《基于单片机及GPS器件的定位与测量系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机及GPS器件的定位与测量系统设计（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录 中文摘要 2 英文摘要 3 1引言 4 2系统的总体设计 5 3GPS 全球定位系统及其工作原理 7 3 1GPS导航系统 7 3 2GPS 导航系统的定位原理 7 3 3GPS OEM板组成结构及原理 8 4GPS25LP 系列 OEM 板的数据格式 11 4 1GPS OEM 板的窜口通信协议 11 4 2NMEA 0183 语句格式 11 4 2 1输入语句格式 11 4 2 2输出语句格式 12 5GPS OEM 板与MCS 51单片机接口电路设计 15 5 1单片机控制电路 15 5 2MAX232电平转换电路 16 5 3单片机的信息接收和处理 17 6数据的控制与显示 18
2、 6 1液晶模块的工作特性 18 6 2液晶模块的电源电路设计 19 7系统软件设计 22 7 1软件设计方案 22 7 2程序设计 23 7 2 1 程序功能 23 7 2 2 变量说明 24 7 2 3 程序代码 25 结束语 26 致谢 27 参考文献 28 附录1 29 附录2 30 附录3 31 附录4 2 基于单片机及GPS器件的 定位与测量系统设计 摘要摘要摘要摘要 本文主要介绍了利用单片型微机作为处理器 接收 GPS 定位导航系统信息 的原理和方法 以及如何实现控制和显示所采集的信息 GPS Global Positioning System 全球定位系统 是由美国为高精度导航
3、和定位而研 制的全球性被动式无线电卫星系统 是集无线电导航 定位和定时于一体 的多功能系统 GPS系统由空间部分 地面监控部分和地面接收机部分组成 GPS 全球定位系统精度高 可连续导航 抗干扰能力强 加之其全天候 全球覆盖 方便灵活 质优价廉的特点 因而具有广阔的应用前景 将 GPS 接收机的小型化 OEM 板与单片机相结合 配置相应的外围设备 即可开发 GPS 应用系统 在这里我们以 MCS 51 单片机作为控制模块 接收由 GPS 接收机发送的数 据 进行定位信息的计算处理后 控制显示模块将当前时间 经度 纬度 等定位信息用液晶显示器显示出来 借助该系统 只许按几次键 便可以 清楚的知道
4、自己的方位 本文以 Garmin 公司生产的 GPS 25 LP型 OEM 板 为例 介绍了全球定位系统 GPS 的基本工作原理 讨论了 GPS OEM 板 的组成和特点 分析了满足NMEA 0183 通信协议语句的数据格式及信息 组成 并结合其硬件特点 着重讲述了MCS 51 单片机与 GPS OEM 板的串 行通信问题 讨论了 GPS 应用系统的软硬件配置问题 并给出了单片机读 取和现实导航数据的有关汇编语言程序 关键字关键字关键字关键字 全球定位系统 单片机 OEM 板 串行通讯 液晶显示器 3 Positioning and measurement system based on SC
5、M and GPS device Abstract Abstract Abstract Abstract This paper mainly introduced the theory and methodofusing microcontroller as microprocessors to receive information from GPS navigation system And the control and display of the collection of information GPS Namely global positioning systemisbuilt
6、 for precision global satellite system and passive radio by America s navigation and positioning whichisa multifunctional systemofcollection of radio navigation location and time GPS system consists of space ground monitoring and ground receivers parts GPShas high precision strong anti jamming capab
7、ility together withitsall weather global coverage convenient and flexible inexpensive and thus has the broad application prospect The miniaturization of GPS receiverwillbe combined with MCU OEM board configure corresponding peripherals we can develop the GPS system application To combine GPS receive
8、rs of miniaturization OEM plate with SCM single chip microcomputer as control module to receive the data sent GPS receiver and corresponding peripherals we can develop the GPS system application Using SCM as Microprocessor module to receive the data from GPS receiver and calculate the Positioning in
9、formation Then send the current time latitude longitude etc positioning information to LCD to display Here we take the GPS25LP OEM board of Garmincompany asanexample Introduces the basic principle of GPS device and data formats discusses the GPS OEM plate with MCS 51 SCM serial communication interfa
10、ce and liquid crystal display circuit connection method And present the reading control and display of GPS navigation information assembler language program Keywords Keywords Keywords Keywords global position system GPS single chip microcomputer SCM OEM board Serial communication LCD 4 1引言 从事林业 石油 地
11、质 海洋 铁路 公路 环保等行业的工作者由于工作范 围大多地处户外 有些甚至是人迹罕至的不毛之地 所以他们对于获取自己当前所 处位置的需求是非常强烈的 而且随着经济的不断发展 使移动目标的定位 监控 指挥和调度系统 成为公安 银行以及公交运输系统中一个越来越重要的问题 而 GPS 定位技术的出现也给车辆 轮船等移动目标的导航定位提供了精确 实时的定 位能力 全球定位系统是美国第二代卫星导航系统 它是在子午仪卫星导航系统的 基础上发展起来的 GPS 能提供全天候 连续 实时高精度导航参数 实现三维定 位 并可提供精确的时间信息 GPS系统由空间部分 地面监控部分和地面接收机部 分组成 用户接收机
12、接收到卫星发播的信号并利用本机产生的伪随机噪声码取得距 离观测量和导航电文 根据导航电文提供的卫星位置和钟差改正信息计算接收机的 位置 近年来GPS在在国内外得到广泛的应用 在各个领域发挥了极大的作用 已成 为信息时代不可缺少的一部分 GPS系统一开始是为军事目的而建立的 但很快在民 用方面得到了极大的发展 现在大多数的 GPS 都已经模块化并提供简洁的应用接 口 本文中要讨论的定位测量系统就是利用单片微型计算机和 GPS 接收技术相结合 而成的 GPS 定位测量系统 目前 世界市场上已经出现了许多性能优良的便携式 GPS 接收机 尤其是美 国 日本公司的 GPS 接收机已经被广泛使用在车载导
13、航 大地测量 远洋船舶导航 等领域中 利用 GPS 全球定位系统而建立的实时导航 定位授时系统目前已被广泛 应用 因此GPS接收机的原始设备制造产商 Original Equipment Manufacturer 接收板应运而生 其内部含有基本的 GPS 信号接收和解算单元以及必要的输入输 出接口 具有性能可靠 结构简便 易于开发的特点 而且 仅数厘米的尺寸使其可以 十分方便地与其他设备组合 适用于多种应用场合 正越来越受到开发者的关注 本文即使用 Garmin 公司生产的 GPS 25 LP 型 OEM 为例 介绍了其基本工作 原理和输入输出数据格式 讨论了 GPS OEM 板与 MCS 5
14、1 单片机的串行通信接口以 构成GPS基本应用系统 并给出了读取和控制 GPS 导航信息的汇编语言程序 5 2 2 2 2系统的总体设计系统的总体设计系统的总体设计系统的总体设计 本课题要求设计通过单片机控制 GPS 器件组成的定位与测量系统 在这里使用 常见的 MCS 51 型单片机作为处理器 利用 MCS 51 单片机的串行接口接收 GPS 25 型 GPS OEM 板输出的数据信号 并通过软件方法筛选出其中有用的定位数据 最后 通过单片机的并行接口输出至液晶显示模块显示的方案 该GPS定位与测量系统硬件系统由以下几部分组成 1 接收部分 以Garmin GPS OEM板为核心的 GPS
15、接收机 2 电平转换电路 应用 MAX232 电平转换芯片 3 控制电路 由51单片机作为微处理器控制 GPS 信号 4 显示部分 图形点阵液晶显示模块 5 电源电路部分 用以提供系统电源和 LCD 背光调节的双电压输出 该系统所要实现的基本功能为单片机对GPS器件的控制和对所采集的定位信息 的显示两个方面 系统的总体硬件电路图如附录1所示 单片机系统 本文提出使用 8051 单片机作为微处理器 控制 GPS 数据的读取 和传输过程 利用其串行接口接收 GPS25LP 型 GPS OEM 板输出的 NMEA 0183 语句 数据 并将接收到的数据经过筛选和处理后发送到 LCD 液晶显示器显示
16、外围电路 外围电路一部分是由 GPS 接收器件及其辅助电路组成 一部分是 LCD 液晶显示模块的电源电路和显示电路 GPS25系列OEM板主要由变频器 信号 通道 存储器 中央处理器和输入输出接口构成 它接收天线获取的卫星信号 经 过变频 放大 滤波 相关 混频等一系列处理 可以实现对天线视界内卫星的跟 踪 锁定和测量 单片机控制程序 编写程序 实现单片机控制系统的初始化 控制 GPS 器件完 成方位数据的采集 进行相应的信号处理 并通过单片机接口用总线的方式输出至液 晶显示模块显示的功能 系统硬件结构原理框图如图2 1所示 6 图图图图 2 2 2 2 1 1 1 1系统硬件结构示意图系统硬件结构示意图系统硬件结构示意图系统硬件结构示意图 基于MCS 51 系列单片机的GPS 独立定位测量系统的软件设计由4个模块组成 分别是 1 系统初始化模块 2 信号接收模块 3 信号处理模块 4 数据显示模块 GPS 25 型 OEM 板的数据输入输出格式采用美国海洋电子协会为海洋电子设备 制定的 NMEA一0183 标准格式 该格式为 ASC II 码字符串 易于理解 在多种高 级语言中都可以
