【導(dǎo)讀】全球定位系統(tǒng)是由美國(guó)國(guó)防部開發(fā)的一種先進(jìn)的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。候、全方位的為海陸空用戶提供連續(xù)的、高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時(shí)間等信息。有的諸多優(yōu)點(diǎn)是其他導(dǎo)航設(shè)備所無(wú)法比擬地?，F(xiàn)在，GPS接收機(jī)作為一種先進(jìn)的導(dǎo)航和定位儀。器，已在軍事及民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了一種成本低又能滿足性能使用要求的經(jīng)濟(jì)型GPS接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案。提取、顯示及基本的鍵盤控制操作等。經(jīng)過實(shí)踐測(cè)試,這種接收機(jī)可以達(dá)到基本GPS信息接。租汽車定位及海上作業(yè)等領(lǐng)域。

　　

【正文】 直至收到有效數(shù)據(jù)。在等待過程中，單片機(jī)響應(yīng)鍵盤輸入的信息，但鍵盤輸入不是必須的。系統(tǒng)圖如圖 所示： 開始串口初始化設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)接收子程序顯示是否退出退出NY 圖 51 系統(tǒng)總流程圖 系統(tǒng)軟件由以下模塊組成：初始化模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和人機(jī)對(duì)話模塊。初始化模塊完成開機(jī)上電后對(duì)單片機(jī)和液晶顯示器初始化。對(duì)單片機(jī)設(shè)置串口工作模式和中斷工作模式；對(duì)液晶顯示器設(shè)置開機(jī)畫面和顯示模式。 數(shù)據(jù)處理模塊主要是從 GPS 模塊接收數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)的有效性，對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行22 相應(yīng)的格式處理，然后等待送液晶顯示器顯示。數(shù)據(jù)處理模塊的工作從開機(jī)上電開始一直連續(xù)不斷的進(jìn)行，直到關(guān)機(jī)為止。 人機(jī)對(duì)話模塊主要是相應(yīng)的顯示器顯示。該部分完成 從單片機(jī)讀數(shù)據(jù)到液晶顯示器和從液晶顯示器讀數(shù)據(jù)到單片機(jī)的雙向傳輸工作。 軟件程序的編寫 初始化模塊 1．單片機(jī) 根據(jù) 對(duì)單片機(jī)串行通信的詳細(xì)介紹可知： 本設(shè)計(jì)選擇串行通信工作方式 1 并允許接收；選擇定時(shí)器 1，模式 2；根據(jù)波特率為4800b/s,計(jì)算出定時(shí)器計(jì)數(shù)初值；啟動(dòng)定時(shí)器 1；開總中斷、串口中斷。 2． 液晶顯示 通過初始化函數(shù) LCMInit()進(jìn)行初始化， 然后又調(diào)用 顯示字符串函數(shù)以便讓屏幕顯示 GPS Monitor 字樣，表示準(zhǔn)備工作，接著延時(shí) 400Ms 然后調(diào)用清屏函 數(shù)進(jìn)行一次清屏。 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)處理從 GPS 模塊接收到的數(shù)據(jù)。由于這些數(shù)據(jù)格式符合 NMEA 0183 ASCII 碼接口協(xié)議，所以接收到的數(shù)據(jù)會(huì)轉(zhuǎn)換為需要的信息。 1． 接收總流程圖 23 開 始定 義 t m pR I = 1 ?默 認(rèn)進(jìn) 入 命令 模 式命 令 段計(jì) 數(shù)結(jié) 束 命令 判 斷判 別R I = 0命 令 類型 判 斷數(shù) 據(jù)儲(chǔ) 存結(jié) 束進(jìn) 入 命令 模 式進(jìn) 入數(shù) 據(jù)模 式置 命 令 標(biāo) 志 圖 52 接收總流程圖 2．命令類型判斷流程圖（以 GPGGA 為例） 24 接 收 字 符 放 入 類 型 緩存位 計(jì) 數(shù) = 4 ?c m d [ 0 ] = ‘ G ’c m d [ 1 ] = ‘ P ’c m d [ 4 ] = ‘ A ’c m d [ 3 ] = ‘ G ’c m d [ 2 ] = ‘ G ’YY置 為 第 一 種 命令置 命 令 模 式逗 號(hào) 計(jì) 數(shù) 器 清空 圖 53 命令類型判斷流程圖 當(dāng) 類型數(shù)據(jù)接收完畢，先判斷類型。本設(shè)計(jì)中有 3 種類型數(shù)據(jù)，即 GPGGA、GPGSV、 GPRMC。如果接收到的是 GPGGA，則將命令類型置 1，接收命令模式賦為25 2，逗號(hào)和位數(shù)均清空。 3． GPGGA 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)流程圖 逗 號(hào) 計(jì) 數(shù) 值 為 ？接 收位 1存 緯度高 度處 理使 用衛(wèi) 星數(shù)定 位判 斷存 經(jīng)度 方向存 經(jīng)度存 緯 度方 向接 收位 1 0接 收位 9接 收位 1接 收位 1接 收位 6接 收位 22345679圖 54 GPGGA 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)流程圖 開始接收類型數(shù)據(jù)。此時(shí)，當(dāng)逗號(hào)計(jì)數(shù)為 2 且位計(jì)數(shù)小于 9，就將緯度數(shù)據(jù)一位一位存儲(chǔ)起來(lái)（存儲(chǔ)一位后 RI 便置 0 以接收 下一位）。當(dāng)接收數(shù)據(jù)為“，”時(shí)，則逗號(hào)計(jì)數(shù)加 1 為 3 同時(shí)位計(jì)數(shù)清空，如果位計(jì)數(shù)小于 1，則將緯度方向數(shù)據(jù)一位一位存儲(chǔ)起來(lái)（同上）。當(dāng)逗號(hào)計(jì)數(shù)再加 1 為 4 時(shí)同時(shí)位計(jì)數(shù)清空，這時(shí)位計(jì)數(shù)只要小于 10，就將經(jīng)度數(shù)據(jù)一位一位存儲(chǔ)起來(lái)（同上）。依次類推，會(huì)順次將經(jīng)度方向、定位判斷、定位使用的衛(wèi)星數(shù)、高度處理存儲(chǔ)起來(lái)。然后會(huì)接收到“ *”，說(shuō)明整句接收完成并將其置為結(jié)束模式。 26 同理可知， GPGSV、 GPRMC 語(yǔ)句的接收過程。 人機(jī)對(duì)話模塊 人機(jī)對(duì)話模塊主要是顯示器工作。顯示器經(jīng)過初始化、設(shè)置才能正確顯示信息 ，才能夠?qū)斎氲男畔@示出來(lái)。這個(gè)要點(diǎn)在前面已有描述 . 1． 顯示總流程圖 開 始定 義 i . B h o u r系 統(tǒng) 初 始 化判 斷 有 無(wú) G P S 信 號(hào) ？顯 示 G P S 信 息經(jīng)度緯度使 用衛(wèi) 星數(shù)衛(wèi) 星總 數(shù)時(shí) 間 速 度方 位角結(jié) 束提 示 無(wú) G P S信 號(hào)NY 圖 55 顯示流程圖 2． GPRSM 信息顯示流程圖 27 顯 示 時(shí) 間是 否 定 位 ？顯 示 速 度顯 示 方 位 角顯 示 . YN 圖 56 GPRSM 信息顯示流程圖 GPS 接收機(jī)打開后，如果有 GPS 信號(hào)，首先檢測(cè)是否有按鍵切換顯示。如果沒有，則屏幕顯示第一頁(yè)，反之顯示第二頁(yè)（這里只介紹第二頁(yè)顯示）。當(dāng) 接收有效數(shù)據(jù)為 GPRMC，其數(shù)據(jù)均在第二業(yè)顯示，先顯示時(shí)間，然后如果 GPS 未定位，則屏幕第一行首末均顯示 ；如果已定位，則顯示速度，接著顯示方位角，然后刷新計(jì)數(shù)器清空。同理可知，另外兩種命令顯示（均顯示在第二頁(yè)）。 3．頁(yè)面切換流程圖 28 是 否 有 頁(yè) 面 切 換 顯 示 ？P a g e = ! p a g e! p a g e = 1第 二 頁(yè) 顯 示清 屏YN 圖 57 頁(yè)面切換流程圖 代碼實(shí)現(xiàn) 單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)?CPU 可 以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS51 單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā) 環(huán)境將這些部份組合在29 一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU， 16MB 或更多 RAM、 20M 以上空閑的硬盤空間、 WIN9 NT、 WIN202 WINXP 等操作系統(tǒng)。 所以本設(shè)計(jì)使用 C 語(yǔ)言編程。 30 結(jié) 論 本課題是在了解了當(dāng)前 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)的條件下，自行開發(fā)一套 GPS 接收機(jī)。 GPS 接收機(jī)的開發(fā)和研制，主要是了解 GPS 的原理，熟悉 GPS 接收機(jī)的工作原理及其各部分工作流程。 GPS 信號(hào)處理這一塊由 GR87 實(shí)現(xiàn)，通過 GR87 與 MCS51 兼容系列單片機(jī)串口相連，配備了所需的外圍電路，同時(shí)配有液晶顯 示器，可以顯示字符，并詳細(xì)介紹了該 GPS 接收機(jī)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。開發(fā)的 GPS 接收機(jī)已經(jīng)可以正常工作，同時(shí)顯示的定位精度和定位速度等各方面的指標(biāo)都滿足要求。通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真，結(jié)合本課題的人機(jī)界面、參數(shù)設(shè)置與計(jì)算等，能夠滿足課題要求，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。 通過本課題的完成，我對(duì) GPS 的原理有了深入的理解，熟練地掌握了 GPS 接收機(jī)的工作原理。同時(shí)，我對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用有了更深入的掌握，提高了單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)的能力。這些對(duì)我今后的工作的提高都有所幫助。 同時(shí)，由于水平有限和時(shí)間問題，有許多不足。沒有進(jìn)行 誤差分析，定位數(shù)據(jù)可能有誤差，這有待改進(jìn)和提高。 31 謝 辭 在此，首先，我要感謝老師！老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、耐心細(xì)致。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，無(wú)論是在資料的查找、原理的講解，還是在做人處世的風(fēng)格上，都讓我受益匪淺，得到的啟示是難以詳盡。在這里我要向老師表示最忠心最誠(chéng)摯地感謝！我有很多基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握不牢，一面幫我查缺補(bǔ)露，一面發(fā)揮我的特長(zhǎng)，讓我的課題能夠順利有序地進(jìn)行到滿足要求。 其次，我還要感謝我們課題組的 ***等同學(xué)，在共同的學(xué)習(xí)中，我們互幫互助，愉快地完成 了畢業(yè)設(shè)計(jì)！ 此外 ,還要感謝以前的代課老師 ,他們?cè)诟鞣矫娑冀o于了我不少幫助 ,愿他們工作愉快 ,身體健康 ! 最后，向在這三年期間幫助過、關(guān)心過我的老師和同學(xué)致以忠心地感謝！愿大家身體健康、工作愉快輕松、生活幸福安康！謝謝大家！ 32 參考文獻(xiàn) [1]劉基余 , 李征航等 . 全球定位系統(tǒng)原理及應(yīng)用 . 北京 : 測(cè)繪出版社 ,1993 [2]洪大永 . 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