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1、四 川 理 工 学 院毕 业 设 计（论 文）说 明 书题 目： 基于单片机的 GPS 设计系 别： 电子与信息工程系专业班级： 自 动 化 2 班学生姓名： 潘 越指导教师： 方 宁教 研 室： 自 动 化 教 研 室提交时间： 2007 年 6 月 13 日潘越：基于单片机的 GPS 设计I摘 要本设计详细介绍了一种基于单片机、GPS 接收模块、1602 液晶屏等器件的 GPS 实时显示功能的实现。分别从硬件和软件实现等方面对设计作了详细的阐述，并且结合硬件的特点研究了 MCS51 系列单片机如何与 GPS 接收模块实现串行通信，该系统是根据 GPS 模块数据输出基本原理设计而成的。是一台
2、体积小巧、携带方便、可以独立使用的全天候实时的定位导航设备。关键词：单片机；GPS；1602 液晶屏；串行通信；四川理工学院本科毕业（设计）论文IIABSTRACTThe desingn of GPS(Global Positioning System )portable receiver is introduced in detail.The receiver has been realized on the basis of MCU,GPS receiver and 1602LCD screen etc.The system is discussed in two aspects,soft
3、ware and hardware.It is widely used in traveling,navigations,land surveys,prospecting and many other fields.And it is designed based on principles of GPS ,which is small bulk,easy to take and can be independently used. KEY WORDS: GPS(Global Positioning System )；MCU51；1602LCD screen潘越：基于单片机的 GPS 设计II
4、I目 录摘 要 .IABSTRACT.II第 1 章 引 言 .11.1 课题的背景及意义 .11.2 总体方案的设计 .2第 2 章 GPS 全球定位系统介绍与接收 GPS 定位信号方案 .32.1 GPS 全球定位系统及 GPS 接收模块的研究 .32.1.1 GPS 全球定位系统 .32.1.2 GPS 接收模块的研究 .62.2 接收 GPS 定位信号方案 .7第 3 章 基于单片机的 GPS 硬件设计 .83.1 基于单片机的 GPS 硬件总体结构 .83.2 基于单片机的 GPS 设计硬件部分介绍 .83.2.1 AT89S51 微处理器主要性能 .83.2.2 SERF GS11
5、00 GPS 信号接收模块介绍 .103.2.3 1602 液晶显示模块介绍 .113.2.4 电平转换电路介绍 .133.2.5 电源 .133.3 基于单片机的 GPS 硬件连接介绍 .13第 4 章 基于单片机的 GPS 软件设计 .144.1 GPS NAEA 0183 数据格式介绍 .144.2 基于单片机的 GPS 软件开发环境 .154.2.1 程序编译环境Keil uVision2 .154.2.2 串口通信调试工具COMPort Debuger V2.00 .164.2.3 单片机程序编程软件SLISPV1.3.2 .164.2.4 GPS 接收模块调试软件 uNav Ana
6、lyzer.174.3 基于单片机的 GPS 软件设计思路 .194.4 各模块软件设计 .204.4.1 串口初始化模块 .204.4.2 液晶模块初始化模块 .204.4.3 数据接收模块 .21四川理工学院本科毕业（设计）论文IV4.4.4 数据格式调整送显模块 .23第五章 设计过程中出现的问题及解决办法 .275.1 液晶屏无显示 .275.2 GPS 模块送出数据单片机 不能接收 .27第六章 总结 .28致 谢 .29参考文献 .30附 录 .31潘越：基于单片机的 GPS 设计1第 1 章 引 言1.1 课题的背景及意义1978 年 2 月 22 日第一颗 GPS 试验卫星的入
7、轨运行，开创了以导航卫星为动态已知点的无线电导航定位的新时代。GPS 卫星所发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的空间信息资源。陆地、海洋和空间的广大用户，只要持有一种能够接收、跟踪、变换和测量 GPS 信号的接收机，就可以全天时、全天候和全球性地测量运动载体的七维状态参数和三维状态参数。其用途之广，影响之大，是任何其他无线电接收设备望尘莫及的。不仅如此，GPS 卫星的入轨运行，还为大地测量学、地球动力学、地球物理学、天体力学、载人航天学、全球海洋学和全球气象学提供了一种高精度、全天时、全天候的测量新技术。纵观现状，GPS 技术有下述用途。1.GPS 技术的陆地应用各种车辆的行驶状态监控
8、；旅游者或旅游车的景点导游；应急车辆（如公安、急救车等）的快速引导行驶；高精度时间比对和频率控制；大气物理观测；地球物理资源勘探；工程建设的施工放样测量；大型建筑和煤气田的沉降检测；板内运动状态和地壳形变测量；陆地以及海洋大地测量基准的测定；工程、区域、国家等各种类型大地测量控制网的测量和建设；请求救援在途实时报告；引导盲人行走；平整路面的实时监控，精细农业。2.GPS 技术的海洋应用远洋船舶的最佳航线测定；远洋船队在途中航行的实时调度和监测；内河船只的实时调度和自主导航测量；海洋救援的搜索和定点测量；远洋渔船的结队航行和作业调度；海洋油气平台的就位和复位测定；海底沉船位置的精确探测；海底管道
9、铺设测量；海岸地球物理勘探；水文测量；海底大地测量控制网的布测；海底地形的精细测量；船运货物失窃报警；净化海洋（如海洋溢油的跟踪报告） ；海洋纠纷或海损事故的定点测定；浮筒抛设和暗礁爆破等海洋工程的精确定位；港口交通管制；海洋灾难检测。3.GPS 技术的航空应用民航飞机的在途自主导航；飞机精密着陆；飞机空中加油控制；飞机编队飞行的四川理工学院本科毕业（设计）论文2安全保护；航空援救的搜索和定点测量；机载地球物理勘探；飞机探测灾区大小和标定测量；摄影和遥感飞机的七维状态参数和三维姿态参数测量。4GPS 技术的航天应用低轨道通讯卫星群的实时轨道测量；卫星入轨和卫星回收的实时点位测量；载入航天器的在
10、轨防护探测；星载 GPS 的遮掩天体大小和大气参数测量；对地观测卫星的七维状态参数和三维姿态参数测量。由此可见 GPS 技术已经延伸到各个领域的方方面面，但是要完成以上所述的各种用途，最基本的就是要具备能够接收 GPS 信号并且能够调制输出的设备，而设备最基本的功能就是能显示当时所处地点的经纬度以及 UTC 标准时间。现在世面上已经有许多基于 GPS 接收模块所开发的产品，GPS 手持机、车载 GPS 导航仪等等，虽然其功能强大，如车载 GPS 导航系统都带有大比例尺地图，但价格都比较昂贵，而且对于普通应用完全没有必要。所以基于这种情况本次设计针对普通用户使用 GPS 的切实需要，设计并制作实
11、现了基于单片机采集与显示 GPS 定位信息的低成本手持 GPS 设备。 1.2 总体方案的设计该手持 GPS 设备硬件主要由 GPS 信号接收部分（SERF GS1100 GPS 信号接收模块） 、控制芯片（AT89S51 单片机） 、显示部分（1602LCM 液晶显示模块） 、电平转换电路（MAX232）构成。GPS 接收模块将收到的 GPS 卫星导航电文调制解码，转换为标准格式后送到电平转换电路再由 MAX232 芯片进行 RS-232TTL 的电平转换，再送给单片机串口接收，当单片机收到 GPS 发送过来的导航电文后，经过片内程序的识别筛选，将筛选出来的导航电文送到显示模块，并且最后通过液晶显示器按照要求的编排格式所显示。潘越：基于单片机的 GPS 设计3第 2 章 GPS 全球定位系统介绍与接收 GPS 定位信号方案2.1 GPS 全球定位系统及 GPS 接收模块的研究2.1.1 GPS 全球定位系统全球定位系统(GPS)是本世纪 70 年代由美
