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1、华东交通大学课程设计 课程设计(论文)任务书 信息工程 学院 通信工程 专业 09 1 班一、课程设计(论文)题目 基于DSP的GPRMC定位数据提取 二、课程设计(论文)工作自2012 年6月 11 日起至2012 年6月15 日止。三、课程设计(论文) 地点: 图书馆 、4教4-410 。四、课程设计(论文)内容要求：1本课程设计的目的（1）使学生掌握NMEA-0183数据格式及理解GPS的基本工作原理； （2）培养学生基本掌握DSP程序设计的基本思路和方法； （3）使学生掌握DSP系统硬件调试；（4）能提高和挖掘学生对所学习知识的实际应用能力及创新能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。
2、 2课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）学习NMEA-0183数据格式及理解GPS的基本工作原理；（2）熟悉DSP编程软件，熟练掌握异步串口传输方式；（3）对GPGGA定位数据进行分析；（4）提出系统软件的设计方案； （5）对所设计软件进行硬件调试即在DSP系统实验箱实现GPGGA定位数据的提取；2）创新要求： 在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善异步串口传输程序或LCD显示程序使数据实现动态显示。3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）毕业论文装订按学校的统一要求完成4）答辩与评分标准： （1）完
3、成原理分析：10分；（2）完成设计过程：40分；（3）完成调试：40分；（4）回答问题：10分；5）参考文献：（1） 胡辉 编著. DSP应用技术 教育科学出版社（2） 邹彦 编著 .DSP原理及应用 电子工艺出版社（3） 张雄伟等编著 . DSP集成开发与应用 电子工业出版社（4） http:/ http:/ 天数 地点构思及收集资料 1图书馆编写程序与硬件调试 2实验室撰写论文 2图书馆、实验室学生签名： 2012 年 月 日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析 （10分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （2）程序设计分析（40分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差
4、（）； （3）完成调试分析（40分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）回答问题 （10分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）评阅人： 职称： 教授 2012年 月 日 33 目录绪 论41 GPS系统基本原理51.1 GPS系统介绍51.2 NMEA-0183数据格式61.2.1 GPRMC61.2.2GPGGA71.3 GPS入门术语大全72系统总体设计112.1 DSP介绍112.2 异步传输方式122.3异步通信接口芯片122.3 LCD显示152.3.2 液晶显示器的工作原理：162.4 系统设计分析172.4.
5、1系统设计过程172.4.2 系统设计原理图183 系统程序设计203.1 CCS简介203.2 系统程序设计流程图213.3系统程序设计233.3.1 初始化程序模块233.3.2 中断程序模块233.3.3数据提取与LCD显示模块244 系统调试294.1串口调试器介绍294.2 系统调试过程294.3 调试结果与分析30结束语31参考文献32致 谢33 绪 论 GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。主要目的是为
6、陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。在机械领域GPS则有另外一种含义：产品几何技术规范(Geometrical Product Specifications)-简称GPS。另外一种解释为G/s（GB per s） GPS用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成。GPS卫星接收机的基本结构是天线单元和接收单元两部分。天线单元的主要作用是：当GPS卫星从地平线上升起时，能捕获、跟
7、踪卫星，接收放大GPS信号。接收单元的主要作用是：记录GPS信号并对信号进行解调和滤波处理，还原出GPS卫星发送的导航电文，解求信号在站星间的传播时间和载波相位差，实时地获得导航定位数据或采用测后处理的方式，获得定位、测速、定时等数据。微处理器是GPS接收机的核心，承担整个系统的管理、控制和实时数据处理。目前，国际上已推出几十种测量用GPS接收机，各厂商的产品朝着实用、轻便、易于操作、美观价廉的方向发展。GPS数据处理软件是GPS用户系统的重要部分，其主要功能是对GPS接收机获取的卫星测量记录数据进行“粗加工”、“预处理”，并对处理结果进行平差计算、坐标转换及分析综合处理。解得测站的三维坐标，
8、测体的坐标、运动速度、方向及精确时刻。GPS定位技术是正在发展中的高新技术，数据处理技术也处在不断更新之中，各系列GPS接收机制造厂家研制的处理软件也各具特色。GPS 接收机是被动式全天候系统，只收不发信号，故不受卫星系统和地面控制系统的控制。用户数量也不受限制。GPS接收机的性能因机种不同而有差异。 接收机根据用户不同的使用需要又可分为大地型GPS接收机和导航型GPS接收机两类。 1 GPS系统基本原理1.1 GPS系统介绍GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成： 1.GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内,轨道平面的倾
9、角为55,卫星的平均高度为20200 km,运行周期为11 h 58 min。卫星用L波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号,导航定位信号中含有卫星的位置信息,使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻,在高度角15以上,平均可同时观测到6颗卫星,最多可达到9颗。GPS 卫星产生两组电码，一组称为C/ A 码( Coarse/ Acquisition Code11023MHz)，一组称为P 码(Procise Code 10123MHz) 。2. 地面控制部分由一个主控站，5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星
10、的接受机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据，经过初步处理后，传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时，把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障，那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。 3.GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备(如计算机)等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号,跟踪卫星的运行,并对信号进行交换、放大
11、和处理,再通过计算机和相应软件,经基线解算、网平差,求出GPS接收机中心(测站点)的三维坐标。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。 1.2 NMEA-0183数据格式1.2.1 GPRMCGPS定位的数据格式为NMEA0183数据格式。NMEA0183是美国国家海洋电子协会为海用电子设备制定的标准格式。它是在过去海用电子设备的标准格式0180和0182的基础上，增加了GPS接收机输出的内容而完成的。目前广泛采用的是Ver 2.00版本。现在除少数GPS接收机外，几乎所有的接收机均采用了这一格式。为了有效地开发GPS
12、OEM芯片，必须熟练掌握这一格式。因此，下面介绍两种最常用的GN77N输出语句格式。a.GPS固定数据输出语句(GPGGA)这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。b. GPS推荐定位信息输出语句（$GPRMC）。本实验是对此信号进行提取定位信息的，故对其格式列出如下：Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐定位信息。$GPRMC,*hh UTC 时间，hhmmss（时分秒）格式 定位状态，A=有效定位，V=无效定位 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0 也将被传输） 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 经度dd
13、dmm.mmmm（度分）格式（前面的0 也将被传输） 经度半球E（东经）或W（西经） 地面速率（000.0-999.9 节，前面的0 也将被传输） 地面航向（000.0-359.9 度，以真北为参考基准，前面的0 也将被传输） UTC 日期，ddmmyy（日月年）格式 磁偏角（000.0-180.0 度，前面的0 也将被传输） 磁偏角方向，E（东）或W（西） 模式指示（仅NMEA0183 3.00 版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）1.2.2GPGGA$GPGGA,M,M,*hh UTC 时间，hhmmss（时分秒）格式 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0 也将被传输） 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0 也将被传输） 经度半球E（东经）或W（西经） GPS 状态：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算 正在使用解算位置的卫星数量（00-12）（前面的0 也将被传输） HDOP水平精度因子（0.5-99.9） 海拔高度（-9999.9-99999.9） 地球椭球面相对大地水准面的高度 差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将
