【正文】 方位數(shù)據(jù)的采集,進(jìn)行相應(yīng)的信號處理，并通過單片機(jī)接口用總線的方式輸出至液晶顯示模塊顯示的功能。GPS 25 型OEM 板的數(shù)據(jù)輸入輸出格式采用美國海洋電子協(xié)會為海洋電子設(shè)備制定的NMEA一0183 標(biāo)準(zhǔn)格式。GPS 模塊有多種格式的輸出信息，這里我們采用$GPGRMC 語句，它輸出了基本的定位信息，可以滿足一般用戶的使用要求。用軟件編程對MCS51的串行口及定時器正確設(shè)置后,即可接收由OEM 板傳來的的定位數(shù)據(jù)。在海灣戰(zhàn)爭期之后, GPS開始走向民用研究及開發(fā)。GPS 由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機(jī)3大部分組成。用戶通過用戶設(shè)備接收GPS 衛(wèi)星信號，經(jīng)信號處理而獲得用戶位置（經(jīng)度、維度、高度）、速度等信息，從而實現(xiàn)利用GPS 進(jìn)行導(dǎo)航和定位的目的。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)、時間及移動速度等信息參數(shù)。目前, 世界市場上已經(jīng)出現(xiàn)了許多性能優(yōu)良的便攜式GPS 接收機(jī), 尤其是美國、日本一些公司的GPS 接收機(jī)已經(jīng)被廣泛使用在車載導(dǎo)航、大地測量、遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航等領(lǐng)域中。假設(shè)t時刻在地面待測點上安置GPS 接收機(jī)，可以測定GPS 信號到達(dá)接收機(jī)的時間△t再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定如下所示的四個方程式： （1） （2）（3） （4）上述四個方程式中待測點坐標(biāo)x、y、z 和為未知參數(shù)，其中:（i=4）；（i=4） 分別為衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星4 到接收機(jī)之間的距離；（i=4） 分別為衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星4 的信號到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時間。四個方程式中各個參數(shù)意義如下：、y、z 為待測點坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)；、（i =4） 分別為衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星4 在t 時刻的空間直角坐標(biāo)，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得；（i=4） 分別為衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星4 的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供；為接收機(jī)的鐘差。 GPS OEM 板組成結(jié)構(gòu)及原理GPSOEM 板是將GPS 接收機(jī)的主要部件做成大規(guī)模的集成電路片,并集成在一塊電路板上。用戶利用GPS OEM 板進(jìn)行二次硬件開發(fā)可研制成各種應(yīng)用的GPS 接收機(jī)。所以對于最終用戶來說,關(guān)注的重點是GPS接收機(jī)。GPS OEM 板內(nèi)部含有基本的GPS 信號接收和解算單元以及必要的輸入輸出接口，具有性能可靠、易于開發(fā)的特點，而且,僅數(shù)厘米的尺寸使其可以十分方便地與其他設(shè)備組合,適用于多種應(yīng)用場合,正越來越受到開發(fā)者的關(guān)注。GARMIN GPS 25LP 系列OEM 板采用全封閉方式，單一+5V 供電，內(nèi)置保護(hù)電池。GPS 25LP 系列OEM 。電源/數(shù)據(jù)口：單排12插針； 速度精度（m/s）：；定位時間（s）：冷啟動時間＜45；熱啟動時間＜15；重捕獲時間＜2；加速度限制(g)：6；功耗(W)：GPS 25LP OEM 。該GPS OEM 主要由變頻器、信號通道、存儲器、中央處理器和輸入輸出接口構(gòu)成。從而產(chǎn)生計算位置的數(shù)據(jù)信息（包含維度，經(jīng)度，高度，速度，日期，時間，航向，衛(wèi)星狀況等信息）。用戶通過微處理器的輸入輸出接口，采用異步串行通信方式與GPS OEM 板進(jìn)行信息交換。該OEM 板為12 通道的GPS 接收機(jī)，可以同時跟蹤多達(dá)12 顆的GPS 衛(wèi)星，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位。4 GPS 25LP系列OEM板的數(shù)據(jù)格式 GPS OEM板的竄口通信協(xié)議盡管目前市場上GPS OEM 板的型號眾多且功能各異，但它們輸出的GPS 定位信息大多都是串行數(shù)據(jù)，且采用美國國家海洋電子協(xié)會制定的NMEA0183 通信標(biāo)準(zhǔn)格式。傳輸速率可自定義。輸出數(shù)據(jù)格式初始化為NMEA0183格式，輸出波特率為4800 波特。通過一系列設(shè)定，輸出語句即向用戶提供相應(yīng)的定位數(shù)據(jù)。 輸入語句NMEA 0183 輸入語句是指GPS OEM 板可以接收的語句。這些語句是GPS 接收機(jī)可以有串口1 接受的于語句。該語句一般在初始位置和當(dāng)前實際位置的距離超過800 公里時使用，以加快定位速度。 輸出語句GPS OEM 板的輸出語句有十余種,以Garmin生產(chǎn)的GPS25LP 板為例, 其主要語句有GPALM（歷書數(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定義的語句,3D速度信息） 、LCGLL 、LCVTG（NMEA 標(biāo)準(zhǔn)語句）等。主要的輸出語句格式如下：（1） GPS標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（GGA）＄GPGGA , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ,6 , 7 , 8，9 ,M,10 ,M, 11 ,12*hh CR LF各數(shù)據(jù)區(qū)含義為:1 確定位置的世界協(xié)調(diào)時(UTC) 時間,格式為“時時分分秒秒”；2 緯度值,格式為“度度分分. 分分分分”(含前導(dǎo)0) ；3 所測緯度半球,格式為“N”或“S”(即北或南) ；4 經(jīng)度值,格式為“度度度分分. 分分分分”(含前導(dǎo)0) ；5 所測經(jīng)度半球,格式為“E”或“W”(即東或西) ；6 GPS 品質(zhì)標(biāo)識,0 = 不能定位,1 = 無差分定位,2 = 差分定位；7 定位所用衛(wèi)星數(shù)目,數(shù)值范圍00～12(含前導(dǎo)0) ；8 水平精度因子:數(shù)值范圍0. 5～99. 9 ；9 天線高度,數(shù)值范圍 9999. 9～99999. 9m；10 大地水準(zhǔn)面高度,數(shù)值范圍 999. 9～9999. 9 m；11 差分GPS 數(shù)據(jù)期,數(shù)值為從上一次有效的差分校正開始所經(jīng)歷的秒數(shù)(若無差分修正,則此項為空) ；12 差分站編號,數(shù)值范圍0000～1023 (含前導(dǎo)0 ,若無差分修正,則此項為空) 。(3)推薦最小GPS/TRANSIT數(shù)據(jù)（RMC）GPRMC語句包含時間、日期、方位、速度和磁偏角等信息，基本上可以滿足一般的導(dǎo)航需求。~ 176。~176。前面的0也將被傳輸） ；11磁偏角方向，E（東）或W（西） ；12工作模式，A=自主，D=差分，E=評估，N=無效。如果設(shè)置語句無錯，則GPS會響應(yīng)語句，否則返回語句將顯示當(dāng)前默認(rèn)值。5 GPS OEM 板與MCS51單片機(jī)的接口電路 單片機(jī)電路MCS–51 單片機(jī)是美國Intel 公司的產(chǎn)品, 也是國內(nèi)使用較早的單片機(jī)系列之一。將MCS 51 單片機(jī)作為處理器構(gòu)成的GPS 應(yīng)用系統(tǒng),具有體積小巧、使用靈活的特點,而且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能可以根據(jù)需求的不同進(jìn)行個性化配置,其性價比十分明顯。以典型的8051產(chǎn)品為例，它屬于8位高檔單片微機(jī), 擁有強(qiáng)大的指令集、多種尋址功能, 含有并行I/O 口和全雙工串行I/O口, 支持中斷操作和中斷優(yōu)先級, 直接指令級支持乘除和位運算操作。其中有兩條主電源引腳，2條外接晶體引腳，4條控制或與其他電源復(fù)用的引腳，32條I/O引腳。因此，單片機(jī)與OEM 板的通信線路很簡單，即將MCS 51單片機(jī)的串行口（引腳10，RXD和引腳11，TXD）與GPS25 LP 對應(yīng)的串行口進(jìn)行相應(yīng)連接即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。GPS 應(yīng)用統(tǒng)的軟硬件復(fù)雜程度依其應(yīng)用場合的不同而有極大的差異,對獲取來自O(shè)EM 板的信息要求也各不相同。要實現(xiàn)單片機(jī)的控制系統(tǒng)，還需要配備基本的外圍電路。這個脈沖是由單片機(jī)控制器中的時鐘電路發(fā)出的，用來產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時鐘信號。外部時鐘振蕩脈沖由XTAL2接入后直接送至內(nèi)部時鐘發(fā)生器，輸入端XTAL1接地。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路來實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘振蕩脈沖以上的高電平，單片機(jī)就能實現(xiàn)復(fù)位。因為GPS OEM 板的串口電平是符合RS232 標(biāo)準(zhǔn)的電平，而單片機(jī)串口采用的是TTL 電平，因此需要通過電平轉(zhuǎn)換才能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)接。該芯片內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，僅需外接幾個小電容和＋5V 電源便可工作，使用十分方便。引腳說明如下：R1IN、R2IN：兩路RS232 電平信號輸入 端，可接傳輸線；T1IN、T2IN：兩路TTL 電平輸入端，可接單片機(jī)的TXD 端；V+、V：分別經(jīng)電容接電源和地。需要注意的是，在使用時串行口的發(fā)送端和接收端必須對應(yīng)使用同一組，還要注意數(shù)據(jù)的傳輸方向，注意不要將輸入輸出接口接反。 單片機(jī)的信息接收和處理GPS 只要處于工作狀態(tài)就會源源不斷地把接收并計算出的GPS 導(dǎo)航定位信息通過串口傳送到單片機(jī)系統(tǒng)中。因此必須通過程序?qū)€人所需要的信息從接收到的字節(jié)流中提取出來，然后才能送到LCD 顯示，這樣才能做到一目了然。對GPS 信息進(jìn)行提取必須首先明確其幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)幀主要有幀頭，幀尾和幀內(nèi)數(shù)據(jù)組成。本文只需使用$PGRMC 信息，因此我們用軟件設(shè)置OEM 板只輸出$PGRMC 即可。在單片機(jī)串口收到信息后，首先判斷是否為語句引導(dǎo)頭＄，然后再接收信息內(nèi)容。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，由于GPS 輸出記錄中的ASCⅡ 碼字段位數(shù)可能隨著實際測量計算出的定位數(shù)據(jù)的不同而有所變化，因此在進(jìn)行識別，分解，解析記錄中個字段時必須以逗號分隔符，作為個字段的分割標(biāo)志，而不應(yīng)該一個字段的字符位數(shù)作為分割個字段的依據(jù)，否則將會導(dǎo)致嚴(yán)重的數(shù)據(jù)錯位。數(shù)據(jù)更新率為每秒一次。6 數(shù)據(jù)的控制與顯示 液晶模塊的工作特性液晶顯示器是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB 線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的器件。根據(jù)顯示方式和內(nèi)容的不同，液晶顯示模塊可以分為數(shù)顯液晶模塊，液晶點陣字符模塊和圖形點陣液晶模塊三種。因此不僅可以顯示字符，而且還可以顯示連續(xù)完整的圖形，是目前用于單片機(jī)中的現(xiàn)實信息量最大，功能最全面的一種顯示器。在本文的設(shè)計系統(tǒng)中，我們即采用型號為MGLS12032A 的圖形點陣液晶顯示模塊，其內(nèi)置SED 1520 控制驅(qū)動器（集行，列驅(qū)動器和控制器于一體），采用內(nèi)藏控制器直接進(jìn)行控制驅(qū)動方式。即將液晶模塊的數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線（P0 口）直接相連，液晶顯示的片選與控制引腳與單片機(jī)的高8 位地址線（P2 口）相連，這樣對液晶模塊的各種指令操作，實際上就是與相應(yīng)的控制地址交換數(shù)據(jù)。主要參數(shù)如下：點陣數(shù)：12032；點大?。?；模塊尺寸：；視頻尺寸：60；驅(qū)動方式：內(nèi)藏控制器驅(qū)動；電參數(shù)；(VCC=+，V0=10V)；引腳定義如下；Vcc：+5V 電源；V0：工作負(fù)電壓；Vcc 和V0 中間件滑動變阻器可以改變液晶屏的背景光亮度；GND：邏輯電源地；A0:數(shù)據(jù)/指令通道選擇；1 為選擇指令通道；0 為選擇數(shù)據(jù)通道；R/W：讀寫選擇信號；E1：控制器1 的讀寫使能；E2：控制器2 的讀寫使能；NC：空；D0D7：三態(tài)數(shù)據(jù)總線。74LS00、74LS04：由于LCD并沒