【正文】 跳線組 (JP2), 分別定義為 ABCDE ，跳線開路 ( 不插短路器 )為 1 跳線短路 (插入短路器 )為 0 ，則跳線組的定義如下： 序號(hào) A，設(shè)置控制， A=0，為設(shè)置狀態(tài)， A=1，為通信狀態(tài) 序號(hào) B，速率選擇 序號(hào) C，速率選擇， BC=00，為 1200bps； BC=10，為 2400bps； BC=01， 為 4800Bit/s， BC=11，為 9600Bit/s 序號(hào) D，串口 2選擇， D=0。 采用單片射頻集成電路及高性能單片處理器 , 外圍電路少，可靠性高，故障率低 , 適合于嵌入式裝配。 11. 智能數(shù)據(jù)控制，用戶無(wú)需編制多余的程序 即使是半雙工通信，用戶也無(wú)需編制多余的程序，只要從接口收 / 發(fā)數(shù)據(jù)即可，其它如空中收 / 發(fā)轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)連接，控制等操作， FT55 型無(wú)線串口通信模塊能夠自動(dòng)完成。 第 4章 17 10. 高速無(wú)線通訊和大的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。 9. 休眠功能。 8. 提供三種用戶接口方式。 7. 高抗干擾能力和低誤碼率。 提供透明的數(shù)據(jù)接口，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議。 在視距情況下，天線高度 2 米，天線增益 3dBi,可靠傳輸離距 35 0 0m （ BER=103 / 96 00bps ）。 半雙工無(wú)線通信 ， 實(shí)時(shí)收發(fā)通信。 FT55 型微功率 ISM 全波段無(wú)線通信模塊各種規(guī)格，均能 提供多個(gè)信道通信，可以滿足用戶在全世界各個(gè)國(guó)家和地區(qū)都能選用符合當(dāng)?shù)責(zé)o線電通信管理要求的頻率點(diǎn) 。載頻頻率在 80650 MHz ， 862950MHz 范圍內(nèi)，除標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品以外，用戶可選訂制。 VCC 電源正極 Gnd 電源負(fù)極，接地 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)中使用的單片機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，其中詳細(xì)說(shuō)明了要使用的主要功能和引 腳。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳是外部時(shí)鐘源的輸入端 XTAL2 內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器的輸出端，接外部晶振的另一端。當(dāng) P2口作為輸入 /輸出口時(shí)， P2是一個(gè) 8位準(zhǔn)雙向口。 [0] 、 ADC 輸入通道 0 、 獨(dú)立波特率發(fā)生器的時(shí)鐘輸出可通過(guò)設(shè)置 WAKE_CLKO[2]位 /BRTCLKO將該管腳配置為CLKOUT2 。當(dāng) P0口作為輸入 /輸出口時(shí)， P0是一個(gè) 8位準(zhǔn)雙向口，內(nèi)部有弱上燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 拉電阻，無(wú)需外接上拉電阻。 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)對(duì)全球定位系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單而概括的介紹，其次就是對(duì) GPS接 收模塊 UBLOX4T 進(jìn)行了硬件方面的介紹。 ATR0601 采用 兆赫模擬 UE 與一個(gè)單一的中頻采樣計(jì)劃， 兆赫的頻率，采樣和 MHz 的中頻產(chǎn)生的數(shù)字。小部分是射頻部分，較大的部分包含基帶。 RF 輸入可直接上針外， UBLOX4T GPS 模塊的 SMT 焊，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)取放設(shè)備處理。 3 毫米（ ? 120mil）和小尺寸的高度，使得 GPS 空間要求嚴(yán)格的應(yīng)用的理想解決方案。 第 2章 11 接收機(jī)介紹概述 UBLOX4T GPS 模塊是一個(gè)自足的全球定位 系統(tǒng)（ GPS）接收器。他們來(lái)與 TCXO晶體和一個(gè)特殊的固件，這是提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息，哪怕只是一星勒衛(wèi)星信號(hào)可用。它們包括更精確的時(shí)基（ TCXO）和額外的軟件，可提供高達(dá) 10D B 附加的敏感性，這允許這些具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中使用的接收機(jī)。他們代表了優(yōu)良的仲裁協(xié)議之間的低成本和高性能，這使得他們的理想選擇對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用程序。 LEA和 NEO模塊提供了一個(gè)集成的 USB端口?？梢宰鞒龈嗟呐渲猛ㄟ^(guò)在 SerialPort和存儲(chǔ)到電池備份 RAM。 組態(tài) UBLOX4T接收機(jī)是高度可配置可編 程接收器允許客戶配置和存儲(chǔ)固件升級(jí)到非易失性存儲(chǔ)器（ Flash）。航位推算接收機(jī)針對(duì)汽車應(yīng)用，這需要結(jié)合精度高的覆蓋率達(dá)到 100％。GPS接收器的目的是在最大的覆蓋范圍要求的應(yīng)用。 導(dǎo)航 S的性能 / GPS技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)的 GPS接收機(jī)提供最高的可靠性。 ?不同 的感光度設(shè)置允許采集性能優(yōu)化解捷思銳的用戶要求訂做。天線開路檢測(cè)離子可選的。 天線 ?UBLOX4T接收機(jī)支持不同的技術(shù)和形狀的主動(dòng)和被動(dòng)天線。 耗電量 ?UBLOX4T的優(yōu)化的連續(xù)供電模式下運(yùn)行。如果情況特殊，需要從其他幀獲取數(shù)據(jù)，處理方法與之也是完全類 UBLOX4T 模塊硬件介紹 UBLOX4T芯片實(shí)物圖 原理圖中封裝圖及引腳標(biāo)注 第 2章 9 UBLOX4T主芯片尺寸及引腳 所有 UBLOX4T產(chǎn)品上運(yùn)行相同的 GPS引擎。這些幀頭標(biāo)識(shí)了后續(xù)幀內(nèi)數(shù)據(jù)的組成結(jié)構(gòu)，各幀均以回車符和換行符作為幀尾標(biāo)識(shí)一幀的結(jié)束。同其他通訊協(xié)議類似，對(duì) GPS 進(jìn)行信息提取必須首先明確其幀結(jié)構(gòu)，然后才能根據(jù)其結(jié)構(gòu)完成對(duì)各定位信息的提取。前面的代碼只負(fù)責(zé)從串口接收數(shù)據(jù)并將其放置于緩存，在沒有進(jìn)一步處理之前緩存中是一長(zhǎng)串字節(jié)流，這些信息在沒有經(jīng)過(guò)分類提取之前是無(wú)法加以利用的。 GPS 定位的基本原理 GPS 定位技術(shù)的基本原理是采用測(cè)量學(xué)中通用的測(cè)距交會(huì)方法． GPS 接收機(jī)在某一時(shí)刻接收到 4 顆以上的 GPS 衛(wèi)星信號(hào)導(dǎo)航電文 , 通過(guò)變頻、放大、 濾波等一系列處理過(guò)程 ,實(shí)現(xiàn)對(duì) GPS 衛(wèi)星號(hào)的跟蹤、鎖定、測(cè)量 ,從而產(chǎn)生計(jì)算位置的數(shù)據(jù)信息 (包括 :緯度、經(jīng)度、高度、速度、日期、時(shí)間、航向、衛(wèi)星狀況等 ),經(jīng)由 I/O 口輸出串行數(shù)據(jù)． GPS 接收機(jī)的定位流程 1． 搜索可用衛(wèi)星，接收衛(wèi)星信號(hào)，與衛(wèi)星信號(hào)同步，提取導(dǎo)航電文信息； 2． 從導(dǎo)航電文中獲取計(jì)算位置所需的 信息，這些信息應(yīng)該包括時(shí)鐘信息和星歷等數(shù)據(jù)； 3． 計(jì)算衛(wèi)星的準(zhǔn)確位置，這包括計(jì)算衛(wèi)星的高度和方位角，從而進(jìn)行必要的對(duì)流層校正； 4．計(jì)算偽距，并進(jìn)行電離層校正等； 5．重復(fù)上述過(guò)程，對(duì)所有可用衛(wèi)星進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算； 6．進(jìn)行其他必要的校正，例如根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)到達(dá) GPS 接收機(jī)的時(shí)間，校正地球旋轉(zhuǎn)所造成的衛(wèi)星位置的偏差； 第 2章 7 7．根據(jù)定位原理，計(jì)算出 GPS 接收機(jī)的初始位置，并將其轉(zhuǎn)換成所需的坐標(biāo)格式進(jìn)行顯示或輸出； 8．加入閏秒和 UTC（標(biāo)準(zhǔn)世界時(shí)）時(shí)間補(bǔ)償計(jì)算當(dāng)前精確的時(shí)間； 9．分析可用衛(wèi)星的信息，計(jì)算最好的 DOP(Dilution of Precision)，進(jìn)行選星，并計(jì)算和修正 GPS 接收機(jī)的位置，給出 GPS 接收機(jī)的三維坐標(biāo)和準(zhǔn)確的時(shí)間信息。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 2021 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 。 事實(shí)上，接收機(jī)往往可以鎖住 4顆以上的衛(wèi)星，這時(shí)，接收機(jī)可按衛(wèi)星燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 的星座分布分成若干組，每組 4 顆，然后通過(guò)算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。 由于衛(wèi)星的位置精確可知，在 GPS 觀測(cè)中，我們可得到衛(wèi) 星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用 3 顆衛(wèi)星，就可以組成 3個(gè)方程式，解出觀測(cè)點(diǎn)的位置 (X,Y,Z)。 全球定位系統(tǒng)的主要特點(diǎn)： (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年來(lái)的發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星，到開發(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)覆蓋律達(dá)到了 98％的 GPS 工作星座它由 9 顆 Block2 衛(wèi)星和 15 顆 Block2A衛(wèi)星組成。 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始。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全 球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國(guó)獨(dú)霸全球戰(zhàn)略的重要組成。基本參數(shù)：不同 GPS數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送給單片機(jī)，在 PPS/TTL控制下，按一定延時(shí)時(shí)間，有規(guī)律發(fā)送出去。 STC12C5A60S2單片機(jī) 因其自身的優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于要求使用雙串口場(chǎng)合 ，但是還存在著自身的一些缺點(diǎn)。區(qū)別于誤差較大、精度較低的民用標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)，軍方使用的是精密定位服務(wù)。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 在軍事領(lǐng)域， GPS 也已從當(dāng)初的為軍艦、飛機(jī)、戰(zhàn)車、地面作戰(zhàn)人員等提供全天候、連 續(xù)實(shí)時(shí)、高精度的定位導(dǎo)航，擴(kuò)展到成為目前精確制導(dǎo)武器復(fù)合制導(dǎo)的一種重要技術(shù)手段。在日常生活中， GPS 還可用于人身受到攻擊危險(xiǎn)時(shí)的報(bào)警，特殊病人、少年兒童的監(jiān)護(hù)與救助，生活中遇到各種困難時(shí)的求助等。例如船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引 水，飛機(jī)航路引導(dǎo)和進(jìn)場(chǎng)降落，汽車自主導(dǎo)航定位，地面車輛跟蹤和城市智能交通管理等。它可以在全球范圍內(nèi)全天候、實(shí)時(shí)地提供精確時(shí)間及船舶、汽車或飛機(jī)的位置（經(jīng)緯度）、速度和方向，并可以在電子地圖上給出航跡和直觀地指出自己在地圖上所處的位置。 研究主要成果 GPS 是一種最先進(jìn)的以覆蓋全球的 24 顆衛(wèi)星網(wǎng)為基礎(chǔ)的無(wú)線電定位導(dǎo)航系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)主要是基于 STC12C5A60S2 單片機(jī) GPS 信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用于海上 GPS 信號(hào)采集及處理。還需要一個(gè)重要的模塊就是 FT55 系列 100 0 mW 工業(yè)級(jí)無(wú)線串口通信模塊。它所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)是其他導(dǎo)航設(shè)備所無(wú)法比擬地。 第 1章 3 課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 全球定位系統(tǒng) (GPS)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)。這個(gè)題目是我在北京公司實(shí)習(xí)期間的公司項(xiàng)目，雖說(shuō)目前的 GPS 數(shù)據(jù)接收和發(fā)送都比較成熟，但是對(duì)于我本人來(lái)說(shuō)還 是第一次接觸，我覺得是一次很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)，也是一次學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，公司項(xiàng)目主要是對(duì) STC12C5A60S2 內(nèi)部的程序編寫，以及各個(gè)組件的硬件集成。 本設(shè)計(jì)主要是基于 STC12C5A60S2 單片機(jī) GPS 信號(hào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用于海上 GPS 信號(hào)采集及處理。它所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)是其他導(dǎo)航設(shè)備所無(wú)法比擬地。 選題意義和依據(jù) 全球定位系統(tǒng) (GPS)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)。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 技術(shù)的航空應(yīng)用 民航飛機(jī)的在途自主導(dǎo)航；飛機(jī)精密著陸；飛機(jī)空中加油 控制；飛機(jī)編隊(duì)飛行的安全保護(hù)；航空援救的搜索和定點(diǎn)測(cè)量；機(jī)載地球物理勘探；飛機(jī)探測(cè)災(zāi)區(qū)大小和標(biāo)定測(cè)量；攝影和遙感飛機(jī)的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測(cè)量。 技術(shù)的陸地應(yīng)用 各種車輛的行駛狀態(tài)監(jiān)控；旅游者或旅游車的景點(diǎn)導(dǎo)游；應(yīng)急車輛（如公安、急救車等）的快速引導(dǎo)行駛；高精度時(shí)間比對(duì)和頻率控制；大氣物理觀測(cè)；地球物理資源勘探；工程建設(shè)的施工放樣測(cè)量；大型建筑和煤氣田的沉降檢測(cè)；板內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和地殼形變測(cè)量；陸地以及海洋大地測(cè)量基準(zhǔn)的測(cè)定；工程、區(qū)域、國(guó)家等各種類型大地測(cè)量控制網(wǎng)的測(cè)量和建設(shè)；請(qǐng)求救援在途實(shí)時(shí)報(bào)告；引導(dǎo)盲人行走；平整路面的實(shí)時(shí)監(jiān)控，精細(xì)農(nóng)業(yè)。不僅如此，GPS 衛(wèi)星的入軌運(yùn)行，還為大地測(cè)量學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)、地球物理學(xué)、天體力學(xué)、載人航天學(xué)、全球海洋學(xué)和全球氣象學(xué)提供了一種高精度、 全天時(shí)、全天候的測(cè)量新技術(shù)。陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要持有一種能夠接收、跟蹤、變換和測(cè)量 GPS 信號(hào)的接收機(jī)，就可以全天時(shí)、全天候和全球性地測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體的七維狀態(tài)參數(shù)和三維狀態(tài)參數(shù)。 關(guān)鍵詞 GPS,STC12C5A60S2 單片機(jī)，無(wú)線電臺(tái) Abstract II Abstract Global Positioning System (GPS) developed by the . Department of Defense, an advanced radio navigation system. The system is capable allweather, full range of air, sea and land users to provide continuous, highprecision threedimensional coordinates, threedimensional velocity and time information. It has many advantages other naviga