基于51单片机的GPS定位系统的设计

基于单片机的GPS定位系统设计摘要GPS是全球定位系统英文名词Global Positioning System的缩写。

该系统是美国布设的第二代卫星无线电导航系统。

它能为用户提供全球性、全天候、连续、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。

本设计是基于AT89C51单片机来实现的简易GPS定位信息显示系统.本控制系统主要完成接受数据、时间显示、经度显示、纬度显示等常规功能。

此方案基于单片机、GPS模块和12864液晶显示屏等硬件，并应用C语言实现了GPS信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等.经过实践测试，这种接收机可以达到基本GPS信息的接收以及显示，可以做到体积小、精度高、连续导航，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。

关键词：GPS定位系统，单片机，液晶显示屏DESIGN OF GPS RECEIVER BASED ON 51 SINGLE CHIPCOMPUTERABSTRACTGPS is the abbreviation of the English term Global Positioning System global positioning system. The system is the United States laid the second generation satellite radio navigation system. It can provide users with continuous, real-time，global，round-the-clock, high precision three dimensional coordinates，three velocity and time information. Aimed at targets on the ground and in the air around the world an accurate positioning and monitoring。

摘要全球定位系统(GPS)是由美国国防部开发的一种先进的无线电导航系统。

该系统能够全天候、全方位的为海陆空用户提供连续的、高精度的三维坐标、三维速度和时间等信息。

它所具有的诸多优点是其他导航设备所无法比拟地。

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。

本设计详细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语言实现了 GPS 信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等。

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，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。

关键词： GPS；单片机；上位机；LCD1602ABSTRACTGlobal Positioning System(GPS) is the most advanced radio navigation system which was developed by the U.S Department of Defence. The system can be used under any weather conditions, all day long and anywhere on the earth. It can provide land, marine and airborne user with continuous, highly accurate three-dimension position, velocity, time dataetc. It has various advantages that are unexampled other kind of navigation equipment. Now GPS receivers, as a type of advanced equipment on navigation and positioning, have been widely used in both military and civil field.This design introduced in detail one kind of low-cost economy GPS receiver's design proposal which can satisfy the performance operation requirements .This plan is based on single chip computer、GPS and 1602 liquid crystal display monitors, and has realized the GPS signal extraction, the demonstration and the basic keyboard control operation and so on using the C language. By practical measurement, the receiver can achieve GPS information receive and display. It has small size and low cost, can be used in wild adventure tourism, taxi positioning and operations at sea.KEY WORDS:GPS; MCU;PC; LCD1602目录前言 (3)第1章GPS系统简介及设计方案选择 (4)1.1 GPS系统简介 (4)1.1.1 GPS由来及发展 (4)1.1.2 GPS定位基本原理 (4)1.1.3 GPS接收机定位流程 (4)1.1.4 任务的描述 (5)1.2 设计方案选择 (6)1.2.1 方案一 (6)1.2.2方案二 (6)第2章系统硬件设计 (7)2.1单片机 (7)2.2 GPS模块 (7)2.2.1 概述 (12)2.2.2 主要技术参数................................ 错误!未定义书签。

基于单片机的GPS定位系统设计摘要：GPS全球定位系统在实际生活中被广泛应用，是当今信息数字化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，使其成为迄今为止最好的定位导航系统。

本次设计以单片机为核心，通过GPS接收模块接收GPS卫星信号，然后将数据发送到单片机的串口。

单片机执行串口中断，提取所需要的数据并进行处理，最后将处理的数据通过液晶屏显示，成功实现定位。

本系统由52单片机、GPS模块M-87、12864液晶屏等硬件组成，应用C语言编程，完成了GPS信息的提取、处理和显示。

系统可以显示当地经度、纬度、时间、高度等信息，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：单片机；GPS接收模块；12864液晶屏；串行通信总体方案的设计：本次设计以单片机（STC89C52）为核心，首选通过GPS（M-87）接收模块接收GPS卫星信号，然后将数据发送到单片机的串口，单片机执行串口中断，提取所需要的数据并处理，最后将处理后的数据通过液晶显示屏（LCD12864）显示。

该GPS定位系统硬件电路主要由以下几个部分组成：(1) 控制部分：以STC89C52单片机为核心的小型控制系统；（2）接收部分：以GPS（M-87）接收模块为核心的GPS接收机；（3）显示部分：由LCD12864构成的液晶显示电路；（4）电源部分: 由三节1.5V干电池串连而成的电源进行供电。

该GPS定位系统软件部分主要由以下几个部分组成：（1）串口初始化程序：对TMOD、TH1、TL1、REN、RI、TI等进行赋初值；（2）液晶初始化程序：令PSB=1使LCD为并口方式及LCD开、关标设定等；（3）数据接收与处理程序：编写数据提取与处理程序，实时接收与处理数据。

（4）延时程序：编写延时函数，延时函数可以控制液晶屏内容的显示时长；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，通过串行口将数据送给单片机，当单片机执行串口中断收到GPS接收模块发来的数据，经过片内程序的识别筛选，将筛选出来的数据进行处理后送到显示模块，最后通过液晶显示屏按照要求显示。

基于单片机的GPS定位系统设计摘要GPS是全球定位系统英文名词Global Positioning System的缩写.该系统是美国布设的第二代卫星无线电导航系统。

它能为用户提供全球性、全天候、连续、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。

本设计是基于AT89C51单片机来实现的简易GPS定位信息显示系统。

本控制系统主要完成接受数据、时间显示、经度显示、纬度显示等常规功能.此方案基于单片机、GPS模块和12864液晶显示屏等硬件，并应用C语言实现了GPS信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等。

经过实践测试，这种接收机可以达到基本GPS信息的接收以及显示，可以做到体积小、精度高、连续导航，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。

关键词：GPS定位系统，单片机，液晶显示屏DESIGN OF GPS RECEIVER BASED ON 51 SINGLE CHIPCOMPUTERABSTRACTGPS is the abbreviation of the English term Global Positioning System global positioning system. The system is the United States laid the second generation satellite radio navigation system. It can provide users with continuous, real—time，global, round—the—clock，high precision three dimensional coordinates, three velocity and time information. Aimed at targets on the ground and in the air around the world an accurate positioning and monitoring。

本科毕业设计（论文）题目基于单片机的GPS定位系统设计姓名专业学号指导教师信息工程学院二○一五年六月目录摘要 (I)Abstract (II)前言 (III)1 方案的选择与论证 (1)1.1 方案选择 (1)1.1.1 方案一 (1)1.1.2 方案二 (2)1.1.3 方案论证 (3)2系统软件仿真 (4)2.1 Proteus软件简介 (4)2.1.1 Proteus 的工作过程 (4)2.1.2 Proteus 调试手段 (4)2.2 系统的总体仿真 (5)2.2.1液晶显示模块 (6)2.2.2 GPS模块 (7)3 GPS定位系统硬件设计 (9)3.1 Keil软件介绍 (9)3.2 GPS定位系统硬件设计 (11)3.2.1 IAP15W4K58S4单片机 (11)3.2.2 按键模块设计 (11)3.2.3 按键液晶显示模块 (11)3.2.4 GPS模块 (12)3.2.5 SERF NEO-6 GPS信号接收模块 (13)3.2.6 稳压电路模块 (13)4 基于单片机的GPS定位系统的实现 (15)4.1 硬件部分的实现 (15)4.2 软件的烧录与调试 (16)4.3 最终实现的功能 (17)结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)附录一：总体电路原理图 (22)附录二：实物图 (23)附录三：源程序 (24)基于单片机的GPS定位系统设计摘要本设计是基于IAP15W4K58S4单片机来实现的简易全球定位系统。

本控制系统主要完成接受数据、时间显示、经度显示、纬度显示等常规功能。

此方案基于单片机、全球定位系统模块和1602字符型LCD液晶显示屏等硬件, 并应用C 语言实现了全球定位系统信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等。

经过实践测试,这种接收机可以达到基本全球定位系统信息的接收以及显示，可以做到体积小、精度高、连续导航，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。

基于51单片机的GPS定位系统设计
GPS定位系统是一种高精度、高可靠性的定位技术，基于51单
片机的GPS定位系统可以用于车辆、船只、无人机等物体的追踪和
导航。

以下是基于51单片机的GPS定位系统设计的步骤：
1. 硬件设计：
GPS模块：选择一款支持串口通信，输出NMEA协议的GPS模块。

51单片机：选择适当的型号，具备较好的计算和通信能力。

显示模块：可以选择LCD显示屏或OLED显示屏来显示当前的定
位信息。

电源模块：GPS模块和51单片机都需要可靠的电源供应，可以
选择锂电池或干电池。

外部存储模块：为了存储历史定位数据，可以选择SD卡存储模块。

2. 软件设计：
a.串口通信程序：通过串口通信程序从GPS模块接收NMEA协议
的数据。

b.解析程序：解析NMEA协议的数据，并提取相关的定位信息
（经度、纬度、速度、时间等）。

c.定位算法：采用常见的定位算法（如卡尔曼滤波、迭代解算等）来计算当前位置。

d.存储程序：将计算出的位置信息存储到SD卡中。

e.显示程序：利用LCD或OLED显示屏显示当前的定位信息。

3. 系统测试
将系统部署到实际场景中进行测试，记录数据并进行分析。

根据测试结果对系统进行改进和优化，以提高其可靠性和精度。

总之，基于51单片机的GPS定位系统设计需要较高的硬件和软件开发能力，需要深入了解GPS原理、51单片机编程以及相关算法的实现方式。

基于51单片机的GPS 定位系统的设计戴陆兵（渭南师范学院 物理与电气工程学院 08级电信1班）摘 要 ：本系统采用AT89S52单片机为核心设计了一种GPS 定位系统，该系统利用JRC G591 GPS 模块和DS18B20模块完成了GPS 数据和温度的采集，并通过51单片机对数据进行处理后实时显示到LCD12864液晶显示器上。

完成了系统的硬件和软件的设计。

本系统具有性能好、精度高、体积小、价格低廉和应用广的特点。

关键词：GPS；单片机；LCD12864；定位；全球定位系统（Global Positioning System 简称GPS）是美国第二代军用导航系统，可实现全球范围内的实时导航和定位。

GPS 由太空卫星、地面控制系统、用户设备三个部分组成。

由于GPS 具有全球覆盖以及精度高、定位速度快、实时性好、抗干扰能力强等特点，近年来在国内外得到了广泛的应用，在各个领域发挥了极大的作用，已成为了信息时代不可或缺的一部分[1]。

本设计采用AT89S51单片机为控制核心，设计的GPS 定位系统可以计算和显示日期、时间、经度、纬度、速度、海拔高度和实时温度等信息。

具有价格低廉、稳定性高和体积小等优点。

研究和开发GPS 定位系统具有十分重要的意义。

1 系统设计方案1.1 整体介绍本设计以ATMEL 公司单片机AT89S52为控制核心，控制GPS 信息的接收和DS18B20温度信息的采集，并通过一系列的运算和一个独立按键将接收到的信息实时分屏显示到LCD12864液晶显示器上。

本系统所显示的信息有当前经度、纬度、接收到的卫星数、总卫星数、定位与否、日期、时间、温度、速度、和海拔高度。

系统框图见图1。

图1 GPS 定位系统框图 U n R e gi s t e r e d1.2 GPS 模块介绍GPS 接收机只要处于工作状态就会源源不断的把接收并计算出的GPS 导航定位信息通过串口传送出去，在没有进一步处理之前，传送的数据是一长串字节流信息。

目录第一章 51单片机概述 (1)1.1 单片机结构及原理 (1)1.2 8255芯片的结构及原理 (2)1.3 8250芯片的结构及原理 (4)1.4 液晶显示模块 (4)第二章 GPS定位系统简介 (5)2.1 GPS定位系统的基本原理 (5)2.2 GPS模块的主要技术参数及其特点 (6)2.3 NMEA-0183数据格式 (6)第三章硬件连接电路 (7)3.1 基于51单片机的GPS定位系统设计 (7)3.2 GPS和单片机、LCD的接口连接电路 (8)第四章软件设计 (9)4.1 实训框图 (9)4.2 实训步骤 (10)4.3 实训结果： (10)第五章实验总结 (11)附录 (12)参考文献 (16)第一章 51单片机概述1.1 单片机结构及原理图1-1是AT89C51单片机的基本组成功能框图。

由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微信和计算机的各个主要部分。

其中主要有CPU、存储器、可编程I/O口、定时/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。

图中的P0、P1、P2、P3为4个可变长I/O口，TXD、RXD为串行口的输入、输出端，以上各部分通过内部总线相连。

图1-1 AT89C51的基本组成功能框图下面介绍几个主要部件：1、中央处理器（CPU）中央处理器是单片机的最核心的部分，主要完成运算和控制功能，这一点与通用微处理器基本相同，只是它控制功能更强。

80C51系列的CPU是一个字长为8位的中央处理单元，它对数据的处理是按字节为单位进行的。

2、数据存储器（内部RAM）数据存储器用于存放变化的数据。

在80C51单片机中通常把控制与管理寄存器在逻辑上划分在内部RAM中，因为其地址与RAM是连续的。

AT89C51中数据次年初七的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户舒勇的仅有钱128个，后128个被阻焊用寄存器占用。

3、程序存储器（内部ROM）程序存储器用于存放程序和固定的常数等。

基于单片机的GPS定位系统设计研究综述GPS定位系统是一种基于全球卫星定位系统的技术，通过接收卫星发射的信号来确定地理位置。

单片机是一种集成电路，在嵌入式系统中广泛应用。

基于单片机的GPS定位系统设计研究集合了这两种技术，具有较高的实用性和应用价值。

首先，基于单片机的GPS定位系统设计研究需要明确系统的功能需求和设计目标。

这包括确定系统的定位精度要求、功能模块划分、数据处理和通信等方面。

通过明确需求和目标，可以为系统的设计和实现提供明确的指导。

在功能模块划分方面，基于单片机的GPS定位系统通常包括GPS接收模块、数据处理模块和通信模块。

GPS接收模块负责接收卫星发射的信号，并解析和提取定位信息。

数据处理模块对接收到的定位信息进行处理和计算，确定地理位置。

通信模块负责与其他设备或系统进行数据交互，如实时定位数据上传和远程控制等。

为了提高系统的定位精度，设计研究中可以引入增强定位技术。

例如，可以结合惯性导航系统（INS）和地面台站网络等技术，进一步提升定位精度和鲁棒性。

INS可以通过测量加速度和角速度等信息，结合GPS定位结果，对位置进行改进和修正。

地面台站网络可以利用多基站之间的信号时差差分定位算法，消除大气延迟等误差，提高定位的精度和可靠性。

在系统设计过程中，还需要考虑功耗、成本和体积等方面的限制。

单片机作为嵌入式系统的核心，应当能够满足系统的需求，并具有较低的功耗。

此外，成本和体积也是设计中需要考虑的因素，系统需要在满足功能需求的同时，具备一定的经济性和可实现性。

设计研究中还需要关注系统的稳定性和可靠性。

稳定性是指系统在各种环境条件下，如天气变化、信号干扰等情况下的工作表现。

可靠性则是指系统能够持续地提供准确的定位信息，具备良好的工作稳定性和长期使用能力。

为了验证设计研究的有效性，可以进行实验和仿真研究。

通过搭建实验平台，采集实际的GPS定位数据，并进行数据处理和分析，以评估系统的性能和精度。

基于单片机的GPS定位系统设计毕业论文目录中文摘要 ........................................................ 错误!未定义书签。

ABSTRACT ........................................................... 错误!未定义书签。

第一章绪论 (2)1.1 课题背景及意义 (2)2.1 GPS全球定位系统简介 (4)2.2 GPS信号接收方案选择 (8)2.3 GPS接收模块的研究 (9)2.4 总体方案的设计 (10)第三章基于单片机的GPS硬件电路设计 (11)3.1 基于单片机的GPS硬件电路总体结构 (11)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 (12)3.2.1 STC89C52简介 (12)3.2.2 SiRF Star II GPS信号接收模块 (16)3.2.3 12864液晶显示模块介绍 (19)3.3 基于单片机的GPS硬件连接介绍 (22)第四章基于单片机的GPS软件设计 (24)4.1 NMEA-0183数据格式 (24)4.1.1 输入语句 (25)4.1.2 输出语句 (25)4.2 基于单片机的GPS定位系统软件开发环境―Keil uVision2 (29)4.2.1 8051开发工具 (29)4.2.2 uVision2集成开发环境 (30)4.2.3 编辑器和调试器 (31)4.2.4 测试程序 (32)4.2.5 Keil C编译步骤 (33)4.3 基于单片机的GPS软件设计思路 (36)第五章系统调试与实验结果 (38)5.1 硬件调试 (38)5.2 软件调试 (39)第六章总结 (40)参考文献 (41)附录 (43)致谢 (48)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。