《电子毕业论文-基于单片机的GPS定位信息系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子毕业论文-基于单片机的GPS定位信息系统（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、编号淮安信息职业技术学院毕业论文题目 基于单片机的GPS定位信息系统学生姓名周婷学号15096011系部电子工程学院专业应用电子技术班级150960指导教师方伟骏讲师顾问教师李朝林副教授/高级工程师二O二年六月本论文简略介绍了 GPS的基木概念，GPS系统的组成。主要研究了 GPS的 定位原理和技术应用，单片机的理解及其编程，液晶屏的功能及其实现方法。制 作了一套简单的设计方案，以软、硬件相结合的方式完成整个GPS数据接收和显 示的过程，也就是通过单片机的设计及其外I韦I电路的制作实现把GPS模块中的信 息提取岀来并显示在液晶屏上的过程。该系统完成后，AT89S52单片机接收GPS 模块发送过
2、来的导航电文，进行计算处理后，控制显示模块将当前分离出的经度、 纬度、咼度等倍息用LCD 1602显小出来。本系统具有体积小、成本低、使用方便、价格低廉等特点，具有良好的市场前 景和应用价值。同时本论文能够让学过单片机的人了解GPS,而且有能力能够自己 亲手去做一个GPS定位系统。这是一个很有意义的课题。关键词：AT89S52单片机GPS液晶屏串口通信波特率目录摘要I第一章绪论1第二章GPS的介绍32.1 GPS发展前景32.2 GPS相关概述3第三章GPS定位原理53系统组成53.2定位过程5第四章GPS定位信息系统相关知识64AT89S52单片机性能简介74丄1单片机AT89S52的引脚说
3、明74.1.2中断与定时/计数器84.1.3串行通信94.2 LCD液晶屏114.3GPS接收机114.3.1 GP5接收机工作原理114.3.2 GPS导航电文的数据格式12第五章破件设计155系统整体硬件设计155.2电源模块硬件设计155.3 LCD显示硬件设计165.4 GPS数据模块硬件设计17第六章软件设计196LCD 1602显示程序设计196.2 GPS模块与单片机的程序设计206.2.1设置波特率206.2.2串口通信216.2.3中断服务246.3 GPS定位信息系统总体模块设计25第七章总结27致谢29参考文献31第一章绪论本设计是采用GARMIN公司的GPS25LVS
4、OEM板进行二次开发，将其与 AT89S52单片机进行出行通信，对其以NMEA-0183格式输出的导航电文进行接 收与处理，分离出纬度、经度、高度、速度、日期、时间等导航信息，并存储在 单片机固定单元中，再通过信息格式的转换与发送，在LCD 1602液晶显示屏上显 示。完成基于单片机的GPS定位信息系统的硬件设计和软件编程。文中介绍了 GPS接收机的功能及其实现方法，AT89S52单片机的相关知识及 其外围电路的设计与制作，LCD显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能 及原理、相应软件的程序设计。本设计采JU AT89S52单片机为核心控制芯片，控制任务包括两个部分：数据 接受控制和显示控
5、制。 数据接收控制：52单片机内部集成了串行口通信电路，本设计应用这个电 路接收外部数据，其数据格式为八位数据+1位停止位。把接收到的数据存储到 数据区。 显示控制：利用52单片机的I/O端口控制LCD 1602液晶显示器显示相应 信息；显示之前先从缓冲区取出数据，经过CPU处理过后，送到LCD 1620显示 需要信息。为了减少接收出错的问题，采集数据吋使用串行口中断数据接收方式。同吋 为选择接收，先判断接收到的数据的格式，然后选择需要的格式中的一些数据进 行存储。这样就大大的节余了 RAM,解决RAM不够用的问题。例如:接收$GPGGA 格式数据的吋间：前五次数据接收的吋候先判断数据格式（依
6、次判断接收到的数 据是否先后为$、G、P、G、9，、如果是“，”然后判断接下来的逗 号（“，”）是第几个逗号。如果是第一个，说明接下来的数据是时间，如果是第二 个，说明接下来的数据是纬度，依此类推。本设计采用这种方案接收数据不仅节 约了不少的RAM,而且在数据接收前只需要先简单判断接收到的数据格式即可; 而且减少了中断处理的吋间，让给其它进程工作。减少了开发的成本和开发时间, 以及电路的复杂程度。第二章GPS的介绍2.1 GPS发展前景全球定位系统GPS (Global Positioning System)是可以实时提供全天候、全球 性的三维定位、测速与授时功能的卫星系统。随着全球定位系统的
7、不断改进及软 硬件的不断完善,GPS系统除了用于军事领域外，还广泛应用于导航定位、大地测 量、农业生产以及交通运输等领域，因此GPS定位产品已成为信息吋代不可缺少 的一部分。由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的 测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的 各个应用领域。随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006年期 间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精 度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20 米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、
8、科学水平以 及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单 是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到3()亿美元，在我国，汽车导航 的市场也将达到50亿冗人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观的。2.2 GPS相关概述广义的GPS,包括美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯GLONASS、中国北 斗等全球卫星定位系统，也称GNSSo狭义的GPS,即指美国的全球定位系统Global Positioning System,简称 GPSo公众常称的GPS,通常是指GPS系统的接收设备，如手持式GPS、汽车 导航仪等。全球定位系统(Global Positioning Sy
9、stem)是可以实时提供全天候、全球 性的三维定位、测速与授时功能的卫星系统。GPS系统除了用于军事领域外，还 广泛应用于导航定位、大地测量、农业生产以及交通运输等领域。全球定位系统(Global Positioning System)。简单地说,这是一个由覆 盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上 任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经 纬度和高度，以便实现导航、定位、授吋等功能。这项技术可以用来引导飞 机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准吋到达戸的地。全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制
10、的新一 代空问卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实吋、 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H的，是美国称霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资 300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己 布设完成。GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分GPS星座；地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS信号接收机。GPS定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点，使其在各类大地测 量控制网的加强改造和建立以及在公路工程测量和大型构造物的变形测量中 得到了较为广泛的应用。第三章GPS定位原理3.1系统
11、组成全球定位系统(Global Positioning System)是美国第二代卫星导航系统。是 在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。 和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大 部分组成。整个系统的组成可用图31进行说明。GPS卫星地面支持系统图3-1 GPS系统的组成3.2定位过程GPS定位是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距 离后方交会的方法，确定待测点的位置。本设计采用GPS绝对定位原理，参照坐 标系为WGS-84坐标系，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定 GPS信号到达接收机的吋间
12、2、3、4）分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时 刻的空问直角坐标，可由卫星导航电文求得。Vto （i=l、2、3、4）分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟 差，由卫星星历提供。Vt。为接收机的钟差。由以丄四个方程即可解算出待测点的坐标X、Y、Z和接收机的钟差Vt。第四章GPS定位信息系统相关知识4.1 AT89S52单片机性能简介AT89S52单片机是INTEL公司生产的MCS-51系列单片机中的基础产殆，采 用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS-51 的CMOS产品。不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征， 而且继
13、承和扩展了 MCS-48单片机的体系结构和指令系统。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash, 256字节RAM, 32位I/O口线， 看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结 构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、 定吋器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振 荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。4.1.1单片机AT89S52的引脚说明734567891011121314151617IS1920(T2)P10CC(T2EXP1.IpO.CXADO)PI.2pO.l(ADi)PL3pO.2(AD2)PI.4pO. 3(AEB)(DST)PL5pO.4(AEM)(MSQPL6pO.5(AD6)(SCKPI.7pO.6(AD6)RSTpO. 7(AD7)(RXDK.OEA/VHP(TXI)P3 1AI R PROG(INTO)P32PSEN(NT1)P33p2.7(A (TO)P3.4p2.6(A14)(TDP35p2.5(A13)(WR)P3.6p2.4(A (RRP3.7
