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1、长 春 工 业 大 学毕业设计、毕业论文题 目 GPS 定位信息显示系统 学 院 人文信息学院 专业班级 电气工程及其自动化070922班 指导教师 管红梅 姓 名 李 斌 2011年6月3日32长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文）摘 要GPS是Global Positioning System的缩写，即全球定位系统。其目的是在全球范围内对地面和空中目标进行准确定位和监测。本设计是基于AT89C51单片机来实现的简易GPS定位信息显示系统。本控制系统主要完成接受数据，时间显示、经度显示、纬度显示等常规功能。单片机与OEM板采用串口通信，由单片机接受GPS信息，对其解码，再通过LED显示信息
2、。GPS的信息显示是轮流显示时间、经度、纬度的。本文介绍使用GARMIN公司的GPS25-LVS系列OEM (Original Equipment Manufacturer)接收板及单片机实现实时时间、经纬度等综合信息显示的设计方法。通过对GPS OEM板和LED显示模块的研究，设计了GPS定位信息的采集与显示系统。重点介绍了利用单片机89C51对GPS OEM板的控制来实现定位数据的采集与传送，以及将定位数据传送至液晶模块进行显示的过程。实践证明，该系统显示的时间非常精确、定位精度高，能满足一般应用项目的使用，具有一定的实用价值。关键词：单片机 数据采集 定位信息 GPS OEM板 LED显
3、示AbstractGPS is the acronym for Global Positioning System,the Global Positioning System.Its purpose is on a global scale aerial targets on the ground and accurate positioning and monitoring.The design is based on the AT89C51 microcontroller to achieve the simple GPS positioning information display s
4、ystem. The main control system completed accept data，show time, longitude, latitude and other conventional features.SCM and OEM board serial communication links used by the microcontroller to accept GPS information, decode it, and then through the LED display information.GPS information is displayed
5、 cycle time, longitude and latitude.This paper describes the use of GARMINs GPS25-LVS series of OEM (Original Equipment Manufacturer) receiving board and SCM implementation the time,latitude and longitude of real-time, and other comprehensive information shows that the design method.Through studying
6、 on GPS OEM board and LED display module,the collection and display system of GPSs information are designed.By using single chip computer 89C51,the GPS OEM board is controlled,thus the collection and transmission of the orientation data are realized.The orientation data are delivered to LED model fo
7、r display. The practice proves that the time displayed by the system is very accurate,and the precision of orientation is high.The system satisfies the usage of the general application and certainly offers p ractical value.Keywords: Single-Chip Data Acquiring Orientation information目 录第1章 GPS简介及基本理论
8、11.1 关于GPS的概述11.2 GPS的组成31.3 GPS信号结构6第2章 方案论证82.1 单片机的选择82.1.1 AT89C5182.1.2 AT805182.2 显示器的选择92.2.1 LED动态显示扫描方式92.2.2 LED静态显示扫描方式102.3 GPS接收板的选择10第3章 硬件电路设计113.1 单片机最小系统介绍123.1.1 所用单片机引脚介绍123.1.2 复位电路143.1.3 时钟电路153.2 显示电路163.2.1 LED显示器结构163.2.2 LED显示器工作原理172.2.3 LED显示器驱动电路173.3 GPS模块与处理器接口电路183.4
9、存储器电路193.5 GPS模块串口电路203.6 电源电路22第4章 软件部分设计234.1 GPS25-LVS的信息输出格式234.2 主程序设计244.3 单片机的信息接收处理26总 结28致 谢29参考文献30附录1：总图32附录2：部分源程序33长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文）第1章 GPS简介及基本理论1.1 关于GPS的概述GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Position System的字头缩写词(NAVSTAR/GPS)的简称。它的含义是，利用卫星的测时和测距进行导航，以构成全球卫星定位系统。现在
10、国际上已经公认：将这一全球定位系统简称：GPS。自古以来，人类就致力于定位和导航的研究工作。1957年10月世界上第一颗卫星发射成功之后，利用卫星惊醒定位和导航的研究工作提到了议事日程。1958年底，美国海军武器试验室委托霍布金斯大学应用物理实验室研究美国军用舰艇导航服务的卫星系统，即海军导航卫星系统（Navy Navigation Satellite SystemNNSS）。这个系统中，卫星的轨道通过地极，所以又称为子午仪卫星导航系统(Transit)。1964年1月用于北极星核潜艇的导航定位研究成功，并逐步用于各种军舰的导航定位。1967年7月，经美国政府批准，对其广播星历解密，并提供民用
11、，为远洋船舶导航和海上定位服务。由此显示出了卫星定位的巨大潜力。尽管子午仪卫星导航系统已得到广泛应用，并显示出巨大的优越性，但是，这系统再实际应用方面却存在十分严重的缺陷。改系统是由56个卫星组成的导航网。卫星运行高度较低（平均约1000km），运行周期为107分钟。对同一个卫星每天通过次数最多为13次。由于采用多普勒定位原理，一台接收机一般需要观测15次合格的卫星通过，才能达到10M的单点定位精度，再全球范围内，它给出的定位信息只能是全天候的连续二维坐标经度和纬度，不能给出高程。这种系统，一方面由于所需的观测时间较长，不能给用户，尤其是高动态用户（如：飞机、车辆等）提供实时和导航服务；另一方
12、面，由于卫星导航较低，受大气影响严重，定位精度的提高受到限制，因而限制了高动态用户和高精度用户的使用。对舰船而言，利用这个系统只能对惯性导航系统和其他无限电导航系统进行连续的精确修正，它的作用远不能满足全球实时定位的要求。鉴于子午仪卫星导航系统对潜艇和对水面船舶导航的可靠服务以及该系统存在的缺陷。美国于60年代末着手研究新的卫星导航系统，以满足海陆空三军和民用不盟对导航越来越高的要求。为此，美国海军提出了名为“Timation”的计划，该计划采用1218颗卫星组成的全球定位网，卫星高度约10000Km，轨道呈圆形，周期为八小时，并与1967年5约31日和1969年9约30日分别发射了timat
13、ion-1和Timation-2两颗试验卫星，与此同时，美国空军提出了名为“621-B”计划，它采用34个星群覆盖全球，每个星群由45颗卫星组成，中间一颗采用同步定点轨道，其余几颗采用周期为24小时倾斜轨道。这两种计划的目标一致，即建立全球定位系统。但两个计划的实施方案和内容不同，各有优缺点。考虑到两个计划的各自优缺点以及美国难于同时负担研制两套系统的庞大经费开支，1973年美国代理国防部长批准成立一个联合计划局，并在洛杉矶空军航天处内设立办事机构。在联合计划局的领导下，诞生了GPS方案。这个方案是由24颗卫星组成的实用系统。这些卫星分布在互成120。的三个轨道平面杉，每个轨道平面平均分布8颗
14、卫星。这样，对于地球任何位置，均能同时观测到69颗卫星。预计粗码定位经度为100m左右，精码定位经度为10m左右。1978年，由于压缩国防预算，减少了对GPS计划的拨款，于是将实用系统的卫星数由24颗减为18颗，并调整了卫星配置。18颗卫星分布在互成60。的6个轨道面上，轨道倾角为55。每个轨道面上布设3颗卫星，彼此相距120。从一个轨道面的卫星到下一个轨道面的卫星之间错过40。这样的卫星配置即使全部卫星正常工作，其平均可靠度仅为0.9969。如果卫星发生故障，将使可靠性大大降低。因此1990年初又对卫星配置进行了第三次修改。最终的GPS方案是由21颗工作卫星和三颗在轨备用卫星。卫星的轨道参数
15、基本上与第二方案相同。只是为了减少微型漂移，降低对所需轨道位置保持的要求，为卫星的高度提高了49km，即长半轴由26650km提高到了26609km。这样，由每年调整一次卫星位置改为每七年调整一次。 GPS实施计划共分为三个阶段： 第一阶段：为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星，研制了地面接收机及建立地面跟踪网，从硬件和软件上进行了试验。试验结果令人满意。 第二阶段:为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗式样卫星。这一阶段称之为Block I。与此同时，研制了各种用途的接收机，主要是导航型接收机，同时测地型接收机也相继问世。试验表明，GPS的定位经度远远超过设计标准。利用粗码的定位精度几乎提高了一个数量级，达到14m。由此证明，GPS计划是成功的。 第三阶段：为使用组网阶段。1989年2月4日
