模塊及外圍電路 TC35 是 西門(mén)子 公司推出的新一代無(wú)線(xiàn)通信 GSM 模塊， 主 要由 GSM 基帶處理器、 GSM 射頻模塊、供電模塊 (ASIC)、閃存、 ZIF 連接器、天線(xiàn)接口六部分組成。 V C C+C71 0 U FS6R51KR61 0 KR S T 圖 復(fù)位電路 GPS 接口電路 GPS 天線(xiàn)會(huì)首先接收 GPS 衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理單元，再經(jīng)由 RF 射頻前端將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)為中、低頻數(shù)字信號(hào)傳送到 GPS 基帶模塊。在高電平時(shí)的等效內(nèi)阻很大，這里根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 選電阻為 10K，既 鍵盤(pán)上采用的電阻為 10K。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 ALE：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì) ，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 12 個(gè)中斷源， 2 級(jí)中斷能力 X Z 14 0 M ZC530PC630P123456789J210KV C CS4S3S2S1R410KR310KR210KR110KC4104C3104C2104C1104V C CV C CT21T 2 E X2R X D 13T X D 14I N T 25I N T 36I N T 47I N T 58R S T9R X D10T X D11I N T 012I N T 113T014T115WR16RD17X T A L 218X T A L 119V S S20A821A922A 1 023A 1 124A 1 225A 1 326A 1 427A 1 528P S E N29A L E30EA31A D 732A D 633A D 534A D 435A D 336A D 237A D 138A D 039V D D40J1W 7 7 E 5 8P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3R X D 0T X D 0R X D 1T X D 1R X BT I M E M A R KR S TG S M S W 圖 單片機(jī)接口及外圍電路 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 a. 主要特性 : 它的內(nèi)核經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)，提高了時(shí)鐘速度和存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)周期速度。 GSM 模塊與單片機(jī)之間采用標(biāo)準(zhǔn)的串行口進(jìn)行通信，通信的最高波特率可達(dá) kbit/s。單點(diǎn)定位就 是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收機(jī)位置的方式，它只能采用偽距觀測(cè)量，可用于車(chē)船等的概略導(dǎo)航定位。 GPS 接收機(jī)可接收到可用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)的時(shí)間信息；用于預(yù)報(bào)未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)衛(wèi)星所處 概略位置的預(yù)報(bào)星歷；用于計(jì)算定位時(shí)所需衛(wèi)星坐標(biāo)的廣播星歷，精度為幾米至幾十米（各個(gè)衛(wèi)星不同，隨時(shí)變化）；以及GPS 系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。導(dǎo)航電文每個(gè)主幀中包含 5 個(gè)子幀每幀長(zhǎng) 6s。 工作原理 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶(hù)接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及 GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的 GPS 用戶(hù)設(shè)備。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，并能在衛(wèi)星中 預(yù)存導(dǎo)航信息， GPS 的衛(wèi)星因?yàn)榇髿饽Σ恋葐?wèn)題；隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 為此，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室（ NRL）提出了名為 Tinmation 的用 12 到18 顆衛(wèi)星組成 10000km 高度的全球定位網(wǎng)計(jì)劃，并于 67 年、 69 年和 74 年各發(fā)射了一顆試驗(yàn)衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星上初步試驗(yàn)了原子鐘計(jì)時(shí)系統(tǒng)，這使GPS 系統(tǒng)精確定位的基礎(chǔ)。在機(jī)械領(lǐng)域 GPS則有另外一種含義：產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī) (Geometrical Product Specifications)簡(jiǎn)稱(chēng)GPS。預(yù)計(jì)到 2020 初步建立起來(lái)覆蓋全球的 GPS 系統(tǒng)。載波相位差分法 GPS技術(shù)可以極大提高相對(duì)定位精度，在小范圍內(nèi)可以達(dá)到厘米級(jí)精度。這個(gè)系統(tǒng)可以保證在任意時(shí)刻，地球上任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到 4 顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度，以便實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時(shí)等功能。它可以提供陸?？帐褂谜呔_、持續(xù)、全天候、全球性航行、位置、和時(shí)間的信息，廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海導(dǎo)航 /制導(dǎo)以及地面交通等場(chǎng)合。 求及進(jìn)度安排（含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）： 基本要求： 實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 GPS 模塊之間得數(shù)據(jù)通訊，并用液晶顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。 ：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完 全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與