【導(dǎo)讀】性的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速優(yōu)勢(shì)必然會(huì)在諸多領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。系統(tǒng)在實(shí)際生活中被廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今信息時(shí)代發(fā)展中的重要組成部分。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)航定位系統(tǒng)。本課題具體要求如下：。成不少于3000字的外文翻譯；本設(shè)計(jì)采用GPS模塊，基于單片機(jī)STC89C52來(lái)實(shí)現(xiàn)GPS. GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間。距離后方交會(huì)的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。液晶顯示屏上顯示時(shí)間，經(jīng)緯度等信息，就證明該系統(tǒng)能夠正常工作，可以滿(mǎn)足課題的要求。

　　

【正文】 ， E=“H→L” ， DB7—DB0的數(shù)據(jù)被寫(xiě)到 IR 或 DR 6 E(SCLK) H/L 使能信號(hào) 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8 位或 4 位并口方式， L:串口方式 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效（見(jiàn)注釋 1） 18 VOUT LCD 驅(qū)動(dòng)電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端（見(jiàn)注釋 2） 10 K VSS 背光源負(fù)端（見(jiàn)注釋 3） *注釋 1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將 FSB 接固定高電平，也可將模塊上的 J8 和 “VCC”用焊錫短接。 *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(chǎng)合可將該端懸空。 *注釋 3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的 JA、 JK 用焊錫短接。 GPS 接收模塊 GPS 接收模塊是接收機(jī)的關(guān)鍵部分，而且型號(hào)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(hào)通道、 CPU、存儲(chǔ)器等組成。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 50 頁(yè) 圖 GPS 接收模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) GPS 接收模塊通過(guò)它的接收天線獲取衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)過(guò)變頻、放大、濾波、相關(guān)、混頻等一系列處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線視界內(nèi)衛(wèi)星的跟蹤、鎖定和測(cè)量。在獲取了衛(wèi)星的位置信息和測(cè)算出衛(wèi)星信號(hào)傳播時(shí)間之后，即可計(jì)算出天線的位置。用戶(hù)通過(guò)輸入輸出接口，與 GPS接收模塊進(jìn)行信息交換，功能。 圖 GPS 模塊實(shí)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(lái)的數(shù)據(jù)就 是通過(guò)腳輸出的，我們到時(shí)候也是從這兩個(gè)腳來(lái)解析數(shù)據(jù)，獲得地理信息。這兩個(gè)腳分別單片機(jī)的發(fā)送和接收腳相連。發(fā)光管 D1 為 GPS 模塊的電源指示燈，通電常亮。D2 為信號(hào)指示燈，接收到衛(wèi)星開(kāi)始閃爍，我們通過(guò) D3 可以判斷 GPS 模塊當(dāng)前的工作狀態(tài)。低噪聲下變頻器 前置放大 本 振 并 行信號(hào)通道 CPU I/O 端口 RAM ROM 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 50 頁(yè) 由于 GPS 模塊從衛(wèi)星上收到的數(shù)據(jù)量很大，他要進(jìn)行大量計(jì)算操作，因此，一些數(shù)據(jù)要進(jìn)行保存，所以我們得給模塊提供電源，電源電壓為 5V,和單片機(jī)供電電壓一樣，為 GPS 模塊提供能夠工作的電量。 GND 接地。最左上腳連接天線，外置的天線長(zhǎng)達(dá) 4 米，可以讓使用者在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，把天線拖在窗外即 可接收。 表 GPS 模塊性能 模塊性能 芯片 MT3333 頻率 GPS,GAULEO,QZSS:LI ,C/A code BEIDOU:B1 協(xié)議 NMEA 0183 可用波特率 1200,4800,9600,19200,38400,57600,112500 bps 通道 Support 99channeis(33 Tracking,99 Acquisition) 靈敏度 跟蹤： 165 米 捕捉： 148 米 冷啟動(dòng) 平均 33 秒 溫啟動(dòng) 平均 30 秒 熱啟動(dòng) 平均 1 秒 精度 m[Autonomous] [50%] 3m[SBAS] 最大高度 18000 米 最大速度 515m/s 最大加速度 ≤4G 更新頻率 110Hz 其中接收 全球定位系統(tǒng) 接收器類(lèi)型 20 個(gè)頻道， L1 的頻率， 芯片速度， C / A碼 ；芯片類(lèi) 型為 MT3333； 水平定位精度 ， (WAAS)，（ 50 % ， 24 小時(shí)靜態(tài)的， 130dbm ） 。ttff （時(shí)間先定）熱起動(dòng) 1S 的（ 50 % ， 130dbm ，自動(dòng)的）的熱啟動(dòng)，暖啟動(dòng) 30s，冷啟動(dòng) :33s。敏度跟蹤 165dbm。動(dòng)態(tài)條件 海拔高度 萬(wàn)米（ 60,000 英尺） 。速度 515 米 /秒（ 1000 海里），加速度 4g。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 50 頁(yè) 4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)格式和輸入輸出語(yǔ)句 NMEA01831 格式 也就 是美國(guó)國(guó)家 的 海洋電子協(xié)會(huì)（ National Marine Electronics Association ）為海用電子設(shè)備 所 制定的 一套 標(biāo)準(zhǔn)格式。他是 建立 在過(guò)去 0183 和 0182 海用電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)格式的基礎(chǔ)上， 進(jìn)而 增加了 GPS 接收機(jī)輸出 部分 的內(nèi)容而完成。目前廣泛采用的 版本 是 版本。 目前 除了 早期 少數(shù)的 GPS 接收機(jī) 之 外，幾乎 現(xiàn)在 所有的 GPS接收機(jī) 都 采用了這一格式 標(biāo)準(zhǔn) 。 這個(gè) 協(xié)議是為了 將不同的 GPS 導(dǎo)航設(shè)備建立成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)RTCM 標(biāo)準(zhǔn)。其格式廣泛的使用，使 GPS 接收機(jī)模塊的互換性與通用性得到很大的提 高。目前， GPS 導(dǎo)航設(shè)備已使用統(tǒng)一的 RTCM 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 RTCM 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的格式輸出 語(yǔ)句 所 采用的是 ASCII 字符碼，包含了經(jīng)度、 緯度、 日期、速度、航向以及衛(wèi)星信號(hào) 等信息。 它的 串口通信參數(shù) 值默認(rèn) 為：數(shù)據(jù)位 =8bit, 波特率=9600bps； 開(kāi)始位 =1bit,沒(méi)有 奇偶校驗(yàn)位。 幀格式形 式 如 下 ： $aaccc,ddd,ddd,…,ddd*hhCRLF “$”——幀命令起始位； aaccc——地址域，前兩位為識(shí)別符，后三位為語(yǔ)句名； ddd…ddd ——數(shù)據(jù)； “*”——校驗(yàn)和 前綴； hh——校驗(yàn)和（ check sum）， $與 *之間所有 字符 ASCII 碼的校驗(yàn)和（各 字節(jié) 做異或運(yùn)算，得到校驗(yàn)和后，再轉(zhuǎn)換 16 進(jìn)制格式的 ASCII 字符）； CRLF——CR（ Carriage Return） + LF（ Line Feed）幀結(jié)束，回車(chē)和換行。 ㈠ 輸入語(yǔ)句 NMEA0183 輸入語(yǔ)句是指 GPS 接收模塊可以接收的的語(yǔ)句。輸入語(yǔ)句包括初始位置，時(shí)間，秒脈沖狀態(tài)，差分模式， NMEA 輸出間隔等設(shè)置信息。這些語(yǔ)句是 GPS 接收機(jī)可以接收的語(yǔ)句。一般情況下初始化信息語(yǔ)句為 PGRMI. $GPRMI， 1,2,3,4,5,6,7*hhCRLF 1緯度 (度分 )格式（前面的 0 也將被傳輸）； 2經(jīng)度半球 N（北半球）或 S(南半球 )； 3經(jīng)度 （度分）格式（前面的 0 也將被傳輸）； 4經(jīng)度半球 E（東經(jīng)）或 W（西經(jīng)）； 5UTC 日期， ddmmyy（日月年）格式； 6UTC 時(shí)間， hhmmss（時(shí)分秒）格式； 7接收機(jī)命令， A=自動(dòng)定位， R=機(jī)器重新啟動(dòng)。 ㈡ 輸出語(yǔ)句 SiRF StarII 的輸出語(yǔ)句有十余種 ,其主要語(yǔ)句有 GPALM（歷書(shū)數(shù)據(jù)）、 GPGGA(GPS 標(biāo)準(zhǔn)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(yǔ)句 ,3D 速度信息）、 LCGLL、 LCVTG（ NMEA 標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)句）等。可通過(guò) GPS 串口調(diào)試軟件發(fā)送相應(yīng)的命令語(yǔ)句給 SiRF Star II 芯片，此后芯片會(huì)根據(jù)命令語(yǔ)句設(shè)置參數(shù) 幾種常用的數(shù)據(jù)格式如下： (1)GPS 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（ GFGGA），其結(jié)構(gòu)為： $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14*15CRLF 1UTC 時(shí)間，格式為 ； 2緯度，格式為 （前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ) 0）； 3緯度半球， N 或 S（北緯或南緯）； 4經(jīng)度，格式為 （前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ) 0）； 5經(jīng)度半球， E 或 W（東經(jīng)或西經(jīng)）； 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 50 頁(yè) 6定位質(zhì)量指示， 0=定位無(wú)效， 1=定位有效； 7使用衛(wèi)星數(shù)量，從 00 到 12（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ) 0）； 8水平精確度， 到 ； 9天線離海平面的高度， 到 米； 10高度單位， M 表示單位米； 11大地橢球面相對(duì)海平面的高度， 到 米； 12高度單位， M 表示單位米 13差分 GPS 數(shù)據(jù)期限（ RTCM SC104），最后設(shè)立 RTCM 傳送的秒數(shù)量； 14差分參考基站標(biāo)號(hào)，從 0000 到 1023（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ) 0）； 15校驗(yàn)和。 （ 2）可視衛(wèi)星狀態(tài)輸出語(yǔ)句（ GPGSV），其結(jié)構(gòu)為： $GPGSV,1,2,3,4,5,6,7,...,4,5,6,7*8CRLF 1總的 GSV 語(yǔ)句電文數(shù)； 2當(dāng)前 GSV 語(yǔ)句號(hào)； 3可視衛(wèi)星總數(shù)， 00 至 12； 4衛(wèi)星編號(hào)， 01 至 32； 5衛(wèi)星仰角， 00 至 90 度； 6衛(wèi)星方位角， 000 至 359 度 ,實(shí)際值； 7信噪比（ C/No）， 00 至 99dB；無(wú)表未接收到訊號(hào)； 8校驗(yàn)和。 （ 3）推薦最小 GPS/TRANSIT 數(shù)據(jù)（ GPRMC），其結(jié)構(gòu)為： $GPRMC,1,2,2,4,5,6,7,8,9,10,11， 12*hhCRLF 其中 “GP”為交談識(shí)別符 ； “RMC”為語(yǔ)句識(shí)別符； “hh”為校驗(yàn)和，其代表了 “$”與 “*”之間所有字符的按位異或值（不包括這兩個(gè)字符）。 $GPRMC 語(yǔ)句數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容為： 1定位點(diǎn)的協(xié)調(diào)世界時(shí)間（ UTC）， hhmmss（時(shí)分秒）格式； 2定位狀態(tài)， A＝有效定位， V＝無(wú)效定位； 3定位點(diǎn)緯度， （度分）格式； 4緯度半球， N（北半球）或 S（南半球）； 5定位點(diǎn)經(jīng)度， （度分）格式 。 6經(jīng)度半球， E（東經(jīng)）或 W（西經(jīng)）； 7地面速率， ～ 節(jié)； 8地 面航向， ～ 度； 9UTC 日期， ddmmyy（日月年）格式； 10磁偏角， ～ 180 度； 11磁偏角方向， E（東）或 W（西）； 12工作模式： A=自主， D=差分， E=評(píng)估， N=數(shù)據(jù)無(wú)效 。 GPS 定位系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 ㈠ 8051 開(kāi)發(fā)工具 Keil uVision2是美國(guó) Keil Software公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng) C 語(yǔ)言的語(yǔ)法來(lái)開(kāi)發(fā)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上 有明顯的優(yōu)勢(shì)，它還能嵌入?yún)R編，您可以在關(guān)鍵的位置嵌入。 KeilC51 標(biāo)準(zhǔn) C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了 C 語(yǔ)言環(huán)境 ,同時(shí)保留了匯編代碼高效 ,快速的特點(diǎn)。 C51 編譯器功能的不斷增強(qiáng)，使我們可以更加貼近 CPU 本身及其他的衍生品。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包括：編陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 50 頁(yè) 譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。 uVision2 IDE 可為它們提供單一而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。 Keil uVision2 與同類(lèi)開(kāi)發(fā)環(huán)境具有以下優(yōu)點(diǎn)： (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(chǔ)器、記時(shí)器、程序時(shí)效分析、數(shù)據(jù)時(shí)效分析、硬件測(cè)試儀、事件觸發(fā)器； (3)所有類(lèi)型的單片機(jī)集成在一個(gè)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(xiàng)目管理； (5)支持點(diǎn)屏功能 ,直接點(diǎn)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(lèi)型； (7)樹(shù)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(cuò)誤指令定位。 ㈡ uVision2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 ⑴ 項(xiàng)目管理 工程（ project）是由源文件、開(kāi)發(fā)工具選項(xiàng)以及編程說(shuō)明三部分組成的。一個(gè)單一的uVision2 工程能夠產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)程序。產(chǎn)生目標(biāo)程序的源文件構(gòu)成 “組 ”。開(kāi)發(fā)工具選項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)目標(biāo)，組或單個(gè)文件。 uVision2 包含一個(gè)器件數(shù)據(jù)庫(kù) (device database)，可以自動(dòng)設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項(xiàng)，來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)充分利用特定 微控制器的要求。此數(shù)據(jù)庫(kù)包含：片上存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備 的信息，擴(kuò)展數(shù)據(jù)指針 (extra data pointer)或者加速器 (mathaccelerator)的特性。uVision2 可以為片外存儲(chǔ)器產(chǎn)生必要的連接選項(xiàng)：確定起始地址和規(guī)模。 ⑵ 集成功能 uVision2 的強(qiáng)大功能有助于用戶(hù)按期完工。集成源極瀏覽器利用符號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)使用戶(hù)可以快速瀏覽源文件。用詳細(xì)的符號(hào)信息來(lái)優(yōu)化用戶(hù)變數(shù)存儲(chǔ)器； 文件尋找功能：在