畢業(yè)設(shè)計-基于單片機的gps設(shè)計-在線瀏覽
2025-02-05 18:49本頁面
【正文】 接收模塊、 51 系列單片機、1602 液晶顯示屏等元件實現(xiàn)的 一臺 小體積 、 方便攜帶 、 能夠 獨立使用的實時定位導(dǎo)航 設(shè)備 。 本設(shè)計主要 研究 GPS 接收模塊與單片機的串行通信 ，分別從 硬 件和 軟件 兩 方面同步 GPS 的實時顯示 設(shè)計。 本 設(shè)計軟件方面 以單片機的匯編語言進(jìn)行 ， 編寫完成 程序 后， 用軟件 wave 進(jìn)行調(diào)試， 無誤后 在 Proteus 8軟件 進(jìn)行 單片機 嵌入 仿真 。陸地、海洋及空間上的無數(shù)用戶可以通過具有接收、跟蹤、變換和測量 GPS 導(dǎo)航定位信號功能的接收機就能夠隨時隨地共享 GPS 衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號，以此來計算 GPS 測量點七維狀態(tài)和三維狀態(tài)參數(shù)。 實時地顯示所在地的經(jīng)緯度和 UTC 標(biāo)準(zhǔn)時間是 GPS 設(shè)備的最基本功能，但要能實現(xiàn)這一功能，就要求設(shè)備最基本的能夠接收 GPS 信號并可以調(diào)制輸出。故基于這一背景，此設(shè)計制作了一款低成本的能夠滿足用戶對于 GPS 的一般需求的基于單片機的采集與顯 示定位信息的 GPS 手持設(shè)備。 GPS 信號 接收模塊 （ UBLOX NEO6M） 將收到的 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航電文調(diào)制解碼，轉(zhuǎn)換為 TTL 的電平 直接傳送給單片機串口。 荊楚理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（ 2021） 2 第 2 章 GPS 全球定位系統(tǒng)介紹與接收 GPS 定位信號方案 GPS 全球定位系統(tǒng)及 GPS 接收 模塊的研究 GPS 全球定位系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng) (GPS)是本世紀(jì) 70 年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。到 1994 年 3 月 ，歷時 20 多年的研究開發(fā)，耗資 300 億美元 ，布設(shè)完成的 24 顆 GPS 衛(wèi)星 組成的 星座全球覆蓋率 已 達(dá) 98%。 圖 2－ 1 構(gòu)成 GPS全球定位系統(tǒng) 的三大部分 全球定位系統(tǒng)的主要特點： ? 全天候； ? 全球覆 蓋； ? 定位精度高 ； ? 高效率： ? 應(yīng)用廣泛多功能。只需其中 4顆衛(wèi)星的信號， GSP 接收模塊就能給出三維坐標(biāo)，時間和移動速度等參數(shù) 因為已知 衛(wèi)星的位置精確，在 GPS 觀測 中，我們得 出 衛(wèi)星 與 GPS 接收設(shè)備 之間 的距離， 所以 觀測點的位置 (X,Y,Z)可以利用 3 顆衛(wèi)星組成三個方程式 根據(jù)三維坐標(biāo)中的距離公式 解出 。 GPS 接收模塊的研究 接收機的 關(guān)鍵部分是 GPS 接收模塊 ， 不同的接收模塊功能各不相同 ， 普通的接收模塊結(jié)構(gòu) 主要由低噪聲下變頻器、并行信號通道、 CPU、儲存器等組成。 得到了 衛(wèi)星的位置信息和信號傳播時間 便可 計算出天線 所在的 位置。 荊楚理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（ 2021） 4 圖 2－ 2 GPS接收模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) 接收 GPS 定位信號方案 只有先完成接收和調(diào)制好 GPS 信號后，才能將接收到的 GPS 地理信息顯示在液晶顯示屏上。 方案一：選用 GPS 芯片，基于芯片設(shè)計 GPS 接收模塊接收定位信號，然后在基于設(shè)計的接收模塊完成本設(shè)計。 選用方案一的話可以使我們掌握 GPS 接收模塊的部分技術(shù)，但是難度較大不易實現(xiàn)，方案二的成品模塊很容易在市面上買到，比較容易實現(xiàn)。 前置放大 低噪聲 下變頻器 并行信號 通道 本振 CPU RAM ROM 天線 GPS 接收模塊 荊楚理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（ 2021） 5 第 3 章 基于單片機的 GPS 硬件設(shè)計 基于單片機的 GPS硬件總體結(jié)構(gòu) 根據(jù)總體設(shè)計方案，該基于單片機的 GPS 硬件設(shè)計主要 四部分構(gòu)成 : ① 由 GPS 信號接收部分（ UBLOX NEO6M 信號接收模塊） 。 ③ 顯示部分（ 1602LCD 液晶顯示模塊） 。 圖 3－ 1基 于單片機的 GPS硬件總體結(jié)構(gòu)框圖 GPS 信號 GPS 信號接收模塊 AT89C51 1602 液晶顯示模塊 電源 荊楚理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（ 2021） 6 基于單片機的 GPS 設(shè)計硬件部分介紹 AT89C51 微處理器主要性能 在本次設(shè)計中，采用微控制器 為 AT89C51單片機 ， 其小體積 、 結(jié)構(gòu)簡單 、性價比高、可靠性高、功耗小及應(yīng)用范圍廣 等特性 適 用于移動便攜設(shè)備 。且由于兩者 串口通信時 ,采用的電平方式均為 TTL ,故 不需要電平轉(zhuǎn)換便可直接連接。該模塊在 5V177。 特性： 使用 UBLOX NEO6M 模組，自帶高增益有源天線 波特率默認(rèn)為 9600，可以通過 ucenter 修改 自帶 IPX 接口，可以連接各種有源天線 自帶可充電后備電池，可以掉電保存星歷數(shù)據(jù)，實現(xiàn)熱啟動 自帶 EEPROM，保存配置信息 參數(shù)： 接口特性： TTL 電平，兼容 接收特性： 50 通道， GPS L1() C/A 碼， SBAS:WAAS/EGNOS/MSAS 定位精度： (SBAS:) 荊楚理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（ 2021） 8 更新速率：最大 5Hz(默認(rèn) 1HZ) 捕獲時間：冷啟動： 27S（最快） 熱啟動： 1S 追 蹤靈敏度： 161dBm 捕獲靈敏度 (冷啟動 )： 147dBm 通信協(xié)議： NMEA(默認(rèn) )/UBX Binary 串口通信波特率：默認(rèn) 9600 速度限制： 500m/s 高度限制： 50000m 工作溫度： 40 攝氏度 ~ 85 攝氏度 工作電壓： (VCC 引腳輸入 ) 工作電流： 45mA TXD/RXD 阻抗： 510 歐 使用說明： VCC：接 GND：接 GND TXD：接 RXD：接 PPS：接 時鐘脈沖輸出（可不接） 1602LCD 液晶顯示模塊介紹 顯示容量 :162 個字符 芯片工作電壓 :— 荊楚理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（ 2021） 9 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 :(WH)mm 配置 LED背光 內(nèi) 帶 CGROM、 CGRAM 能夠顯示 160個不同的點陣字符圖形 多種軟件功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符 其字符與圖形在 CGROM和 CGRAM中的對應(yīng)的關(guān)系如表 3－ 1所示。 10% 3 VL 液晶顯示偏壓信號 調(diào)節(jié)對比度 4 RS 寄存器選擇信號 H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器 5 R/W 讀 /寫信號 H:讀 L:寫 6 E 片選信號 下降沿觸發(fā) ,鎖存數(shù)據(jù) 7 | 14 DB0 | DB7 數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù)傳輸 15 BLA 背光源正極 提供背光 16 BLK 背光源負(fù)極 提供背光 0V 0V 5V 荊楚理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（ 2021） 12 電源 為了設(shè)備的能夠方便攜帶，所以決定選擇電池給設(shè)備供電，考慮到系統(tǒng)各模塊的
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