【正文】 碼字符， A1A0H～ F7FFH 顯示 8192 種 GB2312 中文字庫字形。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。 外圍電路：外圍電路一部分是由 GPS 接收器件及其輔助電路組成，一部分是 LCD 液晶顯示模塊的電源和顯示電路。 ⑶ 觀測時間短 隨著 GPS 系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新， 20km 以內(nèi)相對靜態(tài)定位，僅需 1520 分鐘；快速靜態(tài) 相對定位 測量時，當每個流動站與基準站相距在 15KM 以內(nèi)時，流動站觀測時間只需 12 分鐘；采取實時動態(tài)定位模式時，每站觀測僅需幾秒鐘。 圖 衛(wèi)星星歷方程 公式如下： 公式 公式 公式 公式 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 50 頁 GPS 模塊定位流程 ⑴ 搜索可用衛(wèi) 星，接收衛(wèi)星信號，與衛(wèi)星信號同步，提取導(dǎo)航電文信息。 可見 GPS 導(dǎo)航 系統(tǒng) 衛(wèi)星 部分的作用就是不斷地發(fā)射 導(dǎo)航電文 。 GPS 是美國國防部 研究 建立的一種具有 全天候、 全方位、 高精度 、全時段 的衛(wèi)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 50 頁 星導(dǎo)航系統(tǒng)，能 夠為 全球用戶提供 高精度 、低成本的三 維位置、速度和精確定時等導(dǎo)航信息，是衛(wèi)星通信技術(shù)在導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用典范 ，它極大地提高了地球社會的信息化水平，有力地推動了數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展 [15]。 基于此原因， 美國海軍研究實驗室 (NRL)提出了 一個叫做 Tinmation 的用 12 至 18 顆衛(wèi)星 所 組成 得 10000km 高度的全球定位網(wǎng)計劃，并 且分別在 1967 年、 1969 年和 1974 年各發(fā)射了一顆試驗衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星上 面 初步 測試 了 原子鐘 計時系統(tǒng)，這是 GPS 精確定位的基礎(chǔ)。 通過 C 語言實現(xiàn)了 GPS 信號的提取、顯示等。 GPS的使用者終端是指具有多種用途的 GPS 接收機，例如汽車導(dǎo)航設(shè)備、用于登山的手持式接收機、用于航海和航空的接收機等類型的終端產(chǎn)品， 一般的手持式 GPS 產(chǎn)品組成部分包括了內(nèi)部的天線、電池、芯片組和外部的 LCD 面板、按鍵等相關(guān)零組件。目前， GPS 技術(shù)在我國道路工程與交通管理中的應(yīng)用才剛剛起步，相信隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高等級公路的快速修建和 GPS技術(shù)應(yīng)用研究的逐步深入，在道路工程中的應(yīng)用也會更加深入和廣泛，將會發(fā)揮更大的作用。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號之后，就可以測量出接收天線到衛(wèi)星的距離和偽距離的變化率，調(diào)制解調(diào)出衛(wèi)星軌道 參數(shù)等數(shù)據(jù)。 [關(guān)鍵詞 ] 單片機 。 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)展中的重要組成部分。 global positioning system。 GPS 系統(tǒng)通過使用來自多個衛(wèi)星的信號來確定近地面任何位置的移動接收機的位置。當前 ， GPS 技術(shù)在我國 的 交通 運輸 管理 和道路建設(shè)工程中的應(yīng)用才 剛剛 開始 ，相信 伴 隨著我國經(jīng)濟的 快速 發(fā)展，高等級公路的快速修建和 GPS 技術(shù)應(yīng)用 的 逐漸 深入 研究 ， 其 在道路工程中的應(yīng)用也會更加 深入和 廣泛，并 且將會 發(fā)揮更大的作用 [4]。當前，全球的 GPS 產(chǎn)品制造商已經(jīng)超過 50多家，主要的領(lǐng)導(dǎo)商家有高明公司、 UBLOX 公司和麥哲倫公司等。 GPS 起源于 1958 年美國軍方的一個軍事項目，于 1964 年投入使用?？哲姷挠媱澞?夠為其 供提供高動態(tài)服務(wù)， 但是 系統(tǒng)過于復(fù)雜 ， 海軍的計劃主要 是 用于為船艦 提供低動態(tài)的 2 維定位 [12]。 圖 GPS 衛(wèi)星空間分布圖 GPS定位系統(tǒng)的基本原理 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是 測量 出已知位置的 衛(wèi)星 到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的 數(shù)據(jù) 就可知道接收機的具體位置。 GPS 接收機 可接收到可用于授時的準確至 納秒 級的時間信息；用于預(yù)報未來幾個月內(nèi)衛(wèi)星 所處概略位置的預(yù)報星歷；用于計算定位時所需衛(wèi)星坐標的 廣播 星歷，精度為幾米至幾十米（各個 衛(wèi)星 不同，隨時變化）；以及 GPS 系統(tǒng)信息 ，如衛(wèi)星狀況等。 ⑷ 計算偽距，并進行電離層校正等。這一優(yōu)點既可大大減少測量工作的經(jīng)費和時間（一般造標費用約占總經(jīng)費的 30%～ 50%），同時也使選點工作變得非常靈活，也可省去經(jīng)典測量中的傳算點、過渡點的測量工作。 單片機控制程序：編寫程序，實現(xiàn)單片機控制系統(tǒng)的初始化，控制 GPS 器件完成數(shù)據(jù)的采集，進行相應(yīng)的信號處理，并通過單片機接口輸出至液晶顯示模塊顯示必要的數(shù)據(jù)。 在本設(shè)計中，最小系 統(tǒng)應(yīng)該包括：單片機、晶振電路、復(fù)位電路等。由該模塊構(gòu) 成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 *注釋 2:模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。動態(tài)條件 海拔高度 萬米（ 60,000 英尺） 。 ㈡ 輸出語句 SiRF StarII 的輸出語句有十余種 ,其主要語句有 GPALM（歷書數(shù)據(jù)）、 GPGGA(GPS 標準數(shù)據(jù) ,定位數(shù)據(jù) )、 GPGSV（衛(wèi)星狀態(tài)）、 GPGSA、 GPRMC、 GPVTG、 PGRME、 PGRMF、 PGRMT、 PGRMV（ GARMIN 定義的語句 ,3D 速度信息）、 LCGLL、 LCVTG（ NMEA 標準語句）等。 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。 ㈡ uVision2 集成開發(fā)環(huán)境 ⑴ 項目管理 工程（ project）是由源文件、開發(fā)工具選項以及編程說明三部分組成的。 ㈠ 輸入語句 NMEA0183 輸入語句是指 GPS 接收模塊可以接收的的語句。最左上腳連接天線，外置的天線長達 4 米，可以讓使用者在室內(nèi)進行試驗，把天線拖在窗外即 可接收。 (11)內(nèi)置 DC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負壓。根據(jù)寫入內(nèi)容的不同，可分別在液晶屏上顯示 CGROM（中文字庫）、 HCGROM（ ASCII 碼字庫）及CGRAM（自定義字形）的內(nèi)容。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件： CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。利用其串行接口接收 GPS 接收模塊輸出的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選和處理后發(fā)送到 12864 液晶顯示器上顯示。 實時相位差分 (RTK)：精度達 1~2cm。如圖所示，假設(shè) t 時刻在地面待測點上安置GPS 接收機，可以測定 GPS 信號到達接收機的時間 △ t，再加上接收機所接收到的 衛(wèi)星 星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式。當用戶接受到 導(dǎo)航電文 時，提取出衛(wèi)星 時間并將其與自己的時鐘做對比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導(dǎo)航電文中的 衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時所處位置，用戶在 WGS84 大地坐標系中的位置速度等信息便可 得知 [16]。 采 用 GPS 定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)進行 導(dǎo)航、 定位 的系統(tǒng)，稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，簡稱 GPS。美國的陸?？杖郊懊裼貌块T都認為一種新的衛(wèi)星導(dǎo)航將為其能做出很大的改善作用 [11]。 本文首先介紹了 GPS 定位系統(tǒng)的發(fā)展、基本原理、模塊定位流程、特點；然后對設(shè)計方案進行篩選，選擇易實現(xiàn)的方案；再進行硬件設(shè)計，首先展示的是系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，緊接著是接收機基本原理，具體介紹了硬件組成部分單片機最小系統(tǒng)、 LCD12864 液晶顯示屏、GPS 接收模塊；硬件實現(xiàn)后是對軟件進行設(shè)計，包括單片機的串行通信，軟件的程序編寫，流程；最后是對 Keil 軟件的介紹和在此設(shè) 計中的作用。 2 全球 GPS 產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)狀 GPS 技術(shù)在進入民用之后，當前 GPS 主要市場內(nèi)容便是使用者終端的 GPS 產(chǎn)品。在發(fā)達國家，GPS 技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于交通運輸與道路工程中。它的主要功能是能捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并且跟蹤這些衛(wèi)星的運行。如果能夠在 LCD12864液晶顯示屏上顯示時 間，經(jīng)緯度等信息，就證明該系統(tǒng)能夠正常工作，可以滿足課題的要求 。因其具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點，使其成為了迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 GPS module 目 錄 1 緒 論 ..................................................................................................1 課題背景及意義 .......................................................................1 課題研究現(xiàn)狀 ..........................................................................2 論文主要內(nèi)容 ...........................................................................3 2 GPS 簡介和方案選擇 .....................................................................4 GPS 定位系統(tǒng)簡介 ...................................................................4 GPS 定義與發(fā)展 ...............................................................4 GPS 定位系統(tǒng)的基本原理 ................................................5 GPS 模塊定位流程 ...........................................................7 GPS 特點 ..........................................................................7 總方案的設(shè)計 ..........................................................................8 3 硬件電路設(shè)計 ..................................................................................9 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 .......................................................................9 GPS 接收機基本原理 ...............................................................9 單片機最小系統(tǒng) ..................................................................... 10 LCD12864 顯 示電路 ............................................................... 10 GPS 接收模塊 .........................................................................12 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .............................................................. ………… ..15 NMEA0183 數(shù)據(jù)格式 和輸入輸出語句 .................................. 15 GPS 位系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán) 境 ...................................................... 16 系統(tǒng)程序流程圖 ..................................................................... 19 GPS 串 行通信 ........................................................................ 20 軟件程序編寫 ......................................................................... 20 模塊初始化 ................................................................... 20 數(shù)據(jù)接收處理模塊 ........................................................ 21 5 系統(tǒng)調(diào)試 ..............