【正文】 也是公頭的，因此需要一根母對(duì)母的串口線來(lái)連接 GPS 與電腦） 沒(méi)有小板的話也可使用帶下載功能的 51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板代替，方法如下： 由于 51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板下載電路是通過(guò) RS232 轉(zhuǎn) TTL 的 MAX232（或者是 STC232）芯片或者是 USB 轉(zhuǎn) TTL 的 PL2303 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的，因此可以借用該 電路實(shí)現(xiàn) GPS 與電腦的通信。 拔下開(kāi)發(fā)板電源線，并取下單片機(jī)。 20 使用 軟件通過(guò)電腦測(cè)試 GPS 。 19 ，這個(gè)位有兩種值‘ N’ （北緯）和‘ S’ （南緯） ，這個(gè)位有兩種值‘ E’ （東經(jīng)）和‘ W’ （西經(jīng)） ， 這個(gè)速率值是 海里 /時(shí)， 單位是節(jié)， 要把它轉(zhuǎn)換成千米 /時(shí)， 根據(jù)： 1 海里 = 公里，把得到的速率乘以 。 ，在接收到有效數(shù)據(jù)前，這個(gè)位是‘ V’ ，后面的數(shù)據(jù)都為空，接到有效 數(shù)據(jù)后，這個(gè)位是‘ A’ ，后面才開(kāi)始有數(shù)據(jù)。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(jiàn)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?yàn)楹竺娼榻B的 51 單片機(jī)程序只解析 了這兩個(gè)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(lái)， 但是要考慮 單片機(jī)的運(yùn)行速率， 因?yàn)? GPS 對(duì)單片機(jī)的串行輸入會(huì)使單片機(jī)產(chǎn)生很多的串行中 斷單片機(jī)要花很多時(shí)間處理。 硬件電路設(shè)計(jì) 如圖 。 OLED 液晶顯示模塊引腳 如圖 所示。但 OLED 屏幕卻具備了許多 LCD 不可比擬 的優(yōu)勢(shì)。 表 SiRF Star II 主要 特征 SiRF Star II 特 點(diǎn) 功 能 用 處 信號(hào)捕捉 從有遮擋地區(qū)走出時(shí)快速重捕衛(wèi)星信號(hào) 在遮擋環(huán)境下提供更多的定位結(jié)果 信號(hào)跟蹤 跟蹤弱信號(hào)比正常信號(hào)信 改善信號(hào)可利用性，在信號(hào) 14 噪比低 20dB 衰減嚴(yán)重的地方也可定位 單衛(wèi)星定位 在短暫的僅能收到一顆衛(wèi)星的情況下定位 在信號(hào)阻塞的地區(qū)也可定位，適于車載 GPS 多級(jí) 消除 誤差 減小 GPS 反射徑帶來(lái)的誤差 使 GPS 定位準(zhǔn)確度提高到5m 差分 GPS 周期（大約 30 分鐘）更新星歷和修正時(shí)間 功率幾乎變成了以前的20%，增加使用時(shí)間 功率 分配 1s內(nèi)有 800ms 的時(shí)間接收機(jī)不工作， 僅僅有 200ms 的時(shí)間用于重捕、跟蹤、定位 工作在不想頻繁給出定位結(jié)果的情況下，節(jié)省功耗 OLED 液晶顯示模塊介紹 (1) OLED 液晶顯示模塊概述 OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管（ Organic LightEmitting Diode） ，又稱為有機(jī)電激光 顯示（ Organic Electroluminesence Display, OELD） 。 將 IF 濾波器集成到射頻芯片內(nèi)而無(wú)需新增外部濾波器 , 從而進(jìn)一步降低了元件的數(shù)目并增加了可靠性。 SiRF Star II 除增加了中央處理器和衛(wèi)星信號(hào)追蹤引擎 , SiRF Star II在芯片組中集成了兆位存儲(chǔ)器 (DRAM) , 這個(gè) 是其它同類產(chǎn)品的八倍。 GRF2i 主要由片內(nèi)壓控振蕩器和基準(zhǔn)振蕩器、集成中頻濾波器 (IF)、集成 LNA 和數(shù)字接口等組成。 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。 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(gè)模塊的可靠性。 該 模塊具有 12 通道并行接收能力，所接收的 GPS 信號(hào)屬于民用頻段的 L1 信號(hào) （ ） ，在沒(méi)有 SA干擾的情況下平均定位誤差為 10 米，動(dòng)態(tài)速度誤差為 米 /秒，信號(hào)靈敏度達(dá)到 －142dBm，冷啟動(dòng)定位時(shí)間為 42 秒，熱啟動(dòng)時(shí)間為 38 秒，重新定位時(shí)間僅僅需要 8 秒。 12 SiRF Star II GPS 信號(hào)接收模塊 該設(shè)計(jì)中 GPS 信號(hào)接收模塊所選用的是 SiRF Star II GPS 接收模塊，該模塊是由美國(guó)瑟孚科技有限公司所生產(chǎn)。 整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效 時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期 (即二個(gè)機(jī)器周期 )以上。 除 PC 之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有 影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 所示。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。 外部方式的時(shí)鐘電路如圖 （ b） 所示， RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。 STC89C516RD+主要功能 如表 所示。 (4) 可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） ： 10 STC89C516RD+單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別 為 P0、 P P P3 口，每個(gè)口有 8 根引腳 ，共 32 根。 (2) 外接晶振引腳（ 2 根） ： XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 ； XTAL2(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 。 該器件采用 ATMEL 高 密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51 指令集和輸出管腳相兼容 [4]。其大體結(jié)構(gòu)框圖如 圖 所示。 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(guò)來(lái)的導(dǎo)航電文后，經(jīng)過(guò)片內(nèi)程序的識(shí)別篩選，將篩選出來(lái) 的導(dǎo)航電文送到顯示模塊，并且最后通過(guò)液晶顯示器按照要求 顯示出來(lái)。它接收 天線獲取的衛(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)量定位。 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 OLED液晶顯示模塊的電源電路和顯示電路。 單片機(jī)系統(tǒng)：本次設(shè)計(jì)使 用 51 單片機(jī)作為微處理器，控制 GPS 數(shù)據(jù)的讀取和傳輸過(guò)程。在這里使用常見(jiàn)的 MCS51 型單片機(jī)作為處理器，利用 MCS51 單片機(jī)的串行接口接收 SiRF Star II GPS信號(hào)接收模塊 輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過(guò)軟件方法篩選出其中有用的定位數(shù)據(jù)，最后通過(guò)單片機(jī)的并行接口輸出至液晶顯示模塊顯示的方案。 GPS 接收模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。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)算出天線位置。 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(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、儲(chǔ)存器等組成。并且在經(jīng)過(guò)大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)后價(jià)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(gòu)買到。 第一種方案是選擇 GPS 接收芯片然后再根據(jù)芯片設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)外圍電路和安裝天線等，選擇這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是可以掌握到 GPS 接收部分的電路設(shè)計(jì)技術(shù)，但是這個(gè)方案的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，首先實(shí)現(xiàn)的難度較大 ， 不容易成功，其次由于 GPS 接 收芯片一般都是廠商直接供貨，單獨(dú)采購(gòu)價(jià)格會(huì)很高。 GPS 信號(hào)接收 方案 選擇 要實(shí)現(xiàn)在液晶顯示器上顯示出接收到的 GPS 數(shù)據(jù) 信息，首先要實(shí)現(xiàn) GPS 信號(hào)的接收。接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。美國(guó)政府宣布 從 2020 年起 ，在保證美國(guó)國(guó)家安全不受威脅的前提下，取消 SA 政策， GPS 民用信號(hào)精度在全球 5 范圍內(nèi)得到改善，利用 C/A 碼進(jìn)行單點(diǎn)定位的精度由 100 米提高到 20 米 ?？紤]到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)際上有 4 個(gè)未知數(shù)， X、 Y、 Z和鐘差，因而需要引入第 4 顆衛(wèi)星，形成 4 個(gè)方程式進(jìn)行 求解，從而得到觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。只要有 4 顆衛(wèi)星的定位信息， GPS 接收機(jī)就能向用戶提供三維坐標(biāo)、時(shí)間及移動(dòng)速度等信息參數(shù)。 4 圖 Block2 衛(wèi)星圖 全球定位系統(tǒng) 有很多特點(diǎn)，其 主要特點(diǎn) 如下 ： (1) 全天候； (2) 全球覆蓋； (3) 三維定速定時(shí)高精度； (4) 快速省時(shí)高效率 ； (5) 應(yīng)用廣泛多功能。 GPS 系統(tǒng)經(jīng)過(guò) 16 年 的發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星，到開(kāi)發(fā) GPS 信號(hào)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(hào)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。 圖 GPS 全球定位系統(tǒng) 組成 1978 年 2 月 22 日，第一顆 GPS 試驗(yàn)衛(wèi)星的發(fā)射成功，標(biāo)志著工程研制階段的開(kāi)始。 (3) 用戶裝置部分，主要由 GPS 接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成 [3]。 全球定位系統(tǒng)由三部分構(gòu)成： (1) 地面控制部分，由主控站 (負(fù)責(zé)管理、協(xié)調(diào)整個(gè)地面控制系統(tǒng)的工作 )、地面天線 (在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入尋電文 )、監(jiān)測(cè)站 (數(shù)據(jù)自動(dòng)收集中心 )和通訊輔助系統(tǒng) (數(shù)據(jù)傳輸 )組成 。 3 第二章 GPS 定位信息顯示 系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì) GPS 全球定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介 全球定位系統(tǒng) (GPS)是本世紀(jì) 70 年代由美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 論文主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 是在 GPS 和單片機(jī)的理論知識(shí)基礎(chǔ)上，選擇合適的單片機(jī)提取 GPS 接收 模塊 接收 的數(shù)據(jù)并且由液晶顯示模塊顯示接收的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在世面上已經(jīng)有許多基于 GPS 接收模塊所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品， 如 GPS 手持機(jī)、車載 GPS 導(dǎo)航儀等等，雖然其功能強(qiáng)大，但價(jià)格 相對(duì)而言 比較昂貴，而且對(duì)于普通應(yīng)用 沒(méi)有必要。 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(shí)時(shí)軌道測(cè) 2 量；衛(wèi)星入軌和衛(wèi)星回收的實(shí)時(shí)點(diǎn)位測(cè)量；載入航天器的在軌防護(hù)探測(cè)；星載 GPS 的遮掩天體大小和大氣參數(shù)測(cè)量；對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的七維狀態(tài)參數(shù)和三維 狀 態(tài)參數(shù)測(cè)量 [2]。 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(cè)定；遠(yuǎn)洋船隊(duì)在途中航行的實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)測(cè)；內(nèi)河船只的實(shí)時(shí)調(diào)度和自主導(dǎo)航測(cè)量；海洋救援的搜索和定點(diǎn)測(cè)量；遠(yuǎn)洋漁船的結(jié)隊(duì)航行和作業(yè)調(diào)度；海洋油氣平臺(tái)的就位和復(fù)位測(cè)定；海底沉船位置的精確探測(cè)；海底管道鋪設(shè)測(cè)量；海岸地球物理勘探；水文測(cè)量；海底大地測(cè)量控制網(wǎng)的布測(cè)；海底地形的精細(xì)測(cè)量；船運(yùn)貨物失竊報(bào)警；凈化海洋；海洋糾紛或海損事故的定點(diǎn)測(cè)定；港口交通管制；海洋災(zāi)難檢測(cè) 等 ?？v觀現(xiàn)狀， GPS 技術(shù)有 如下 用途。其用途 之廣，影響之大，是 其他無(wú)線電接收 裝置都 望塵莫及的。 GPS 衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào)，是一種可供無(wú)數(shù)用戶共享的空間信息資源 [1]。 它 是一臺(tái)體積小巧、攜帶方便、可以獨(dú)立使用的全天候?qū)崟r(shí)的定位導(dǎo)航設(shè)備。 本 論文 詳細(xì)介紹了一種基于單片機(jī)、 GPS 接收模塊、 OLED 液晶 顯示 模塊 等器件的GPS 實(shí)時(shí)顯示功能的實(shí)現(xiàn)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫，不準(zhǔn)用徒手畫(huà) 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類 課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 III 基于單片機(jī)的 GPS 定位信息顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 中 文 摘 要 GPS 全球定位系統(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。 ：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書(shū)館被查閱。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出 重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示謝意。 jingdezheng University 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） B A C HE L OR D I SSE RTAT I ON 論文題目： 基于單片機(jī)的 GPS 定位信息顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) I 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論