2022年陈宝单片机的GPS定位系统设计方案 .pdf

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1、本科生毕业论文 (设计基于单片机的 GPS 定位系统设计院系 电气工程与自动化学院专业自动化班级 09级4）班学号 310908020405 学生姓名陈宝指导教师钱伟2018年 5 月精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 44 页1 / 44 基于单片机的GPS 定位系统设计中 文 摘 要GPS 是全球定位系统英文名词Global Positioning System 的缩写。该系统是美国布设的第二代卫星无线电子导航系统。它能为用户提供全球性、全天候、连续性、实时、高精度的三维坐标、三向速度和时间信息。其目的是在全球范围内对地

2、面和空中目标进行准确定位和监测。现在，GPS接收机作为一种先进的导航和定位仪器，已在军事及民用领域得到广泛的应用。GPS 全球定位系统在实际生活中被广泛应用，是当今信息时代发展中的重要组成部分。因其具有性能好、精度高、应用广的特点，使其成为了迄今为止最好的定位导航系统。本论文详细介绍了一种基于单片机、GPS接收模块、 12864液晶显示模块等器件的GPS 实时显示功能的实现。分别从硬件设计和软件设计等方面对其作了详细的阐述，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。它是一台体积小巧、携带方便、可以独立使

3、用的全天候实时的定位导航设备。关键词：GPS；单片机； GPS 接收模块； 12864液晶屏Microcontroller-based GPS Positioning Information Display System Design精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 44 页2 / 44 ABSTRACT GPS is the abbreviation of the English term Global Positioning System global positioning system. The system is

4、 the United States laid the second generation satellite radio navigation system. It can provide users with continuous,real-time, giobal, round-the-clock, high precision three dimensional coordinates, three velocity and time information. Aimed at targets on the ground and in the air around the world

5、an accurate positioning and monitoring. Now, as an advanced GPS receiver navigation and positioning equipment, has a wide range of applications in military and civilian areas. GPS Global Positioning System is widely used in real life, is an important part in the development of todays information age

6、. Because of its good performance, high accuracy, wide application, making it by far the best navigation and positioning system.This thesis is described in detail based on microcontroller GPS receiver module, 12,864 LCD displays and other devices GPS real-time display function implementation. From h

7、ardware and software implementation gave a detailed exposition of the design, and combined with the hardware features of the MCS-51 series microcontroller GPS receiver module to achieve serial communication, the system design is based on the basic principle of the GPS module data output . It is a co

8、mpact, portable, and can be used independently, all-weather real-time positioning and navigation equipment. KEY WORD:GPS 。 microcontroller。GPS receiver module 。 12864 LCD 目录中文摘要1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 44 页3 / 44 ABSTRACT2第一章绪论51.1 课题背景及意义5 2.1 GPS 全球定位系统简介6 2.2 GPS 信号接收

9、方案选择10 2.3 GPS 接收模块的研究10 2.4 总体方案的设计11 第三章基于单片机的GPS硬件电路设计123.1 基于单片机的GPS 硬件电路总体结构12 3.2 基于单片机的GPS 定位信息显示系统设计硬件电路简介12 3.2.1 STC89C52 简介 12 3.2.2 SiRF Star II GPS 信号接收模块16 3.2.3 12864 液晶显示模块介绍18 3.3 基于单片机的GPS 硬件连接介绍20 第四章基于单片机的GPS软件设计214.1 NMEA-0183 数据格式21 4.1.1 输入语句 21 4.1.2 输出语句 22 4.2 基于单片机的GPS定位系统

10、软件开发环境Keil uVision2244.2.1 8051 开发工具24 4.2.2 uVision2 集成开发环境25 4.2.3 编辑器和调试器26 4.2.4 测试程序 27 4.2.5 Keil C 编译步骤27 4.3 基于单片机的GPS 软件设计思路30 第五章系统调试与实验结果315.1 硬件调试31 5.2 软件调试32 第六章总结32参考文献33附录 34精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 44 页4 / 44 致谢 66精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

11、 - -第 5 页，共 44 页5 / 44 第一章 绪论1.1 课题背景及意义1978 年 2 月 22 日第一颗 GPS实验卫星的入轨运行，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

12、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GPS 技术在陆地上的开发应用可以体现在许多方面，如：各种车辆的行驶状态监控；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GPS 技术在海洋方面有着极其重要

13、的作用，比如：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；净化海洋是本世纪70 年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。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，是美国独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

14、，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。全球定位系统由三部分构成：(1地面控制部分，由主控站( 负责管理、协调整个地面控制系统的工作、地面天线 ( 在主控站的控制下，向卫星注入寻电文 、监测站 ( 数据自动收集中心和通讯辅助系统( 数据传输 组成； (2 空间部分，由24 颗卫星组成，分布在6 个道平面上； (3 用户装置部分，主要由 GPS接收机和卫星天线组成。其系统的结构框图如图21 所示。图 21 由三大部分构成的GPS卫星全球定位系统1978 年 2 月 22 日，第一颗GPS实验卫星的发射成功，标志着工程研制阶段的开始。1989 年 2

15、月 14 日，第一颗GPS工作卫星的发射成功，宣告GPS系统进入了生产作业阶段。 GPS系统经过16 年来的发射实验卫星，到开发GPS信号应用，进而发射工作卫星，终于在 1994 年 3 月建成了信号覆盖律达到了98的 GPS工作星座它由9 颗 Block2 卫星和 15GPS 星座GPS信号 接 收地 面 监控系统注入信号GPS 信号GPS 信号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 44 页8 / 44 颗 Block2A 卫星组成。 1985 年 11 月以前发射的11 颗 Block1 GPS 实验卫星已经完成了它们的历

16、史使命，于1993 年 12 月 31 日全部停止了工作。图 22 Block / R卫星全球定位系统的主要特点：(1 全天候； (2 全球覆盖； (3三维定速定时高精度；(4快速省时高效率：(5应用广泛多功能。24 颗 GPS卫星在离地面2 万公里的高空上，以12 小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4 颗以上的卫星。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 44 页9 / 44 图 23 GPS 卫星工作星座图由于卫星的位置精确可知，在 GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维

17、坐标中的距离公式，利用3 颗卫星，就可以组成3 个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z 。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4 个未知数， X、Y、Z 和钟差，因而需要引入第4 颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。事实上，接收机往往可以锁住4 颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4 颗，然后通过算法挑精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 44 页10 / 44 选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号

18、的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有 100M 。美国政府宣布2000 年起，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100M提高到20M 。为了达到更高的定位精度，往往还采用了差分GPS(DGPS 技术，建立基准站( 差分台 进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS ，定位精度可提高到5M 。2.2GPS 信号接收方案选择要

19、实现在液晶显示器上显示出接收到的GPS数据信息，首先要实现GPS信号的接收。在接收GPS信号方案上可以有两种选择。第一种方案是选择GPS 接收芯片然后再根据芯片设计标准，设计外围电路和安装天线等，选择这个方案的优点是可以掌握到GPS 接收部分的电路设计技术，但是这个方案的缺点也是显而易见的，首先实现的难度较大不容易成功，其次由于GPS 接收芯片一般都是厂商直接供货，单独采购价格会很高。第二种方案是选择成品的GPS 接收模块，采用这个方案的优点是由于现阶段GPS 接收模块的制造技术已经相当成熟，性能稳定并且使用非常方便，定位成功后直接就可以通过模块的串口输出GPS 地理信息。当然其缺点就体现在，

20、由于GPS 接收模块已经由厂家完成了设计与封装，所以其核心技术我们就不得而知。不过对于我们也并不影响其应用。并且在经过大规模的商业化生产后价格已经很低，这些模块在市面上也能够非常容易的购买到。从上面的分析可以知道，GPS 接收模块就能够很好的作为本次设计接收GPS 定位信号的解决方案，经过大规模工厂生产后价格已经很低，并且这些模块在市面上也能够非常容易的购买到，因此我选择第二种方案来完成本次设计。2.3GPS 接收模块的研究GPS 接收模块是接收机的关键部分，而且型号很多，功能各异，一般组成结构主要由低噪声下变频器、并行信号通道、CPU、储存器等组成。精选学习资料 - - - - - - -

21、- - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 44 页11 / 44 GPS接收模块的工作原理是它接收天线获取的卫星信号，进过变频、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。在获取了卫星的位置信息和测算出卫星信号传播时间之后，即可计算出天线位置。用户通过输入输出接口，采用异步异步串行通信方式与GPS接收模块进行信息交换。图 24 GPS 接收模块内部结构2.4 总体方案的设计本次设计要求通过单片机控制GPS 器件实现定位信息显示功能。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SiRF St

22、arII GPS 信号接收模块输出的数据信号，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定位信息显示系统硬件部分主要由以下几个部分组成：前置放大低噪声下变频器并行信号通道本振CPU RAM ROM 天线GPS 接收模块精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 44 页12 / 44 (1 接收部分：以 SiRF Star II GPS接收模块为核心的 GPS接收机；(2控制电路：由 51 单片机作为微处理器控制GPS信号；(3显示部分： 12864LCD 液晶显示模块

23、；(4电源电路部分 : 用以提供系统工作时所必须的电。单片机系统：本次设计使用51 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SiRF StarII GPS 接收模块输出的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12864 液晶显示器显示。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。SiRF StarII GPS接收模块主要由变频器、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

24、界内卫星的跟踪、锁定和测量定位。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器件完成数据的采集 , 进行相应的信号处理，并通过单片机接口输出至液晶显示模块显示必要的数据。由此可知： GPS接收模块将接收到的GPS卫星导航电文调制解码，转换为标准格式后，送给单片机，当单片机接收到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显示出来。第三章 基于单片机的 GPS硬件电路设计3.1 基于单片机的GPS 硬件电路总体结构根据总体设计方案，该基于单片机的GPS硬件电路设计主要由GPS信号接收部分 SiRF St

25、arII GPS信号接收模块）、控制芯片STC89C52单片机）、显示部分 12864LCD 液晶显示模块）这几部分构成。其大体结构框图如图3.1 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 44 页13 / 44 图 3.1 基于单片机的GPS 硬件总体结构框图3.2 基于单片机的GPS 定位信息显示系统设计硬件电路简介3.2.1STC89C52 简介STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8 位单片机，采用40 引脚双列直插封装方式。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51

26、指令集和输出管脚相兼容4。STC89C52引脚如图 3.2所示：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 44 页14 / 44 图 3.2 STC89C52 引脚图其引脚说明如下：(1)主电源引脚 ：电源输入，接 5V 电源；GND(Pin20：接地线。(2)外接晶振引脚 ：片内振荡电路的输入端；XTAL2(Pin18 ：片内振荡电路的输出端。(3)控制引脚 ：复位引脚，引脚上出现2 个机器周期的高电平将使单片机复位；ALE/PROG(Pin30：地址锁存允许信号；PSEN(Pin29：外部存储器读选通信号；精选学习资料 -

27、- - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 44 页15 / 44 EA/VPP(Pin31：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。(4)可编程输入 / 输出引脚 32根）：STC89C52 单片机有4 组 8 位的可编程I/O 口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口有 8 根引脚，共 32 根。P0口Pin39Pin32）：8 位双向 I/O 口线，名称为 P0.0P0.7；P1口Pin1Pin8）：8位准双向 I/O 口线，名称为 P1.0P1.7；P2口Pin21Pin28）：8 位

28、准双向 I/O 口线，名称为 P2.0P2.7；P3口 所示，在 RXD 和 TXD 引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz 之间选择，电容值在530pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用5。外部方式的时钟电路如图3.3b）所示， RXD 接地， TXD 接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 44 页16 / 44 的方波信号。片内时钟发生器

29、把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1 和P2，供单片机使用。a）内部方式时钟电路复位复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC 初始化为0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动6。除 PC 之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表3.2所示。表 3.2 一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H

30、 TH1 00H P0-P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H RST 引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续 24 个振荡周期 (即二个机器周期 以上。若使用颇率为6MHz 的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 44 页17 / 44 整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机

31、器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号7。3.2.2 SiRF StarII GPS 信号接收模块该设计中 GPS信号接收模块所选用的是SiRF StarII GPS接收模块，该模块是由美国瑟孚科技有限公司所生产。主要使用到的引脚如图3.4 所示。该模块具有12 通道并行接收能力，所接收的GPS 信号属于民用频段的L1 信号、集成LNA 和数字接口等组成。 GSW2 模块化软件很容易集成到现有系统中，并提供功能强大的开发环境。SiRF StarII 除增加了中央处理器和卫星信号追踪引擎, SiRF StarII 在芯片组中集成了兆位存储器 (DRA

32、M , 这个是其它同类产品的八倍。这使其不仅可执行各项 GPS 功能, 还能为用户应用提供额外存储。将IF 滤波器集成到射频芯片内而无需新增外部滤波器, 从而进一步降低了元件的数目并增加了可靠性。该芯片的主要特征如表3.3所示。表 3.3SiRF StarII主要特征SiRF StarII 特点功能用处信号捕捉从有遮挡地区走出时快速重捕卫星信号在遮挡环境下提供更多的定位结果信号跟踪跟踪弱信号比正常信号信改善信号可利用性，在信号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 44 页19 / 44 噪比低 20dB衰减严重的地方也可定位

33、单卫星定位在短暂的仅能收到一颗卫星的情况下定位在信号阻塞的地区也可定位，适于车载 GPS多级消除误差减小 GPS反射径带来的误差使 GPS定位准确度提高到5m差分 GPS周期 液晶显示模块概述12864B 液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192 个中文汉字 16X16点阵）、 128 个字符 8X16 点阵）及64X256 点阵显示RAM；显示内容： 128 列64 行；显示颜色：黄绿；显示角度： 6：00钟直视；LCD 类型： STN；与 MCU 接口： 8 位或 4 位并行 / 3位串行；配置 LED 背光；多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等；逻辑工作电压 (V

34、DD：4.55.5V；电源地 ( GND：0V；工作温度 (Ta：060( 常温 / -2075宽温）9。(2) 12864有 20接口引脚，引脚说明如表3.4所示。表 3.412864 引脚说明引脚序号名称说明1 GND 电源地。2 VCC 电源正。3 VO 液晶显示对比度调节。4 RS RS= “H ”, 表示 DB7 DB0为 显示数据RS= “L”, 表示 DB7 DB0为显示指令精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 44 页21 / 44 数据。5 R/W 读写选择。 R/W=1，读状态； R/W=0，写状态。6

35、E 使能信号。7-14 D0-D7 数据总线。15 PSB H：8 位或 4 位并口方式， L: 串口方式。16 NC 空脚。17 RST 复位端，低电平有效。18 VOVT 驱动电压输出端。19 BLA LED 电源正 5.0V）。20 BLK- LED 电源地。3.3 基于单片机的GPS 硬件连接 介绍整个硬件设计要求 GPS接收模块输出的信号通过单片机STC89C52、GPS信号接收模块、 12864液晶显示模块、电源相连接实现系统功能。硬件电路设计如图3.7所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 44 页22 /

36、 44 图3.7 GPS硬件电路图第四章 基于单片机的 GPS软件设计4.1 NMEA-0183 数据格式NMEA 0183 是 美 国 国 家 海 洋 电 子 协 会 National Marine Electronics Association）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。现在除少数早期的GPS 接收机外，几乎所有的GPS接收机均采用了这一格式。此协议是为了在不同的GPS导航设备中建立统一的 RTCM 标准。这种格式的广泛使用使得GPS接收模块的通

37、用化和互换性大大提高。这种格式所输出的语句采用的是ASCII字符码，包含了纬度、经度、速度、日期、时间、航向、以及卫星信号情况等信息。其串行通信默认参数为：波特率 =9600bps，数据位 =8bit ，开始位 =1bit ，停止位 =1bit ，无奇偶校验。帧格式形如： $aaccc,ddd,ddd, ,ddd*hh(1 “$”：帧命令起始位；(2 aaccc：地址域，前两位为识别符，后三位为语句名；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 44 页23 / 44 (3 dddddd：数据；(4 “*”：校验和前缀；(5 hh

38、: 校验和 check sum），$与* 之间所有字符ASCII 码的校验和 : CRCarriage Return） + LFLine Feed）帧结束，回车和换行。4.1.1 输入语句NMEA-0183输入语句是指GPS 接收模块可以接收的语句。输入语句包括初始位置，时间，秒脉冲状态，差分模式，NMEA输出间隔等设置信息。这些语句是GPS 接收机可以接受的语句。一般情况下初始化信息语句为PGRMI 。GPRMI ，*hh 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

39、半球 E东经）或 W西经）；UTC 日期， ddmmyy 日月年）格式；UTC 时间， hhmmss时分秒）格式；接收机命令， A=自动定位， R=机器重新启动。4.1.2 输出语句SiRF StarII 的输出语句有十余种 , 其主要语句有GPALM 、 GPGSV卫 星 状 态 ） 、 GPGSA 、GPRMC 、 GPVTG 、 PGRME、 PGRMF 、PGRMT 、PGRMV GARMIN定义的语句 ,3D 速度信息）、LCGLL 、 LCVTG NMEA标准语句）等。可通过GPS 串口调试软件发送相应的命令语句给SiRF StarII 芯片，此后芯片会根据命令语句设置参数。几种常

40、用的数据格式如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 44 页24 / 44 1）GPS标准数据 GPGGA），其结构为：$GPGGA,* UTC 时间，格式为hhmmss.sss； 纬度，格式为ddmm.mmmm 前导位数不足则补0）； 纬度半球， N 或 S北纬或南纬）； 经度，格式为dddmm.mmmm 前导位数不足则补0）； 经度半球， E 或 W东经或西经）； 定位质量指示， 0=定位无效， 1=定位有效； 使用卫星数量，从00 到 12前导位数不足则补0）； 水平精确度， 0.5 到 99.9； 天线离海平面的

41、高度，-9999.9 到 9999.9M ； 高度单位， M 表示单位 M ； 大地椭球面相对海平面的高度，-999.9 到 9999.9M ； 高度单位， M 表示单位 M ； 差分 GPS数据期限 RTCM SC-104 ），最后设立RTCM 传送的秒数量； 差分参考基站标号，从0000 到 1023前导位数不足则补0）； 校验和。2）可视卫星状态输出语句GPGSV ），其结构为：$GPGSV,.,* 总的 GSV 语句电文数； 当前 GSV 语句号； 可视卫星总数， 00 至 12； 卫星编号， 01 至 32；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -

42、- - - -第 25 页，共 44 页25 / 44 卫星仰角， 00 至 90 度； 卫星方位角， 000 至 359 度, 实际值； 信噪比 C/No）， 00 至 99dB；无表未接收到讯号； 校验和。3）推荐最小 GPS/TRANSIT 数据GPRMC），其结构为：$GPRMC,，*hh 其中“ GP”为交谈识别符；“ RMC”为语句识别符；“ hh”为校验和，其代表了“ $”与“ *”之间所有字符的按位异或值不包括这两个字符）。$GPRMC语句数据区的内容为：定位点的协调世界时间 UTC），hhmmss 时分秒）格式；定位状态， A有效定位， V无效定位；定位点纬度， ddmm.m

43、mmm度分）格式；纬度半球， N北半球）或 S南半球）；定位点经度， dddmm.mmmm度分）格式。经度半球， E东经）或 W西经）；地面速率， 000.0999.9节；地面航向， 000.0359.9度；UTC 日期， ddmmyy日月年）格式；磁偏角， 000.0180度；磁偏角方向， E东）或 W西）；工作模式： A=自主， D=差分， E=评估， N=数据无效10。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 44 页26 / 44 4.2 基于单片机的GPS 定位系统软件开发环境Keil uVision24.2.1 80

44、51开发工具Keil uVision2 是美国 Keil Software 公司出品的 51系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，使用接近于传统C 语言的语法来开发，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，它还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入。 KeilC51 标准 C编译器为 8051 微控制器的软件开发提供了C 语言环境 , 同时保留了汇编代码高效, 快速的特点。 C51 编译器功能的不断增强，使我们可以更加贴近CPU 本身及其他的衍生品。C51 已被完全集成到uVision2 的集成开发环境中，这个集成开发环境包括：编译器，汇编器，实时操作系统，工程管理器

45、，调试器。uVision2 IDE 可为它们提供单一而灵活的开发环境11。Keil uVision2 与同类开发环境具有以下优点：(1 真正的集成调试环境 , 集成了编缉器、编译器、调试器；(2众多强大软硬件调试手段 , 包括逻辑分析仪、跟踪器、逻辑笔、波形发生器、影子存储器、记时器、程序时效分析、数据时效分析、硬件测试仪、事件触发器；(3所有类型的单片机集成在一个调试环境下, 支持汇编、 C、PL/M源程序混合调试；(4支持软件模拟，支持工程管理；(5支持点屏功能 , 直接点击屏幕就可以观察变量的值, 方便快捷；(6功能强大的观察窗口 , 支持所有的数据类型；(7树状结构显示，一目了然；(8

46、在线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位12。4.2.2 uVision2集成开发环境(1 工程管理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 44 页27 / 44 工程，可以自动设置汇编器、编译器、连接定位器及调试器选项，来满足用户充分利用特定微控制器的要求。此数据库包含：片上存储器和外围设备的信息，扩展数据指针(extra data pointer或者加速器 ( mathaccelerator 的特性。 uVision2可以为片外存储器产生必要的连接选项：确定起始地址和规模13。(2集成功能uVision2 的强大功能有

47、助于用户按期完工。集成源极浏览器利用符号数据库使用户可以快速浏览源文件。用详细的符号信息来优化用户变数存储器；文件寻找功能：在特定文件中执行全局文件搜索；工具菜单：允许在V2 集成开发环境下启动用户功能；可配置 SVCS 接口：提供对版本控制系统的入口；PCLINT 接口：对应用程序代码进行深层语法分析；Infineon 的 EasyCase接口：集成块集代码产生；Infineon的DAVE 功能：协助用户的 CPU和外部程序。 DAVE 工程可被直接输入uVision4。4.2.3 编辑器和调试器(1 源代码编辑器uVision2 编辑器包含了所有用户熟悉的特性。彩色语法显像和文件辩识都对

48、C 源代码进行和优化。可以在编辑器内调试程序，它能提供一种自然的调试环境，使你更快速地检查和修改程序。(2 断点uVision2 允许用户在编辑时设置程序断点中可以快速浏览断点设置情况和源程序行的位置，代码覆盖率信息可以让你区分程序中已执行和未执行的部分。(3) 调试函数语言uVision2 中，你可以编写或使用类似C的数语言进行调试。内部函数：如 printf, memset, rand及其它功能的函数；信号函数：模拟产生CPU 的模拟信号和脉冲信号；用户函数：扩展指令范围，合并重复动作。(4) 变量和存储器用户可以在编辑器中选中变呈来观察其取值。双层窗口显示，可进行以下调整：当前函数的局部

49、变量；用户在两个不同 watch 窗口页面上的自定义变量；堆栈调用 (call stack页面上的调用记录 ；不同格式的四个存储区14。4.2.4 测试程序uVision2调试器具备所有常规源极调试，符号调试特性以及历史跟踪，代码覆盖，复杂断点等功能。DDE界面和 shift语言支持自动程序测试。(1) CPU和外设模拟装置uVision2为8051及衍生产品提供了高速 CPU模拟功能和片上扩展口在对话框内可直接观察和修改I/O值, 也可以用预装的 C-LIKE 宏指令书写符号函数来提供动态输入。(2 目标监控器uVision2含一个可配置的监控器 , 可测试目标器件上的软件体。监控器用uVi

50、sion2的调试器直接工作 , 可支持代码区。它要求目标系统具备6字节堆栈空间, 6KB的代码 ROM和256字节Xdata RAM。(3 MCB517/251启动工具包精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 44 页29 / 44 在开始一项 8051工程时 , MCB启动工具会对你有很大帮助。每一个启动工具包括一套 2K字节的开发工具和许多可快速运行的举例程序。用户可在检测8051性能的同时 , 查看开发工具的可行性。MCB517AC 板含高性能 InfineonC517A单片机 , 它提供标准 8052外围设备和A/D转