【正文】 數(shù)據(jù)接收模塊 首先要對(duì) GPS 接收模塊是否有信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行識(shí)別，而且由于 GPS 接收模塊發(fā)送出來(lái)的數(shù)據(jù)不是我們?nèi)啃枰?，所以有必要再?duì)語(yǔ)句進(jìn)行識(shí)別，然后取入我們所需要的語(yǔ)句 GPRMC。} pos = X+Y 。 //顯示開(kāi)，關(guān)光標(biāo) delay(5)。 36 DelayNOP()。 DelayNOP()。 } void Lcd_WriteCmd(uchar cmd) { LCD_RS = 0。該軟件 模塊設(shè)計(jì)分為 液晶模塊初始化模塊， GPS 數(shù)據(jù)接收模塊， 單片機(jī)模塊 這 三 個(gè)主要模塊。 32 圖 保存路徑 (4) 根據(jù)使用的單片機(jī) 選擇相應(yīng)的型號(hào)，如圖 。用戶可在檢測(cè) 8051性能的同時(shí) ,查看開(kāi)發(fā)工具的可行性。 測(cè)試程序 uVision2調(diào)試器具備所有常規(guī)源極調(diào)試，符號(hào)調(diào)試特性以及歷史跟蹤，代碼覆蓋，復(fù)雜斷點(diǎn)等功能。可以在編輯器內(nèi)調(diào)試程序，它能提供一種自然的調(diào)試環(huán)境，使你更快速地檢查和修改程序。此數(shù)據(jù)庫(kù)包含：片上存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備的信息，擴(kuò)展數(shù)據(jù)指針 (extra data pointer)或者加速器(mathaccelerator)的特性。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包括：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。 接線方法和使用串口助手測(cè)試時(shí)是一樣的，不再做介紹。 注意：模塊本身是 供電的 (USB 轉(zhuǎn) TTL 小板有 電源電壓輸出 )，引腳說(shuō)明請(qǐng)看圖一。 20 使用 軟件通過(guò)電腦測(cè)試 GPS 。 硬件電路設(shè)計(jì) 如圖 。 將 IF 濾波器集成到射頻芯片內(nèi)而無(wú)需新增外部濾波器 , 從而進(jìn)一步降低了元件的數(shù)目并增加了可靠性。 該模塊 天線采用的是體積小、可靠性高、靈敏度高 的微帶天線，該天線封裝在 模塊內(nèi)部 ，更進(jìn)一步的提高了整個(gè)模塊的可靠性。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效 時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期 (即二個(gè)機(jī)器周期 )以上。 外部方式的時(shí)鐘電路如圖 （ b） 所示， RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。 (4) 可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） ： 10 STC89C516RD+單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別 為 P0、 P P P3 口，每個(gè)口有 8 根引腳 ，共 32 根。 由 此 可知： GPS 接收模塊將接收到的 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航電文調(diào)制解碼，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式后，送給單片機(jī) ，當(dāng)單片機(jī) 接 收到 GPS 發(fā)送過(guò)來(lái)的導(dǎo)航電文后，經(jīng)過(guò)片內(nèi)程序的識(shí)別篩選，將篩選出來(lái) 的導(dǎo)航電文送到顯示模塊，并且最后通過(guò)液晶顯示器按照要求 顯示出來(lái)。在這里使用常見(jiàn)的 MCS51 型單片機(jī)作為處理器，利用 MCS51 單片機(jī)的串行接口接收 SiRF Star II GPS信號(hào)接收模塊 輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過(guò)軟件方法篩選出其中有用的定位數(shù)據(jù)，最后通過(guò)單片機(jī)的并行接口輸出至液晶顯示模塊顯示的方案。并且在經(jīng)過(guò)大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)后價(jià)格已經(jīng) 能被我們所接受，這樣的模塊在市面上也能夠 容易的購(gòu)買到。美國(guó)政府宣布 從 2020 年起 ，在保證美國(guó)國(guó)家安全不受威脅的前提下，取消 SA 政策， GPS 民用信號(hào)精度在全球 5 范圍內(nèi)得到改善，利用 C/A 碼進(jìn)行單點(diǎn)定位的精度由 100 米提高到 20 米 。 GPS 系統(tǒng)經(jīng)過(guò) 16 年 的發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星，到開(kāi)發(fā) GPS 信號(hào)應(yīng)用，進(jìn)而發(fā)射工作衛(wèi)星，終于在 1994 年 3 月建成了信號(hào)覆蓋率達(dá)到了 98％ 的 GPS 工作星座，它由 24 顆 Block2衛(wèi)星衛(wèi)星組成。 3 第二章 GPS 定位信息顯示 系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì) GPS 全球定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介 全球定位系統(tǒng) (GPS)是本世紀(jì) 70 年代由美國(guó)陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 GPS 技術(shù)的海洋應(yīng)用 GPS 技術(shù)在海洋方面有著極其重要的作用，比如： 遠(yuǎn)洋船舶的最佳航線測(cè)定；遠(yuǎn)洋船隊(duì)在途中航行的實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)測(cè)；內(nèi)河船只的實(shí)時(shí)調(diào)度和自主導(dǎo)航測(cè)量；海洋救援的搜索和定點(diǎn)測(cè)量；遠(yuǎn)洋漁船的結(jié)隊(duì)航行和作業(yè)調(diào)度；海洋油氣平臺(tái)的就位和復(fù)位測(cè)定；海底沉船位置的精確探測(cè)；海底管道鋪設(shè)測(cè)量；海岸地球物理勘探；水文測(cè)量；海底大地測(cè)量控制網(wǎng)的布測(cè)；海底地形的精細(xì)測(cè)量；船運(yùn)貨物失竊報(bào)警；凈化海洋；海洋糾紛或海損事故的定點(diǎn)測(cè)定；港口交通管制；海洋災(zāi)難檢測(cè) 等 。 它 是一臺(tái)體積小巧、攜帶方便、可以獨(dú)立使用的全天候?qū)崟r(shí)的定位導(dǎo)航設(shè)備。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要持有一種能夠接收、跟蹤、變換和測(cè)量 GPS 信號(hào)的接收機(jī)，就可以全天時(shí)、全天候和全球性 的 測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體的七維狀態(tài)參數(shù)和三維狀態(tài)參數(shù)。 由此可見(jiàn) ， GPS 技術(shù)已經(jīng)延伸到各個(gè)領(lǐng)域的方方面面，但是要完成以上所述的各種用途，最基本的就是要具備能夠接收 GPS 信號(hào)并且能 夠調(diào)制輸出的設(shè)備，而 這種 設(shè)備最基本的功能就是能 夠 顯示當(dāng)時(shí)所處地點(diǎn)的經(jīng)緯度以及 UTC 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。 (2) 空間部分，由 24 顆衛(wèi)星組成，分布在 6 個(gè) 軌 道平面上 。 24 顆 GPS 衛(wèi)星 在離地面 2 萬(wàn)公里的高空上，以 12 小時(shí)的周期環(huán)繞地球運(yùn)行，使得在任意時(shí)刻，在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時(shí) 接收到 6 顆以上 GPS 衛(wèi)星的定位信息。實(shí)驗(yàn)表明，利用差分 GPS，定位精度可提高到 5 米。 GPS 接收模塊通過(guò)它的 接收天線獲取衛(wèi)星信號(hào)， 經(jīng) 過(guò)變頻、放大、濾波、相關(guān)、混頻等一系列處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線視界內(nèi)衛(wèi)星的跟蹤、鎖定和測(cè)量。利用其串行接口接收 SiRF Star II GPS 接收模塊輸出的 NMEA0183 語(yǔ)句數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)篩選和處理后發(fā)送到 OLED 液晶顯示器顯示。 圖 基于單片機(jī)的 GPS 硬件總體結(jié)構(gòu)框圖 基于單片機(jī)的 GPS 定位 信息 顯示系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 硬件 電路簡(jiǎn)介 STC89C516RD+簡(jiǎn)介 STC89C516RD+是一個(gè)低 電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī) ，采用 40 引 腳雙列直插封裝方式。 表 STC89C516RD+2 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫中斷口線 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 (1) 時(shí)鐘電路 STC89C516RD+內(nèi)部有一 個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出端。 11 （ a） 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （ b） 外部方式時(shí)鐘電路 圖 時(shí)鐘電路 (2) 復(fù)位 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào) (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào) [7]。 GSP2e 主要集成了一個(gè)增強(qiáng)型 GPS 內(nèi)核、一個(gè) 50MHz 的 ARM7 CPU、獨(dú)立的內(nèi)部總線和 外部總線 、 1Mb EDO DRAM、高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘、 GPS 接收機(jī) 外部設(shè)備 和 2 個(gè)UART。因?yàn)榫邆漭p薄、省電等特性， 因此從 2020 年開(kāi)始，這種顯示設(shè)備在 MP3 播放器上得到了廣泛應(yīng)用，而對(duì)于同 屬數(shù)碼 類產(chǎn)品的 DC 與手機(jī)，此前只 是在一些展會(huì)上展示過(guò)采用 OLED 屏幕的工 程樣品，還并未走入實(shí)際應(yīng)用的階段。 如需更多的數(shù)據(jù)包格式介紹請(qǐng)查找 NMEA 0183 協(xié)議 的資料） GPRMC 數(shù)據(jù)詳解： 18 $GPRMC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12*hh 1 UTC 時(shí)間， hhmmss(時(shí)分秒 )格式 2 定位狀態(tài)， A=有效定位， V=無(wú)效定位 3 緯度 (度分 )格式 (前面的 0 也將被傳輸 ) 4 緯度半球 N(北半球 )或 S(南半球 ) 5 經(jīng)度 (度分 )格式 (前面的 0 也將被傳輸 ) 6 經(jīng)度半球 E(東經(jīng) )或 W(西經(jīng) ) 7 地面速率 (~ 節(jié)，前面的 0 也將被傳輸 ) 8 地面航向 (~ 度，以真北為參考基準(zhǔn)，前面的 0 也將被傳輸 ) 9 UTC 日期， ddmmyy(日月年 )格式 10 磁偏角 (~ 度，前面的 0 也將被傳輸 ) 11 磁偏角方向， E(東 )或 W(西 ) 12 模式指示 (僅 NMEA0183 版本輸出， A=自主定位， D=差分， E=估算， N= 數(shù)據(jù)無(wú)效 ) 解析內(nèi)容： ，這個(gè)是格林威治時(shí)間，是世界時(shí)間（ UTC） ，我們需要把它轉(zhuǎn)換成北京時(shí)間 （ BTC） ， BTC 和 UTC 差了 8 個(gè)小時(shí)，要在這個(gè)時(shí)間基礎(chǔ)上加 8 個(gè)小時(shí) 。 將 GPS 的 TXA 接到 51 單片機(jī)的 P31 引腳位置（此腳對(duì)應(yīng)的是 MAX232 或 者 PL2303 芯片的 RXD，可以接收數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦的 USB 口或者串口） GPS 數(shù)據(jù)線連接 GPS 數(shù)據(jù)線連接時(shí)只需將 GPS 的 TXA 引腳接到 TTL 轉(zhuǎn)接板的 RXD 引腳， 沒(méi)有 轉(zhuǎn)接板的按照上面 中所介紹的利用 51 開(kāi)發(fā)板上的電平轉(zhuǎn)換電路的步驟來(lái) 做。即可查看到端口號(hào)。 26 JNav GPS Analyzer 設(shè)置 打開(kāi)串口后就可看到下圖所示的界面了 27 JNav GPS Analyzer 收到數(shù)據(jù)包 (定位成功 ) 所示界面定位 7 顆有效衛(wèi)星，當(dāng)定位到無(wú)效衛(wèi)星時(shí)綠色的柱狀條呈灰 色，我測(cè)試是使用的 REB3571 開(kāi)發(fā)板凌晨 1 點(diǎn)多測(cè)試的，天線放置在陽(yáng)臺(tái)上， 買 家實(shí)際測(cè)試時(shí)由于使用的 GPS 不同性能有些出入或者周圍環(huán)境的因素定位的效 28 果可能也會(huì)有些出入 （我最多時(shí)定位到 11 顆有效衛(wèi)星） ， 或多或少， 一般只要有 一條綠色的柱形條 GPS 就可以正常工作了。 uVision2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (1) 項(xiàng)目管理 29 工程（ project）是由源文件、開(kāi)發(fā)工具選項(xiàng)以及編程說(shuō)明三部分組成的。 集成源極瀏覽器利用符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)使用戶可以快速瀏覽源文件。 30 在屬性框 (attributes column)中可以快速瀏覽斷點(diǎn)設(shè)置情況和源程序行的位置 ， 代碼覆蓋率信息可以讓你區(qū)分程序中已執(zhí)行和未執(zhí)行的部分。 (2) 目標(biāo)監(jiān)控器 uVision2含一個(gè)可配置的監(jiān)控器 ,可測(cè)試目標(biāo)器件上的軟件體。 本次設(shè)計(jì) 軟件 采用了 C語(yǔ)言程序編寫，并在 Keil uVision2開(kāi)發(fā)環(huán)境下編譯、調(diào)試。 圖 加入源文件界面 33 (6) 進(jìn)行輸出文件設(shè)置，進(jìn)入菜單 project/options for target選擇 OUTPUT選項(xiàng)卡，勾選 Crest HEX File項(xiàng)，如圖 。 //擴(kuò)充指令操作 delay(5)。 _nop_()。 LCD_RW = 0。 //并口方式 Lcd_WriteCmd(0x34)。 } void Lcd_SetPos(uchar X,uchar Y) { uchar pos。 Lcd_SetPos(line, pos)。 GPS_DisplayOne()。 //返回初始化 } gps_flag = 0。 第二步測(cè)輸入 5V 電源（ 0V 地）線是否與電路中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的電源（地）線相連接是否正確；及檢查開(kāi)關(guān)是否正常，是否連接正確。 (2) 檢查 GPS 模塊程序，通過(guò)觀察 OLED 液晶顯示情況理解 GPS 信號(hào) 接收狀況。谷歌地圖上顯示的結(jié)果是北緯 度，東經(jīng) 度。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常重要的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)本次比較完整的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過(guò)理論和實(shí)際相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，以及解決實(shí)際工程的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及繪圖的水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都能使我的能力得到提升，經(jīng)驗(yàn)得到豐富。 在設(shè)計(jì)階段 ， 石 老師在資料搜集、程序調(diào)試、論文寫作等方面都給予我嚴(yán)格的要求和關(guān)鍵性的指導(dǎo)，在此衷心感謝 幾 個(gè)月來(lái) 石 老師對(duì)我的關(guān)