完整word陈宝基于单片机的GPS定位系统设计Word格式文档下载.docx
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GPS是全球定位系统英文名词GlobalPositioningSystem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MCS－51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-basedGPSPositioningInformationDisplaySystemDesign
ABSTRACT
GPSistheabbreviationoftheEnglishtermGlobalPositioningSystemglobalpositioningsystem。
.ThesystemistheUnitedStateslaidthesecondgenerationsatelliteradionavigationsystem..Itcanprovideuserswithcontinuous，real—time,giobal，round—the—clock,highprecisionthreedimensionalcoordinates,threevelocityandtimeinformation。
Aimedattargetsonthegroundandintheairaroundtheworldanaccuratepositioningandmonitoring。
Now,asanadvancedGPSreceivernavigationandpositioningequipment，hasawiderangeofapplicationsinmilitaryandcivilianareas.
GPSGlobalPositioningSystemiswidelyusedinreallife，isanimportantpartinthedevelopmentoftoday'
sinformationage。
Becauseofitsgoodperformance,highaccuracy，wideapplication,makingitbyfarthebestnavigationandpositioningsystem.
ThisthesisisdescribedindetailbasedonmicrocontrollerGPSreceivermodule,12,864LCDdisplaysandotherdevicesGPSreal-timedisplayfunctionimplementation.Fromhardwareandsoftwareimplementationgaveadetailedexpositionofthedesign,andcombinedwiththehardwarefeaturesoftheMCS—51seriesmicrocontrollerGPSreceivermoduletoachieveserialcommunication，thesystemdesignisbasedonthebasicprincipleoftheGPSmoduledataoutput。
Itisacompact，portable，andcanbeusedindependently,all-weatherreal-timepositioningandnavigationequipment。
KEYWORD：
GPS；
microcontroller；
GPSreceivermodule;
12864LCD
第一章绪论
1。
1课题背景及意义
1978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。
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（如海洋溢油的跟踪报告）；
海洋纠纷或海损事故的定点测定;
浮筒抛设和暗礁爆破等海洋工程的精确定位;
港口交通管制;
海洋灾难检测。
3。
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.
4．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姿态参数测量。
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，而设备最基本的功能就是能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，GPS手持机、车载GPS导航仪等等，虽然其功能强大,如车载GPS导航系统都带有大比例尺地图，但价格都比较昂贵,而且对于普通应用完全没有必要。
所以基于这种情况本次设计针对普通用户使用GPS的切实需要，设计并制作实现了基于单片机采集与显示GPS定位信息的低成本手持GPS设备。
第二章GPS定位信息显示系统方案设计
2.1GPS全球定位系统简介
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。
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2－1所示。
图2－1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系统进入了生产作业阶段。
GPS系统经过16年来的发射试验卫星，到开发GPS信号应用，进而发射工作卫星，终于在1994年3月建成了信号覆盖律达到了98%的GPS工作星座它由9颗Block2卫星和15颗Block2A卫星组成。
1985年11月以前发射的11颗Block1GPS试验卫星已经完成了它们的历史使命,于1993年12月31日全部停止了工作。
图2－2BlockⅡ/ⅡR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。
图2－3GPS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。
2.2GPS信号接
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