基于单片机的gps定位信息显示系统设计论文-学位论文.doc

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1、 学校代码： 11059 学 号：0805070058Hefei University 毕业论文（设计）BACHELOR DISSERTATION论文题目： 基于单片机的GPS定位信息显示系统设计 学位类别：_ _ _工 学 学 士_ _年级专业（班级）：_ 08级自动化（1）班 _作者姓名：_ _ _ _ _ _导师姓名：_ _ _ _ _ _完成时间：_ _ _ 2012年5月20日_ _ _ _ IIHEFEI UNIVERSITY毕 业 设 计（ 开题报告 ）题目 基于单片机的GPS定位信息显示系统设计 系别 电子信息与电气工程系 专业 自动化 班 级 08自动化（1）班 姓名 指导老

2、师 完成时间 2012年3月5日 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权

3、保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意

4、学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正

5、文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文

6、译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中

7、及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对

8、解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符

9、合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日合肥学院电子信息与电气工程系毕业设计(论文)开题报告学生：# 班级：08自动化（1）班论文题目基于单片机的GPS定位信息 显示

10、系统设计导师姓名#可行性方案分析可行性方案见附页参考文献参考文献：1陈明荧.8051单片机课程设计实训教材.清华大学出版社,2004.2周航慈.单片机应用程序设计技术M.北京航空航天大学出版社,2002.3蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用.北京高等教育出版社,1992.4李建华.实用遥控器原理与制作.人民邮电出版社.1996.5,邢砚田. 简易GPS定位信息显示系统的设计J. 科协论坛,2011,(3):486韩晓新,邢绍邦,沈琳.基于AT89C52单片机的液晶GPS定位仪设计J. 工矿自动化,2010,(2):38-407吴宗泰.基于AT89S52单片机的GPS接收与显示的实现J.

11、 科技创新导报,2010, (5):108李光飞.GPS定位信息的单片机控制显示系统.微计算机信息,2004,20(11).9刘晓,等.基于单片机采集GPS数据系统的设计.青岛科技大学学报,2006,2.开题小组及教研室意见 开题小组签名： 年 月 日选题的目的、意义掌握GPS定位设计技巧，使自己所学的知识在现实中得以应用。制作出一套设计方案，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。完成一台液晶显示的手持式GPS定位接收设备。能够较为精确地计算和显示日期、时间、经度、纬度等信息。通过对GPS接收板和LED显示模块的研究，设计GPS定位信息的采集与显示系统。全球定位系统GPS是近

12、年来开发的最具开创意义的高新技术之一，其全球性、全天候的导航定位、定时、测速优势必然会在诸多领域中得到越来越多的应用。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德重要组成部分。因其具有性能良好、精度高、应用广德特点，使其成为了迄今最好的导航定位系统。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。GPS的研究现状：GPS已被广泛应用于航天、航空、航海、运输、勘探等诸多领域。随着数字大规模集成电路的发展和定位功能需求，GPS已经开始更多的嵌入到移动手持设备、消费电子产品中。美国为了充分利用GPS系统的商业价值，独霸全球导航定位市场，

13、近年来对GPS系统进行了一系列的更新。北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由三颗北斗定位卫星、地面控制中心为主的地面部分、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100纳秒。美国的GPS三维定位精度P码目前已由16米提高到6米，C/A码目前已由25-100米提高到12米，授时精度目前约20纳秒。拟研究的主要问题、重点和难点：主要问题：怎样使GPS模板接收到的数据代码在液晶显示器上显示出来。研究重点：1.硬件电路的设计2.GPS接收信息的处理 3.显示程序的调试

14、难点：1.GPS接收数据的处理2.显示程序的调试研究目标：制作出一套设计方案，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。完成一台液晶显示的手持式GPS定位接收设备，并能显示所在地的经纬度和时间。研究方法、技术路线、实验方案、可行性分析研究方法：理论结合实验，第一，应了解GPS系统的工作原理、构成及特点；第二是硬件和软件相融合，进行调试，完成此次设计。技术路线及实验方案：一、 理解工作原理和其他设备的特点二、 进行硬件电路的设计并制板三、 编程设计四、 通过实验模拟进行调试五、 结合硬件电路进行调试六、 最后完成作品整合可行性分析：本设计制作的费用支出，均在本人承担范围内：我们学习

15、了单片机控制技术并在课余制作过与之相关的设计，我们学校有比较完善的单片机实验室，能够应用所学知识和技术完成毕业设计，具有一定的技术可行性，在这次设计中，对于疑惑的地方我会更透彻的去理解，再通过指导老师的指点，可以顺利地完成本次毕业设计，具有可行性。时间安排：1、确定题目后查阅资料、为设计准备相应的理论知识。2、第1-4周 查资料，并准备开题报告，学习并深入理解基于单片机的GPS的定位信息显示系统的工作原理。3、第5-6周 收集与单片机的GPS定位系统相关知识，完成论文的开题报告，制定出设计方案。4、第7周 根据任务书进行总体方案设计，分别对单片机的GPS系统单元电路进行设计。画出电路原理图。5

16、 第8-10周 处理电路之间的匹配的相关问题，对设计方案中部分电路进行仿真。6、第11-12周 对设计中产生的问题进行分析,找出错误不足并进行完善,进行部分硬件电路的搭建工作。8、第13-14周 完成该系统设计并进行相关电路调试,完成电路试验，撰写论文。9、第15-16周 整理论文，准备答辩。主要内容：本设计介绍了一种成本低又能满足性能使用要求的经济型GPS接收机的设计方案。此方案基于单片机、GPS模块和1602液晶显示屏等硬件 , 并应用C语言来实现 GPS 信号的提取、显示及基本的控制操作等。经过实践测试 ,这种接收机可以达到基本 GPS信息接收以及显示，可以做到体积小、精度高、连续导航，

17、并可广泛应用于个人野外旅游探险、 出租汽车定位及海上作业等领域。设计方案：本文介绍用AT89C51单片机最小应用系统进行温度报警的硬件电路和软件部分设计.通过用一块AT-89C51芯片外加扩展系统及一些相应的功能部件,经过预研、硬件设计、用PROTEL绘制原理图、系统软件的设计、仿真调试、程序的固化、元器件的安装、焊板等一系列操作,最后组成一个水温的设定、检测、显示和控制的自动闭环调节系统,并使系统达到工艺要求的性能指标,不断地将控制对象的参数和状态转成数字量,采入AT-89C51单片机,经过单片机的判断和运算,发出控制信号,以控制各种执行机构达到预期目。智能温度传感器内部一般都包含温度传感器

18、、A/D转化器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。综合成本复杂程度等因素，硬件采用以下主要的的器件：AT89S51单片机，蜂鸣器，DS18B20，4位7段数码管。其中AT89S51单片机作为主控器件，DS18B20作为温度采集转换器件，4位7段数码管，蜂鸣器作为警报装置。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。使用DS18B20采集温度并同时把模拟信号转化为数字信号送入主控制器，通过事先载入的控制程序进行控制实现各种功能。数码管准确地显示温度的数值，当温度大于或小于设定值时蜂鸣器发声，从而

19、基本实现了报警功能。其它附属功能仍需完善，在此不作过多的陈整体电路框图如下： 技术路线： 首先确定电路主要组成部分。电路主要组成就是四大块：温度测量电路，转换电路，温度控制电路，显示电路，报警电路。 其次分析各个部分的可选的电路形式，比较各种电路形式的优点和缺点，分析是否适合本次设计的要求，在符合设计要求的前提下，选择性价比较高的电路形式。 接着选择了适当的电路形式后，进行电路之间的组合与匹配的分析，电路之间的匹配是很重要的，电路之间的匹配直接影响到电路的性能和电路的输出结果，如果匹配做的不好，电路很可能没有输出，但是每个电路部分并没有错误，所以，电路匹配问题必须作为一个重要的独立的环节加以重

20、视。 最后完整电路调试，整个电路上电调试，这时调试的重点就是测试电路在各输入信号输入时是否可以输出符合设计的要求。关键问题:（1）要掌握温度传感器的原理、结构、应用等。（2）考虑从非电量信号到电量信号的电路实现原理以及与单片机的接口。（3）熟悉MCS-51编程的技术，实现单片机对温度的调节控制。 （4）悉焊接技巧，可能会研究发生漏焊、虚焊现象，需要虚心向老教师学习。（5）整体电路的仿真调试。基于单片机的GPS定位信息显示系统设计中 文 摘 要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。

21、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 ABSTRACTGPS Global Posi

22、tioning System is widely used in real life, is an important part in the development of todays information age. 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 GP

23、S receiver module, 12,864 LCD displays and other devices GPS real-time display function implementation. From hardware 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 seri

24、al communication, the system design is based on the basic principle of the GPS module data output . It is a compact, portable, and can be used independently, all-weather real-time positioning and navigation equipment. KEY WORD:GPS; microcontroller;GPS receiver module; 12864 LCD目 录第一章 绪论11.1 课题背景及意义1

25、1.2 论文主要内容2第二章 GPS定位信息显示系统方案设计32.1 GPS全球定位系统简介32.2 GPS信号接收方案选择52.3 GPS接收模块的研究52.4 总体方案的设计6第三章 基于单片机的GPS硬件电路设计83.1 基于单片机的GPS硬件电路总体结构83.2 基于单片机的GPS定位信息显示系统设计硬件电路简介83.2.1 STC89C52简介83.2.2 SiRF Star II GPS信号接收模块123.2.3 12864液晶显示模块介绍133.3 基于单片机的GPS硬件连接介绍15第四章 基于单片机的GPS软件设计174.1 NMEA-0183数据格式174.1.1 输入语句1

26、74.1.2 输出语句184.2 基于单片机的GPS定位系统软件开发环境Keil uVision2204.2.1 8051开发工具204.2.2 uVision2集成开发环境204.2.3 编辑器和调试器214.2.4 测试程序224.2.5 Keil C编译步骤234.3 基于单片机的GPS软件设计思路254.4 模块软件设计264.4.1 液晶模块初始化模块264.4.2 GPS数据接收模块28第五章 系统调试与实验结果305.1 硬件调试305.2 软件调试305.3 实验结果315.4 实验结果分析32第六章 总结33致谢34参考文献35附录36第一章 绪论1.1 课题背景及意义197

27、8年2月22日第一颗GPS试验卫星的入轨运行，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1。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、全天候和全球性的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，是其他无线电接收装置都望尘莫及的。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技术有如下用途。GPS技术的陆地应用

28、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等。GPS技术的海洋应用GPS技术在海洋方面有着极其重要的作用，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

29、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；海洋纠纷或海损事故的定点测定；港口交通管制；海洋灾难检测等。GPS技术的航空应用GPS技术在航空方面的应用主要体现在：民航飞机的在途自主导航；飞机精密着陆；飞机空中加油控制；飞机编队飞行的安全保护；航空援救的搜索和定点测量；机载地球物理勘探；飞机探测灾区大小和标定测量；摄影和遥感飞机的七维状态参数和三维姿态参数测量等。GPS技术的航天应用GPS技术在航天方面同样也有着很重要的作用：低轨道通讯卫星群的实时轨道测量；卫星入轨和卫星回收的实时点位测量；载入航天

30、器的在轨防护探测；星载GPS的遮掩天体大小和大气参数测量；对地观测卫星的七维状态参数和三维状态参数测量2。由此可见，GPS技术已经延伸到各个领域的方方面面，但是要完成以上所述的各种用途，最基本的就是要具备能够接收GPS信号并且能够调制输出的设备，而这种设备最基本的功能就是能够显示当时所处地点的经纬度以及UTC标准时间。现在世面上已经有许多基于GPS接收模块所开发的产品，如GPS手持机、车载GPS导航仪等等，虽然其功能强大，但价格相对而言比较昂贵，而且对于普通应用没有必要。所以基于这种情况下，本次设计针对普通用户使用GPS的切实需要，设计并制作基于单片机的GPS定位信息显示系统。1.2 论文主要

31、内容本次设计的主要任务是在GPS和单片机的理论知识基础上，选择合适的单片机提取GPS接收模块接收的数据并且由液晶显示模块显示接收的数据。在此次设计过程中，主要熟悉所选用的GPS接收模块的性能指标，学习NMEA封包并懂得如何使用NMEA输出命令，结合单片机的相关知识能实现对GPS接收到的卫星信息进行提取，并在液晶显示器上选择性的显示需要的数据。第二章 GPS定位信息显示系统方案设计2.1 GPS全球定位系统简介 全球定位系统(GPS)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

32、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部分。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个轨道平面上。(3) 用户装置部分，主要由GPS接收机和卫星天线组成3。这三部分的相互关系如图2.1所示。图2.1 GPS全球定位系统组成1978年2月22日，第一颗GPS试验卫星的发射成功，标志着工程研制阶段的开始。1989年2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

33、产作业阶段。GPS系统经过16年的发射试验卫星，到开发GPS信号应用，进而发射工作卫星，终于在1994年3月建成了信号覆盖率达到了98的GPS工作星座，它由24颗Block2卫星卫星组成。Block2卫星如图2.2所示。图2.2 Block2卫星图全球定位系统有很多特点，其主要特点如下：(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接收到6颗以上GPS卫星的定位信息。只要有4颗卫星的定位信息，GPS接收机就能向用户提

34、供三维坐标、时间及移动速度等信息参数。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设备的距离，根据三维坐标中的距离公式，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。 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100米。美国政府宣布从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

35、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。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5米。2.2 GPS信号接收方案选择要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

36、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输出GPS相关信息。并且在经过大规模的商业化生产后价格已经能被我们所接受，这样的模块在市面上也能够容易的购买到。从上面的分析可以知道，选择GPS接收模块就能够很好的作为本次设计接收GPS定位信息的解决方案，因此我选择第二种方案来完成本次设计。2.3 G

37、PS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。GPS接收模块通过它的接收天线获取卫星信号，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。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，与GPS接收模块进行信息交换，实现功能。GPS接收模块内部结构如图2.3所示。图2.3 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

38、作为处理器，利用MCS-51单片机的串行接口接收SiRF Star II 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： (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； (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

39、口接收SiRF Star II 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 Star II 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

40、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 Star II 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。图3.1 基

41、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3.2.1 STC89C52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指令集和输出管脚相兼容4。STC89C52引脚如图3.2所示：图3.2 STC89C52引脚图其引脚说明如下：(1) 主电源引脚（2根）：VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源；GND(Pin20)：接地线。(2) 外接晶振引脚（2根）：XTAL1(Pin19)：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（4根）：RST (Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机