基于单片机的GPS定位GSM无线通讯搜索追踪器Word文件下载.doc
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天津职业技术师范大学本科生毕业设计
基于单片机的智能搜索器
IntelligentSearchingDeviceBasedonMicrocontroller
专业班级：
电科0901
学生姓名：
冯斌
指导教师：
王利强副教授
系别：
电子工程学院
2013年6月
摘要
自从进入新世纪以来，由于生活节奏的加快，工作压力变大，导致很多人经常忘记一些比较贵重物品的存放位置，从而影响了生活和工作效率。
本人通过调查发现，如果能够设计出一款实时显示位置信息的搜索器，那么就能从根本上解决这一问题。
GPS模块能够实现物体的定位，通过它可以知道物体的经纬度信息。
然后GPRS模块可以实现无线通讯功能，所以本人决定将二者结合到一起，用GPRS模块将GPS模块所定位的经纬度信息通过短信息的形式发送到指定的手机号码上。
这样一来就可以实现贵重物品的实时定位，一旦忘记或者丢失，都可以通过相应的手段将其找回。
本搜索器的系统核心采用STC12C5A60S2单片机，通过编辑好的程序驱动各个模块的正常工作，使整体紧密联系。
本搜索还可以用于企业对下属的管理，老人儿童的追踪，以及监狱对犯人的看管。
随着GPS定位技术的不断发展和测量需要，会被越来越多的领域所需要。
关键词：
单片机；
GPS；
GPRS；
搜索器
ABSTRACT
Sinceenteringthenewcentury,duetotheacceleratingrhythmoflifeandworkingpressuregetsbigger,manypeopleoftenforgetsomevaluablesstoragelocation,whichaffectthelifeandworkefficiency.Throughtheinvestigation,Ifoundifwecandesignareal-timedisplayoflocationinformationsearcher,thenwecanfundamentallysolvetheproblem.
GPSmodulecanrealizepositioningoftheobject,inordertoknowthelongitudeandlatitudeinformationobjects.Inaddition,GPRSmodulealsocanrealizethewirelesscommunicationfunction,soIdecidedtotakethecombinationtogether,positioningwithGPSmodule,GPRSmodulewillthroughtheshortmessageintheformoflatitudeandlongitudeinformationsenttothespecifiedphonenumber.Sothatwecanrealizereal-timepositioning,valuablesgoodsonceforgetorlost,canthroughsuchmeanstofindit.ThecoreofthesystemsearcheruseSTC12C5A60S2microcontroller,agoodprogramdrivenediteachmoduletoworkproperlyandclosely.
Thissearchcanalsobeusedforenterprisemanagementofthesubordinates,theelderlyandchildren’stracking.WiththecontinuousdevelopmentofGPSpositioningtechnologyandmeasurementneeds,willbemoreandmoreareasofneed.
KeyWords：
microcontroller;
GPS;
GPRS;
searcher
目录
1总体方案设计 1
1.1硬件部分 1
1.2软件部分 1
2GPS模块 3
2.1GPS信号接收方案 3
2.2GPS模块的内部结构 5
2.3GPS模块定位流程 5
2.4GPS的性能指标 6
3GSM模块 7
41602LCD显示模块 9
5硬件设计 11
5.1硬件总体结构 11
5.2控制电路 11
5.3定位电路 13
5.4通信电路 14
5.5显示电路 15
6软件设计 16
6.1系统软件概述 16
6.2软件程序的编译 16
7搜索器测试结果 39
结论 40
参考文献 41
致谢 42
天津职业技术师范大学2013届本科生毕业设计
1总体方案设计
1.1硬件部分
该智能搜索器设备硬件主要由GPS信号接收部分（u-blox公司的GPS芯片）、控制芯片（STC12C5A60S2单片机[1]）、显示部分（1602LCD液晶显示模块）、信息传输（华为GTM900-B型模块），如图1-1所示:
GPS接收模块将收到的GPS卫星导航电文调制解码，再送给单片机串口接收，当单片机收到GPS发送过来的导航电文后，经过片内程序的识别筛选，将筛选出来的定位电文送到显示模块及GSM模块，并且通过1602LCD显示器按照要求的编排格式所显示，将经纬度信息发送设定好的手机号码上。
图1-1系统工作逻辑框图
1.2软件部分
在设计该软件时采用了模块化的思想，之所以采用的模块化的设计思想，主要是想到了软件模块化后方便软件的调试，同时也方便了该软件的移植，在不同的硬件平台上运行该软件只需要更改相应的软件模块就可以实现。
该软件分为了串口初始化模块，液晶模块初始化模块，数据接收模块，数据格式调整送显模块这四个主要模块[2]。
图1-2为软件程序流程图。
图1-2软件程序流程图
2GPS模块
2.1GPS信号接收方案
每颗GPS卫星每时每刻发布信号来显示它的位置和时间，GPS接收机可以计算出信号到接收机的时间延迟，依据信号的传输速度大小计算出接收机到相应卫星的距离。
在相同时间收集4颗及以上不同卫星的数据，通过转换频率、放大、滤波等处理过程，可以实现对GPS卫星信号的跟踪、锁定和测量工作，从而产生计算位置的数据信息（包括：
经度、纬度、速度、状况、时间、高度、航向等），经由I/O口输出串行数据[3]。
要实现在液晶显示器上显示出接收到的GPS地理信息，首先要实现GPS信号的接收和调制。
在接收GPS方案上我们可以有两种选择，一种是选择成品的GPS接收模块，众所周知，现阶段成品GPS接收模块的技术已经相当成熟，性能稳定并且使用起来非常方便，定位成功后可以直接通过模块的串口输出GPS定位信息。
由于GPS接收模块已经由厂家完成了设计与封装，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。
但是如果选择这种方案的话，其核心技术我们就不得而知。
虽然不影响其应用，但是这样就失去了毕业设计的意义啦。
所以我毅然决定选择另一种方案，购买GPS芯片，再根据标准设计外围电路以及PCB原理图，送往工厂进行打样处理，安装天线等。
虽然单独购买芯片价格昂贵，实现的难度较大，不易成功，但是在这个过程中可以学到很多GPS接收部分的电路设计技术[4]。
图2-1-1GPSPCB原理图
GPS就是通过接受卫星信号，进行定位或者导航的终端。
而接受信号就必须用到天线。
GPS卫星信号分为L1和L2，频率分别为1575.42MHZ和1228MHZ，其中L1为开放的民用信号，信号为圆形极化。
信号强度为-166DBM左右，属于比较弱的信号。
这些特点决定了要为GPS信号的接受准备专门的天线。
本系统应用u-blox公司的GPS芯片[18]，外置GPS天线。
图2-1-1GPS模块和天线
2.2GPS模块的内部结构
GPS接收模块是搜索器的关键部分，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[5]、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2-2GPS模块的内部结构
2.3GPS模块定位流程
GPS模块定位流程步骤：
1搜索可用卫星-接收卫星信号-与卫星信号同步-提取定位电文密码。
2从定位电文中取得计算位置所需的信息。
3准确计算卫星的位置，包含卫星高度和方位角的计算，校正必要对流层的误差。
4伪距的计算，校正电离层的误差。
5重复上述步骤，计算相应的所有可用卫星[17]。
6校正其他必要误差，比如根据卫星信号到达的时间，对地球旋转造成的卫星位置偏差进行校正。
7依据定位原理，计算GPS接收机的最开始的位置，并将计算出的数据转换成坐标格式进行输出。
8分析可用卫星的信息，计算出最好的DilutionofPrecision（DPO），进行选星，计算和修正GPS接收机的相应位置，给出GPS接收机的经纬度坐标和准确的时间信息[6]。
2.4GPS的性能指标
GPS具有12个数据并行接收通道，包括8位数据位，1位起始位，1位停止位，无校正位CMOS电平输出电平，电流为1mA。
的通信手段是异步串行通信，默认的通信速率是4800baud接收频段1575.42±
1.0MHz的L1C/A码的[8]。
GSU-38A0GPS接收模块，可以提供经度，纬度，速度，高度和世界协调时间，频率和GPS卫星轨道信息等。
其最大的特点是：
低电压3.3V电源供电，工作电流不大于50mA（不包括天线消费），高灵敏度-145dBm;
可以输出时间的最小单位是0.01秒[8]。
GPS定位精度的问题，主要是由于美军的军事战略（SA）。
在SA影响的情况下，当PDOP值小于或等于3的相对测量点的GPS卫星在其轨道上的位置，与95％的准确度在10米范围内的位置数据;
另一种使用差分定位技术，在约2至
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