【導(dǎo)讀】因其具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，使其成為了迄今最好的導(dǎo)。本文以鄭州紫辰科技開發(fā)有限公司的ZG-P1121QGPS接收模塊為例，介紹了GPS的通信協(xié)議。討論了基于單片機(jī)的GPS接收系統(tǒng)設(shè)計(jì),提出了對GPS. 的硬件電路及軟件流程圖。通過本設(shè)計(jì)方法，本系統(tǒng)由單片機(jī)控制GPS模塊較為。精確地計(jì)算和顯示日期、時間、經(jīng)度、緯度等衛(wèi)星信息。

　　

【正文】 見的，提供了最起碼的 GNSS 信息，對一般用戶來說，GPRMC 提供的數(shù)據(jù)信息相對其他格式而言價值量更大些。 下面便以 RMC 語句為例來介紹其數(shù)據(jù)格式 ,該語句包含了時間、緯度、經(jīng)度等衛(wèi)星信息。 $GPRMC,s,N/S,E/W,ddmmyy, ,E/W,M *hhCRLF 世界協(xié)調(diào)時間 (UTC) 26 hh：時； mm：分； ss:秒； dd：秒 (小數(shù)部分 )。 S定位狀態(tài) A：定位； V 不定位。 緯度 xx：度； mm:分； dddd：分的小數(shù)部分。 N/S:北緯 N/南緯 S 經(jīng)度 yyy：度； mm:分； dddd：分的小數(shù)部分。 E/W 東經(jīng) E/西經(jīng) S 對地速度， 單位：節(jié)。 1 節(jié)（ knot） = 方位角；真北方向?yàn)?0176。，順時針方向計(jì)算 ,最大 176。 ddmmyy 日期 dd：日； mm：月； yy：年；按日、月、年格式 (年按兩位 )輸出。 磁偏角 E/ W 偏差， E：向東； W：向西 M 定位方式 A：自動； N： 手動 *hh hh：校驗(yàn) CR/LF 為終止符，表示回車、換行 在串行中斷接收 GPS 信號中 ,下面以時間提取為例 ,由判斷幀頭到數(shù)據(jù)的分段提取方法的程序如下 : unsigned char data data_item=0 /*全局變量聲明 */ unsigned int rece_num = 0 void receive() interrupt 4 /*串行中斷：接收 GPS 信號 */ { unsigned char temp。 RI = 0。 temp = SBUF。 rece_num++。 switch (data_item) { case 0: if (temp == 39。$39。) {data_item++。} break。 case 1: 27 if (temp == 39。G39。) {data_item++。} else {data_item = 0。} break。 case 2: if (temp == 39。P39。) {data_item++。} else {data_item = 0。} break。 case 3: if (temp == 39。R39。) {data_item++。} else {data_item = 0。} break。 case 4: if (temp == 39。M39。) {data_item++。} else {data_item = 0。} break。 case 5: if (temp == 39。C39。) {data_item++。} else {data_item = 0。} break。 case 6: if (temp == 39。,39。) { data_item++。 g_Ptr = 0。 g_Class = 0。 g_DataVari = 1。 } else {data_item = 0。} break。 case 7: if (temp == 39。,39。) { g_Ptr = 0。 28 g_Class++。 break。 } if (temp == 39。$39。) { data_item = 1。 break。 } switch (g_Class) { case 0: /*提取時間數(shù)據(jù) */ if (g_Ptr 6) {g_DisTime[g_Ptr++] = temp。} break。 } default: break。 } } 29 第四章 調(diào)試與結(jié)果 軟件調(diào)試 在對 GPS 接收到的衛(wèi)星信息進(jìn)行處理時，碰到較為麻煩的問題是在對接收到的時間信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換上。直接從衛(wèi)星接收到的時間是 UTC 時間， 北京時間應(yīng)在UTC 時間上加上 8小時才是準(zhǔn)確的北京時，在超出 24 小時時應(yīng)作減 24 小時處理。 剛開始將對時間轉(zhuǎn)換的算法放在主函數(shù)中處理，程序如下： if(g_Ptr == 2) //接收到正確的數(shù)據(jù)幀 { i = g_DisTime[0]39。039。 。//提取時間的小時位高位并轉(zhuǎn)換碼型 j = g_DisTime[1] 39。039。//提取時間的小時位低位并轉(zhuǎn)換碼型 j = i*10 + j+ 8。 //在 UTC 時間上加上 8 個小時 if (j = 24) //判斷得到的時間是否超過 24 小時，超出變作減 24處理 { j = 24。 } g_DisTime[0] = j/10+39。039。 //將北京時間高一位作碼型變換并賦予高一位顯示 g_DisTime[1] = j%10 +39。039。//將北京時間高二位作碼型變換并賦予高二位顯示 } 在調(diào)試中出現(xiàn)一個奇怪的問題，在作了以上的處理后時間的小時位數(shù)據(jù)并不完全正確，高位顯示的與北京時間相同，但低位卻與 UTC 時間相同。在做了各種嘗試（如在 UTC 時間上做加 9 處理、直接給六位時間 g_DisTime[5]賦值等）后總結(jié)出這樣一個問題，以上的算法處理只對六位數(shù)據(jù)位的高一位處理有效，低五位 的顯示始終都是正確 UTC 時間。經(jīng)過分析，初步認(rèn)定上面的程序并沒有被完全的執(zhí)行。因 GPS 接收模塊源源不斷的傳送數(shù)據(jù)給單片機(jī)處理，在運(yùn)行過程中定位信息大約每秒鐘更新一次，在主函數(shù)中對收到的時間進(jìn)行處理時有可能會出現(xiàn)還沒來得及處理完畢時便接收到下一幀數(shù)據(jù)，故時間的處理就可能會有只對高一 30 位處理完成而沒完成處理好低五位時又進(jìn)入了串行口中斷，那么液晶顯示的結(jié)果就是經(jīng)過處理的高一位 (北京時間 )和未經(jīng)處理的低五位 (UTC 時間 )。考慮到以上原因，將原放在主函數(shù)的時間轉(zhuǎn)換處理程序放置在到中斷時一收到 UTC 時間就對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理 。經(jīng)過了調(diào)試，終于在液晶上顯示出來正確的北京時間，證明了以上的分析、推斷的正確性。 系統(tǒng)測試結(jié)果 2020 年 5 月 5 日下午 2點(diǎn) 4 分鐘左右在學(xué)生宿舍 5 棟進(jìn)行測試，接收天線放置于戶外接收信號，啟動 GPS 接收系統(tǒng)，經(jīng)過測試，液晶顯示的結(jié)果如下： 050511 140445 A E N 此數(shù)據(jù)代表意義分別如下： 050511：表示當(dāng)天日期為 2020 年 5月 5 日； 140445：表示測試時的當(dāng)前時間為 14 時 4分 45 秒 ； A：表示接收到的衛(wèi)星信息為可用的資料； ：表示測試地點(diǎn)的經(jīng)度為 112d 29. 3980 分； E：表示測試地點(diǎn)為東經(jīng)； ：表示測試地點(diǎn)的緯度是 23d 分； N：表示測試地點(diǎn)在北半球。 31 第五章 結(jié) 論 本文中我們介紹了基于單片機(jī)開發(fā) 的 GPS 接收機(jī)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 的方法。 GPS 應(yīng)用越來越廣泛，我們的設(shè)計(jì)只是應(yīng)用的基礎(chǔ)和開端。在實(shí)際應(yīng)用中我們要結(jié)合各個領(lǐng)域的特殊情況和特定的技術(shù)需求，進(jìn)行有針對性的處理和設(shè)計(jì)。 GPS 提供的定位信息包括了 經(jīng)度、緯度、海拔、速度、航向、磁場、時間、衛(wèi)星個數(shù)及其編號等衛(wèi)星信息，其接收數(shù)據(jù)方法類似，故本設(shè)計(jì)只是提取了其中的部分價值性較高的數(shù)據(jù)信息。 GPS 可通過 NMEA 輸入命令對串行通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)個性化顯示格式，本設(shè)計(jì)只使用了其默認(rèn)的設(shè)置參數(shù)。 32 致 謝 在論文完成之際，我衷心地感謝我的導(dǎo)師老師。本課題是在導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下完成的。在幾個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，他不僅傳授我知識、給予我指導(dǎo)和關(guān)心，更以其師長風(fēng)范教育我如何做人、做事。在完成整個畢業(yè)論文期間，導(dǎo)師更是傾注了 大量的精力，從論文選題、開展調(diào)研到設(shè)計(jì)調(diào)試階段一直給予指導(dǎo)和啟發(fā)，使得設(shè)計(jì)任務(wù)能順利完成，同時更進(jìn)一步培養(yǎng)了我獨(dú)立開展科研工作的能力。在此，謹(jǐn)向老師表示我真誠的感謝。 學(xué)生：趙倩妮 33 參考文獻(xiàn) [1] 閻石 ,《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》，高等教育出版社， 1998 [2] 胡建 ,《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [3] 李正軍， 《計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [4] 求是科技， 《單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航》，北京人民郵電 出版社 ,2020 [5] 沙占友， 《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例》，電子工業(yè)出版社， 2020 [6] 王惠南 ， 《 GPS 導(dǎo)航原理與應(yīng)用》，北京 科學(xué)出版社， 2020 [7]邱致和 ， 王萬義 ， GPS 原理與應(yīng)用 [M]， 北京電子工業(yè)出版社， 2020 [8]電子電氣綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)使用說明書 [M]，北京 精儀達(dá)盛科技有限公司， 2020 [9]胡健 ， 單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M]，北京 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [10]戴佳，戴衛(wèi)恒 ， 51 單片機(jī) C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) [M]，北京 電子工業(yè)出版社 2020