pgs定位仪的设计制作大学毕设论文.docx

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pgs定位仪的设计制作大学毕设论文

天津职业技术师范大学

TianjinUniversityofTechnologyandEducation

毕业设计

专业XXXXXX

班级学号：

09950090128

学生姓名：

XXXXX

指导教师：

XXXXXX）

二○一三年六月

天津职业技术师范大学本科生毕业设计

GPS定位仪的设计制做

DesignandfabricationofGPSpositioninginstrument

专业班级：

XXXX

学生姓名：

XXXX

指导教师：

XXXX

系别：

XXX

2013年6月

摘要

GPS技术的使用现在已经非常普及，在军事、气象、勘探、导航、通讯、遥感、大地测量、地球动力以及天文等众多学科领域有很广泛的应用，是当今信息时代发展中的重要组成部分。

GPS设计已经向便携式发展，逐步踏入寻常百姓的生活。

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。

制作了一套以软、硬件相结合的方法完成整个GPS数据接收和显示的设计方案。

本毕业设计是基于GPS信号接收模块，At89S52单片机控制模块、12864液晶显示模块，电源模块等器件为一体的便携式GPS定位导航仪，可实现对地点的实时定位并显示所在经纬度功能。

论文从软件和硬件方面对系统作了详细的说明，该系统根据技术已成熟的GPS模块数据输出基本原理设计而成。

并研究了Atms8952系列单片机如何实现与GPS接收模块的串行通信。

是具有全球性、高精度、自动化、高效益，性能稳定，体积小，方便携带诸多优点的，并能全天候使用的实时定位导航仪。

关键词：

GPS；单片机；12864液晶显示屏;GPS信号接收器

ABSTRACT

TheuseofGPStechnologyisnowverycommon,itiswidelyusedinmanyareasofscience,military,meteorologicalexploration,navigation,communication,remotesensing,geodesy,geodynamicsandastronomyintheinformationage,isanimportantpartinthedevelopmentofit.TheGPSdesignhasbeentotheportabledevelopment,graduallyintothelivesofordinarypeople.So,hastheextremelyvitalsignificancetotheresearchofGPS.ThepositioningprincipleandtechnologyofthepapermainlystudiestheGPS,microcontrollerprogramminganditsapplication,theLCDscreenofthefunctionanditsrealizationmethod.Asetofcombinedwithsoft,hardwaremethodtocompletetheGPSdatareceivinganddisplaydesign.

ThisgraduationdesignisbasedontheGPSsignalreceivingmodule,At89S52controlmodule,12864liquidcrystaldisplaymodule,powermoduleandportableGPSpositioningnavigationdeviceasawhole,itiscanrealizereal-timepositioningoftheplacewherethelongitudeandlatitudeanddisplayfunction.Thepaperintroducedindetailthesystemfromtheaspectsofhardwareandsoftware,thissystemisbasedonGPSmoduledataoutputdesignprincipleoftechnologyhasbeenmature.AndstudiestheAtms8952SeriesMCUtorealizetheserialcommunicationwithGPSreceivingmodule.Isaglobal,highprecision,automation,highefficiency,stableperformance,smallsize,theadvantagesofconvenientcarrying,andreal-timepositioningnavigatorall-weatheruse.

KeyWords：

GPS;MCU52;12864LCD;GPSsignalreceiver

目录

1引言3

2GPS信号接收系统设计5

2.1GPS导航系统简介5

2.2GPS系统定位原理7

2.3GPS接收机的基本工作原理7

2.4GPS信号接受器选择8

3单片机控制系统设计9

3.1AT89S52单片机原理9

3.2单片机工作基本电路12

3.2.1电源电路12

3.2.2时钟电路12

3.2.3复位电路13

3.2.4单片机的最小系统14

4导航信息显示系统设计16

4.112864液晶显示模块16

4.1.1概述16

4.1.2基本特性16

4.1.3接口说明16

4.212864点阵液晶显示模块引脚与单片机联接17

5总体方案的设计18

5.1系统硬件设计要求18

5.2硬件组成部分18

5.2.1电源部分19

5.2.2系统硬件电路部分20

5.3系统软件设计要求21

5.3.1串口通信程序设计21

5.3.2GPS信息接收流程22

5.3.3LCD显示程序22

5.4软件总体设计23

6系统调试与实验结果25

6.1硬件调试25

6.2软件调试25

结论26

参考文献27

致谢28

1引言

GPS（GlobePosition-findingSystem，全球导航定位系统[1]）主要有定位、导航、授时等功能。

美国从20世纪60年代提出方案，从70年代开始研制，历时20多年，于1993年全面建成的军用卫星导航系统，是美国拥有的一套高科技设施，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的系统。

该系统于1994年正式投入使用，最早用于美国军方，后期才延伸到民用，它能为地球上的使用者提供定位、导航和定时服务。

对远海航行、地质勘探、交通运输等部门起到很大的作用。

随着GPS应用的不断普及，目前已被广泛应用于各行各业。

最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统（Transit），1958年研制，64年正式投入使用。

由于该系统卫星数目较小（5-6颗），运行高度较低（平均1000KM），从地面站观测到卫星的时间隔较长（平均1.5h），因而它无法提供连续的实时三维导航，而且精度较低。

为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求。

1973年美国国防部制定了GPS计划。

从20世纪60年代开始，美军就不断地试验并改进以卫星为基础的无线电导航系统，从最早的TRANSIT，到NAVSTAR,一步一步地把GPS系统进行完善并降低了接收系统成本。

截止到1993年，分布在6个轨道平面内的（21＋3）颗卫星组成的GPS空间星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星[2]。

GPS系统拥有如下多种优点：

全天候，不受任何天气的影响；全球覆盖（高达98%）；三维定速定时高精度；快速、省时、高效率；应用广泛、多功能；可移动定位；不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。

卫星导航技术[2]的飞速发展已逐渐取代了无线电导航、天文导航等传统导航技术，而成为一种普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性、全天候等方面取得了长足进步。

现在不仅应用于物理勘探、电离层测量和航天器导航等诸多民用领域，在军事领域更是取得了广泛的应用--在弹道导弹、野战指挥系统、精确弹道测量以及军用地图快速测绘等领域均大量采用了卫星导航定位技术。

有鉴于卫星导航技术在民用和军事领域的重要意义，使其得到了许多国家的关注。

利用GPS信息接收模块、单片机AT89s52、液晶显示屏TG12864E以及自己设计的外接电路接口，完成一台液晶显示的手持式GPS定位设备，并能依次显示实时时间及所在地的经纬度。

卫星系统的更新与多个卫星定位系统共存将明显改善卫星导航定位的精度和可靠性。

双频高精度测地型接收机将继续高度垄断在几个技术领先的GPS厂家手中，美国将继续保持其绝对优势。

单频测地型接收机和导航接收机OEM板产业将扩散到世界各地，虽是低档次的GPS产品，但用途广、用户多、市场大。

美国把GPS单频OEM板的生产技术转让出口，因而推动了世界各地企业投资GPSOEM的生产。

陆地GPS导航定位产品将成为发展最快的领域。

2GPS信号接收系统设计

2.1GPS导航系统简介

全球定位系统（GlobalPositioningSystem简称GPS）是美国第二代卫星导航系统。

它是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，GPS能提供全天候、连续、实时高精度导航参数，实现三维定位，并可提供精确的时间信息。

GPS系统[3]包括三大部分：

地面控制部分—地面监控系统，空间部分—GPS卫星星座，用户设备部分—GPS信号接收机。

地面控制部分—地面监控系统由美国军方维护和运行，主要是保证卫星正常工作及其发送的信号准确无误。

地面控制部分包括位于美国科罗拉多的主控制站跟分布在全球范围的五个卫星监测站和三个注入站。

主控站提供全球定位系统的时间基准，从各个监控站收集卫星数据，计算出卫星的星历和时钟修正参数等，并通过注入站注入卫星，向卫星发布指令从而控制卫星，当卫星出现故障时，启用备用卫星以代替失效的工作卫星。

监控站负责跟踪GPS卫星，不断的上传最新的导航数据，并且保持卫星系统的良好运行和正常的排列状态。

站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、计算机各一台和若干台环境数据传感器。

接收器对GPS卫星进行连续观测，以采集数据和监视卫星的工作状况。

原于钟提供时间标准，而环境传感器收集有关当地的气象数据。

所有观测资料内计算机进行初步处理并存储和传送到主控站，用以确定卫星的精密轨道。

注入站将主控站计算的卫星星历及时钟修正参数等注入卫星。

地面监控系统主要任务是收集数据、计算导航信息、诊断卫星状态以及调度等。

整个GPS的地面监控部分，除主控站外均无人值守。

各站间用现代化的通讯系统联系起来，在原子钟和计算机的驱动和精确控制下，各项工作实现了高度的自动化和标准化。

空间部分—GP