【正文】 GPS 信號 接收狀況。 畢業(yè)設(shè)計是本科學(xué)習(xí)階段一次非常重要的理 論與實際相結(jié)合的機(jī)會，通過本次比較完整的設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過理論和實際相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力，以及解決實際工程的能力，同時也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及繪圖的水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都能使我的能力得到提升，經(jīng)驗得到豐富。 //GPRMC 數(shù)據(jù)有效指示燈 sbit led3 = P2^2。 GPS 已在各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，為促進(jìn)人類發(fā)展作出了不可估量的貢獻(xiàn)。 (4) 將寫入程序的單片機(jī)插入硬件電路單片機(jī)管座，查看液晶顯示器 12864 顯示 結(jié)果是否符合設(shè)計要求。 } else 38 { error_num++。} else if (X==3) 37 {X=0x98。 LCD_EN = 1。 //清屏 delay(5)。 圖 建立新工程 (3) 選擇要保存的路徑，輸入工程文件的名字，如圖 43所示。雙層窗口顯示，可進(jìn)行以下調(diào)整： 當(dāng)前函數(shù)的局部變量 ； 用戶在兩個不同 watch 窗口頁面上的自定義變量 ； 堆棧調(diào)用 (call stack)頁面上的調(diào)用記錄（樹） (call tree)； 不同格式的四個存儲區(qū) [14]。 uVision2包含一個器件數(shù)據(jù)庫 (device database)，可以自動設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項，來滿足用戶充分利用特定 微控制器的要求。 25 JNav GPS Analyzer 軟件測試 GPS 如果上述步驟一步一步完成了的話這一步就很容易了，打開 JNav GPS Analyzer 軟件，藍(lán)色圖標(biāo) 的這個。 ，指的是偏離正北的角度 ，這個日期是準(zhǔn)確的，不需要轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)詳解 ： $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*xxCR LF $GPGGA：起始引導(dǎo)符及語句格式說明 (本句為 GPS 定位數(shù)據(jù) )； 1UTC 時間，格式為 ； 2緯度，格式為 (第一位是零也將傳送 )； 3緯度半球， N 或 S(北緯或南緯 ) 4經(jīng)度，格式為 (第一位零也將傳送 )； 5經(jīng)度半球， E 或 W(東經(jīng)或西經(jīng) ) 6定位質(zhì)量指示， 0=定位無效， 1=定位有效； 7使用衛(wèi)星數(shù)量，從 00 到 12(第一個零也將傳送 ) 8水平精確度， 到 9天線離海平面的高度， 到 米 M 指單位米 10大地水準(zhǔn)面高度， 到 米 M 指單位米 11差分 GPS 數(shù)據(jù)期限 (RTCM SC104)，最后設(shè)立 RTCM 傳送的秒數(shù)量 12差分參考基站標(biāo)號，從 0000 到 1023(首位 0 也將傳送 )。這使其不僅可執(zhí)行各項 GPS 功能 ,還能為用戶應(yīng)用提供額外存儲。 表 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。 (3) 控制引腳（ 4 根） ： RST (Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位 ； ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 ； PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 ； EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 6 圖 GPS 接收模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) 總體方案的設(shè)計 本次設(shè)計要求通過單片機(jī)控制 GPS 器件實現(xiàn)定位 信息 顯示功能。 由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，以及人為的 SA 保護(hù)政策，使得民用 GPS 的定位精度只有 100 米。 在此次設(shè)計過程中，主要熟悉所選用的 GPS 接收模塊的 性能指標(biāo)，學(xué)習(xí) NMEA 封包并懂得 如何 使用 NMEA 輸出命令，結(jié)合單片機(jī) 的相關(guān)知識能實現(xiàn)對 GPS 接收到的衛(wèi)星信息進(jìn)行提取，并在液晶顯示器上選擇性的顯示需要的數(shù)據(jù)。 分別從硬件 設(shè)計 和軟件 設(shè)計 等方面對 其 作了詳細(xì)的闡述，并且結(jié)合硬件的特點研究了 MCS－ 51 系列單片機(jī)如何與 GPS 接收模塊實現(xiàn)串行通信，該系統(tǒng)是根據(jù) GPS 模塊數(shù)據(jù)輸出基本原理設(shè) 計而成的。 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定；遠(yuǎn)洋船隊在途中航行的實時調(diào)度和監(jiān)測；內(nèi)河船只的實時調(diào)度和自主導(dǎo)航測量；海洋救援的搜索和定點測量； 遠(yuǎn)洋漁船的結(jié)隊航行和作業(yè)調(diào)度；海洋油氣平臺的就位和復(fù)位測定；海底沉船位置的精確探測；海底管道鋪設(shè)測量；海岸地球物理勘探；水文測量；海底大地測量控制網(wǎng)的布測；海底地形的精細(xì)測量；船運(yùn)貨物失竊報警；凈化海洋；海洋糾紛或海損事故的定點測定；港口交通管制；海洋災(zāi)難檢測 等 。 GPS 系統(tǒng)經(jīng)過 16 年 的發(fā)射試驗衛(wèi) 星，到開發(fā) GPS 信號應(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。并且在經(jīng)過大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)后價格已經(jīng) 能被我們所接受，這樣的模塊在市面上也能夠 容易的購買到。 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)送過來的導(dǎo)航電文后，經(jīng)過片內(nèi)程序的識別篩選，將篩選出來 的導(dǎo)航電文送到顯示模塊，并且最后通過液晶顯示器按照要求 顯示出來。 外部方式的時鐘電路如圖 （ b） 所示， RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。 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)一步的提高了整個模塊的可靠性。 硬件電路設(shè)計 如圖 。 注意：模塊本身是 供電的 (USB 轉(zhuǎn) TTL 小板有 電源電壓輸出 )，引腳說明請看圖一。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包括：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調(diào)試器?？梢栽诰庉嬈鲀?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。用戶可在檢測 8051性能的同時 ,查看開發(fā)工具的可行性。該 軟件 模塊設(shè)計分為 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 個主要模塊。 DelayNOP()。 //顯示開，關(guān)光標(biāo) delay(5)。 } } GPS 數(shù)據(jù)接收模塊 首先要對 GPS 接收模塊是否有信號發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行識別，而且由于 GPS 接收模塊發(fā)送出來的數(shù)據(jù)不是我們?nèi)啃枰?，所以有必要再對語句進(jìn)行識別，然后取入我們所需要的語句 GPRMC。 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)計的錯誤和工藝性故障等。 圖 時間、經(jīng)緯度顯示結(jié)果 41 實驗結(jié)果分析 圖 52 所示的實驗結(jié)果是我在合肥學(xué)院竹苑 A 座 419 寢室測試的結(jié)果。 總之，在做這次畢業(yè)設(shè)計的過程中，既復(fù)習(xí)了已學(xué)的專業(yè)知識，又學(xué)到了實際經(jīng)驗，是我人生中一次難得的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，更是對自己綜合能力的考驗和提高。 石 老師淵博的科學(xué)知識、遠(yuǎn)見卓識的科學(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 石 老師隨和的性格更讓我感到親切。 圖 谷歌 地圖 顯示結(jié)果 GPS 定位顯示系統(tǒng)設(shè)計所測量出來的結(jié)果中，時間是很精確的，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。 第一步，我用數(shù)字萬用表進(jìn)行了逐一對點的檢查，檢查各導(dǎo)線間是否有短路與開路的故障。GPS)) //解析 GPRMC { RMC_YES。 //清除 LCD 的顯示內(nèi)容 delay(5)。 } void Lcd_WriteDat(uchar dat) { LCD_RS = 1。 圖 軟件 程序流程圖 模塊軟件設(shè)計 液晶模塊初始化模塊 在該設(shè)計中所使用的是 12864 液晶 顯示 模塊，其初始化程序如下所示 ： include void clr_screen() { Lcd_WriteCmd(0x34)。同時包含對 81C90CAN控制器和代碼區(qū)的支持。斷點可 設(shè)置為條件表達(dá)式，變量或存儲器訪問，斷點被觸發(fā)后，調(diào)試器命令或調(diào)試功能即可執(zhí)行。 Keil uVision2與同類開發(fā)環(huán)境具有以下優(yōu)點： (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、影子存儲器、記時器、程序時效分析、 數(shù)據(jù)時效分析、硬件測試儀、事件觸發(fā)器； (3) 所有類型的單片機(jī)集成在一個調(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，支持項目管理； (5) 支持點屏功能 ,直接點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，錯誤指令定位 [12]。 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式機(jī)的 DB9 串口上，打開軟件，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 使用臺式機(jī)上的串口測試的需自己找到串口號（經(jīng)常燒錄單片機(jī)的的話這個肯定是知道的），這里介紹一下使用 TTL 轉(zhuǎn) USB 小板測試的 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。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（因為后面介紹的 51 單片機(jī)程序只解析 了這兩個數(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， 但是要考慮 單片機(jī)的運(yùn)行速率， 因為 GPS 對單片機(jī)的串行輸入會使單片機(jī)產(chǎn)生很多的串行中 斷單片機(jī)要花很多時間處理。 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。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。其大體結(jié)構(gòu)框圖如 圖 所示。 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、并行信號通道、 CPU、儲存器等組成。 4 圖 Block2 衛(wèi)星圖 全球定位系統(tǒng) 有很多特點，其 主要特點 如下 ： (1) 全天候； (2) 全球覆蓋； (3) 三維定速定時高精度； (4) 快速省時高效率 ； (5) 應(yīng)用廣泛多功能。 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)星群的實時軌道測 2 量；衛(wèi)星入軌和衛(wèi)星回收的實時點位測量；載入航天器的在軌防護(hù)探測；星載 GPS 的遮掩天體大小和大氣參數(shù)測量；對地觀測衛(wèi)星的七維狀態(tài)參數(shù)和三維 狀 態(tài)參數(shù)測量 [2]。因其具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點，使其成為了迄今 為止 最好的 定位 導(dǎo)航系統(tǒng)。所以 基于 這種情況 下， 本次設(shè)計針對普通用戶使用 GPS 的切實需要，設(shè)計并制作 基于單片機(jī) 的 GPS定位信息顯示系統(tǒng)。 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 個方程式，解出觀測點的位置(X,Y,Z)。用戶通過輸入輸出接口，與 GPS 接收模塊進(jìn)行信息交換 ，實現(xiàn)功能 。 STC89C516RD+引腳 如圖 所示： 9 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 。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正