【正文】 Design of positioning device based on MCU Wang Mengke (Grade11,Class4,Major of Communication Engineering， School of Physics and telemunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China) Tutor:Zheng Zhengbing Abstract： GPS is a with a full range, allweather, full time, high precision global positioning system (GPS), can provide a low cost and high precision threedimensional position, velocity and precision timing navigation information for users in the world. GPS global positioning system is widely used in real life, and it is an important part of the development of the information age. Because of its good performance, high accuracy and wide application, it has bee the best positioning and navigation system so far, so it is necessary to study the GPS.. The design uses GPS module, based on microcontroller STC89C52 to achieve GPS positioning information display system. The basic principle of GPS positioning is according to the highspeed movement of the satellite instantaneous position as a known initial data, using the distance space resection method, determine the position of the measured point. Finally, after the design of hard software, programming, software debugging. If you can display time, latitude and longitude information on the LCD12864 LCD, it is proved that the system can work normally and can meet the requirements of the project. The design uses GPS module, based on microcontroller STC89C52 to achieve GPS positioning information display subject adopts 52 MCU, GPS module, LCD display, GPS antenna hardware, using the C language can display the time, latitude and longitude information using the basic key switch control the design, programming, debugging, the system can work correctly, can meet the requirements of the subject. Key words： SCM。 GPS 全球定位系統(tǒng)在實際生活中被廣泛應(yīng)用，是當今信息時代發(fā)展的重要組成部分。 題 目 基于單片機的定位裝置 設(shè)計 畢業(yè)論文 ﹙ 設(shè)計 ﹚ 任務(wù)書 院 (系 ) 物理與電信工程學院 專業(yè)班級 通信 1104 班 學生姓名 王孟可 一、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚題目 基于單片機的定位裝置設(shè)計 二、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚工作自 _20xx _年 _ 1__月 _10_日 起至 _20xx__年 6 月 _ 10 日止 三、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚進行地點 : 物理與電信工程學院 實驗室 四、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚的內(nèi)容要求： 全球定位系統(tǒng) GPS 是近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，其全球性、全天候性的導航定位、定時、測速優(yōu)勢必然會在諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 指 導 教 師 鄭爭兵 系 (教 研 室 ) 通 信 教 研 室 系 (教研室 )主任簽名 批準日期 接受論文 (設(shè)計 )任務(wù)開始執(zhí)行日期 學生簽名 基于單片機的定位裝置 設(shè)計 王孟可 （陜西理工學院物理與電信工程學院通信 1104 班，陜西 漢中 723003） 指導教師：鄭爭兵 [摘要 ] GPS是一種具有全方位、全天候、全時段、高精度的 全球定位 系統(tǒng)，能為全球用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精度定時等導航信息。全球定位系統(tǒng) 。 GPS 的組成有三部分： 空間部分： GPS 的空間部分是由 24 顆衛(wèi)星構(gòu)成（ 21 顆工作衛(wèi)星； 3 顆備用衛(wèi)星），它位于距地球表面的上空 20200km，運行的周期為 12h。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就可以按照定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、速度、高度、時間等信息。 GPS 技術(shù)的航空應(yīng)用 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 50 頁 對 GPS 技術(shù)在航空中的應(yīng) 用主要體現(xiàn)在自主導航方式的民航飛機；飛機著陸精度；飛機的空中加油控制；飛機編隊飛行的安全保護；航空援救搜索和定點測量；機載地球物理勘探；飛機探測災區(qū)大小和標定探測；攝影和遙感飛機的三維姿態(tài)參數(shù)測量等。 課題研究現(xiàn)狀 全球定位系統(tǒng) GPS 作為近年來 最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一， 它的 全球性、 全天候性全能性的 定位、定時、測速在 許 多領(lǐng)域中 得到了更廣泛的應(yīng)用 。 在使用的時候，只需要按下 GPS 手機按鈕，急救中心和警務(wù)監(jiān)控中心便會在幾秒鐘內(nèi)獲得報警人的具體位置，并且及時的提供救助 [5]。 截止去年為止，全球已經(jīng)有幾十家生產(chǎn) GPS 專用芯片的制造商家。 但是在 20xx 年之后，伴隨著汽車導航系統(tǒng)全球的普及化，北美和歐洲的市場銷售值增至 590 萬美元和 710 萬美元，各占市場的 %和 27%，日本的市場因為導航系統(tǒng)的普及化使得增長率趨緩。經(jīng)過實踐測試 ,這種接收機可以達到基本 GPS 信再進行息接收以及顯示，可以做到方便靈活、優(yōu)質(zhì)價廉、精度高、連續(xù)導航、抗干擾能力強，并可廣泛應(yīng)用于個人野外旅游探險、出租汽車定位及海上作業(yè)等領(lǐng)域。三是空間部分，由 24 顆衛(wèi)星組成， 21 顆運行衛(wèi)星和三顆備用衛(wèi)星，均勻分布在空間的 6 個軌道平面上 [10]。美國空軍 卻 則提出了 621B的以每星群 4 至 5 顆衛(wèi)星組成 3 至 4 個星群的計劃，這些衛(wèi)星中除 了 1顆采用 同步軌道 以 外其余的 衛(wèi)星 都使用周期為 24h的傾斜軌道，該計劃以 偽隨機碼 (PRN)作 為基礎(chǔ) 導航電文來 傳播衛(wèi)星測距信號， 它的 強大 功能，當信號 的 密度低于環(huán)境噪聲的 1%時也能將其檢測出來。因為壓縮預算，GPS 計劃減少衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量，修改之前的為將 18 顆衛(wèi)星均勻分布在互成 60 度的六個軌道上，但是這個方案使得衛(wèi)星可靠性不能夠得到保障。 GPS 可以提供車輛定位、 防盜 、反劫、行駛路線 監(jiān)控 及呼叫 指揮 等功能。 導航電文 包括 衛(wèi)星 星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。然而，由于用戶接受機使用的時鐘與 衛(wèi)星 星載時鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標 x、 y、 z 外，還要引進一個 Δt 即衛(wèi)星與接收機之間的時間差作為未知數(shù)，然后用 4 個方程將這 4 個未知數(shù)解出來。相位觀測值的精度高至毫米，但前提是解出 整周模糊度 ，因此只有在 相對定位 、并有一段連續(xù)觀測值時才能使用相位觀測值，而要達到優(yōu)于米級的定位 精度也只能采用相位觀測值 [17]。 ⑵ 從導航電文中獲取計算位置所需的信息，這些信息應(yīng)該包括時鐘信息和星歷等數(shù)據(jù)。 GPS 特點 ⑴ 全球全天候定位 GPS 衛(wèi)星 的數(shù)目較多，且分布均勻，保證了 地球 上任何地方任何時間至少可以同時觀測到 4 顆 GPS 衛(wèi)星，確保實現(xiàn)全球全天候連續(xù)的導航定位服務(wù)（除打雷閃電不宜觀測外）。 因而使用 GPS 技術(shù)建立控制網(wǎng)，可以大大提高作業(yè)效率。 ⑹ 可提供全球統(tǒng)一的三維地心坐標 GPS 測量可同時精確測定測站平面位置和大地高程。 GPS 接收模塊主要由變頻器、信號通 道、存儲器、中央處理器和輸入輸出接口構(gòu)成。如圖 所示： 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 按照上面的 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖制作硬件電路，基本上能夠?qū)崿F(xiàn)我們想要達到的任務(wù)，硬件的核心控制任務(wù)是由單片機完成的，單片機的采用使硬件電路設(shè)計大大簡化； GPS 模塊完成數(shù)據(jù)信息的采集，通過室外天線，將信息、數(shù)據(jù)傳達到 GPS 模塊， GPS 模塊接收到衛(wèi)星信號后，通過全球系統(tǒng)導航，計算、定位和確定時間信息，通過串口移植到 STC89C52 單片機。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。如果 RST 持續(xù)高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。字符顯示 RAM 在液晶模塊GPS 天線 前置放大器 電源 頻率放 大 頻率綜合 基準頻率 信號解擴調(diào)頻 C/A 碼 發(fā)生 器 P 碼 發(fā)生器 D(t) 偽碼測量 載波相位測量 存儲器 CPU 顯示器 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 50 頁 中的地址 80H～ 9FH。 (5)2MHZ 時鐘頻率。 (13)工作溫度： 0℃ ~+55℃ ；存儲溫度： 20℃ ~+60℃ 。 圖 GPS 模塊實物 上圖為 GPS 模塊電路， TXD 腳和 RXD 腳分別為串口接收和發(fā)送腳， GPS 衛(wèi)星接收下來的數(shù)據(jù)就 是通過腳輸出的，我們到時候也是從這兩個腳來解析數(shù)據(jù)，獲得地理信息。ttff （時間先定）熱起動 1S 的（ 50 % ， 130dbm ，自動的）的熱啟動，暖啟動 30s，冷啟動 :33s。 這個 協(xié)議是為了 將不同的 GPS 導航設(shè)備建立成統(tǒng)一的標準RTCM 標準。這些語句是 GPS 接收機可以接收的語句。 GPS 定位系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境 ㈠ 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 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。產(chǎn)生目標程序的源文件構(gòu)成 “