单片机控制的GPS定位系统设计毕业设计 精品Word文件下载.docx

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指导教师（职称）：

ＸＸＸ（教授）

评阅教师：

完成日期：

2011年3月

ＸＸＸＸＸＸ

ＸＸＸＸＸＸ（英文）

通信工程专业XXX

［摘　要］GPS技术在军事、通讯、气象、勘探、导航、遥感、大地测量、地球动力以及天文等众多学科领域得到极其广泛的应用，推动了科学技术的迅猛发展，也丰富了人类的科学文化生活。

现在，GPS的外型设计已经转向便携式发展，逐步踏入寻常百姓的生活中。

所以，对GPS的研究具有十分重要的意义。

论文主要研究GPS的定位原理与技术，单片机的编程及其应用，液晶屏的功能及其实现方法。

制作了一套设计方案，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。

完成了一台液晶显示的手持式GPS定位接收设备，并依次显示实时时间及所在地的经纬度。

该定位系统完成后，定位精度能达到15m，所以该装置在测控领域的应用开发中具有一定的实用价值和借鉴价值。

［关键词］AT89C52单片机；

GPS；

串口通信；

LCD显示

CommunicationEngineeringMajorLIJun-Jian

Abstract:

GlobalPositioningSystemtechnologygetextremelycomprehensiveapplicationatmilitary,communications,meterology,exploration,navigation,remotesensing,earthsurvey,earthmover,astronomyandothernumeroussubjectfield;

lettechnologyrapidedevelopment,alsoitmakeshumanscienceculturelifeplentiful。

Now,AssistantGlobalPositioningSystemexteriordesignalreadychangeofdirectiontoportabletype,stepbystepentercommanpeople’sdailylife。

Therefore,researchingAssistantGlobalPositioningSystemhasveryimportantmeaning。

PapermainresearchGPSpositiontheoryandtechnique,programandapplicationofsinglechip,thefunctionandimplementway。

Makeasetofdesignproposal,withsofttolinkhardwareaccomplishwholeGPSinformationacceptanceandevinciveprocess。

AccomplishonehandheldGPSpositionreceivingmachinewithLiquidcrystaldisplay,anddisplayrealtimeperiodandthelocationoflatitudeandlongitudeonebyone。

Withthepositionsystemcomplete,thepositionprecisioncanreachfifteenmeters,sothesysteminmeasurementandcontrolfieldapplicationdevelopmenthavesomepracticalworthandreferenceworth。

Keywords:

AT89C52SCM;

GPS;

SerialPortCommunication;

LCDdisplay

1．2．2数据采集方案2

1前言

1．1GPS前景

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、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30亿美元，而在我国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。

可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。

1．2GPS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GNSS。

　　狭义的GPS，即指美国的全球定位系统　GlobalPositioningSystem，简称GPS。

　　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。

　　即全球定位系统（GlobalPositioningSystem）。

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、授时等功能。

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，准时到达目的地。

　　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，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。

本设计是一个LCD1602电子液晶显示屏显示动画的设计。

整机以ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C52为核心，介绍了以它为控制系统的LCD电子液晶显示屏的动态设计和开发过程。

该电子显示屏内部自带了ASCII码识别显示控制电路部分，如果需要显示一个西文字符，只需要让单片机给他输入这个西文字符的ASCII码即可。

文中详细介绍了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。

1．2．1控制任务

本设计采用AT89C52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制。

：

数据接收控制：

51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缓冲区。

显示控制：

利用51单片机的I/O端口控制LCD1602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LCD1620显示需要信息。

1．2．2数据采集方案

为了减少接收出错的问题，采集数据时使用串行口中断数据接收方式。

方案：

直接接收，不论接收到的数据是什么，先把串行口发送过来的数据接收到数据缓冲区过后，再对数据进行处理。

GPS模块为一种智能模块，它每秒钟会发出几种数据，包括：

$GPGGA、$GPRMC、$PGRMV、$PGRMO、$PGRMC等数据格式。

每个数据为15~36个字节数据，如果把每个数据都接收到单片机的缓冲区，那么单片机就需要很大的数据存储器RAM，这样单片机内部的RAM是不够用的，更何况还有程序处理。

所以这种数据采集的方案是不行的。

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格式数据的时间：

前五次数据接收的时候先判断数句格式（依次判断接收到的数据是否先后为’$’、’G’、’P’、’G’、’G’、’A’），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。

方案比较：

前者数据接收的方案虽然接收的方法简单，接收程序编写很容易，但是学要很大的RAM空间，设计时需要外加存储器，程序编写时就得多写上数据存储处理程序。

这样就大大的增加了开发的诸多问题，包括成本，开发时间，试调难度等。

后者数据接收方案比起前者来说节约了不少的RAM，而且再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时间，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。

所以本设计采用第二种数据接收的方案。

2硬件设计

系统硬件部分电路大致上可以分成稳压电源、单片机小系统及外围电路和LCD显示屏电路三部分。

电路为单片机89C52控制的GPS器件，实现定位系统数据的采集和现实。

其中所使用的器件主要是3个，打片机89C52、GPS模块GARMINGPS25以及LCD显示模块MGLS-12032A。

在这里仅列出单片机和LCD接口部分电路的器件名称和相关的主要功能。

●89C52：

LCD的控制器，控制字符的发送和点阵显示的时序。

●MAX202：

TTL电平和RS-232电平的转换芯片。

●LCD：

液晶显示模块。

在单片机的控制下，按照要求的格式显示接受到的数据。

2．1整版设计

设计原理图：

电源

以单片机为核心将GPS数据发送模块，LCD1602显示模块系统的结合在一起形成一个整体，实现特定功能。

2．2电源模块设计

各个模块的电源供电电压均为5V，所以只需要设计5V单电源供电即可。

设计采用稳压芯片LM7805做电源稳压核心。

电路图如下所示，输入电压为220v交流电，经过变压器降压为9V交流电，再运用二极管的单向导电性对9V交流电整流，使用二级管连接成整流槽，使电压负电压整流成正电压。

电容C1为滤波电容，让电压波纹幅度减小，然后由LM7805集成稳压芯片将输入电压整流为5V稳压源。

小电容C3，、C4为高频信号滤除电容，改善负载的瞬态响应。

图2-1电源模块电路图

2．3显示模块设计

由与本设计显示需要显示相应的数据信息，包括相应的西文字符，所以不采用数码管显示，采用带西文字库的LCD1602做显示器，显示电路如下

图2-2液晶显示电路图

电路中的可变电阻RV2最大阻值为1K，其作用为调节VEE输入引脚的电压，实现对LCD1602对比度的调节。

LC