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基于单片机的简易GPS定位信息显示系统的设计

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毕业设计论文基于单片机的简易GPS定位信息显示系统设计摘要GPS是Global Positioning System的缩写，即全球定位系统。

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。

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。

单片机与OEM板采用串口通信，由单片机接受GPS信息，对其解码，再通过LED显示信息。

GPS的信息显示是轮流显示时间、经度、纬度的。

本文介绍使用GARMIN公司的GPS25-LVS系列OEM (Original Equipment Manufacturer)接收板及单片机实现实时时间、经纬度等综合信息显示的设计方法。

通过对GPS OEM板和LED显示模块的研究，设计了GPS定位信息的采集与显示系统。

重点介绍了利用单片机89C51对GPS OEM板的控制来实现定位数据的采集与传送，以及将定位数据传送至液晶模块进行显示的过程。

实践证明，该系统显示的时间非常精确、定位精度高，能满足一般应用项目的使用，具有一定的实用价值。

关键词：单片机；数据采集；定位信息；GPS OEM板；LED显示AbstractGPS is the acronym for Global Positioning System,the Global Positioning System.Its purpose is on a global scale aerial targets on the ground and accurate positioning and monitoring.The design is based on the AT89C51 microcontroller to achieve the simple GPS positioning information display system. The main control system completed accept data，show time, longitude, latitude and other conventional features.SCM and OEM board serial communication links used by the microcontroller to accept GPS information, decode it, and then through the LED display information.GPS information is displayed cycle time, longitude and latitude.This paper describes the use of GARMIN's GPS25-LVS series of OEM (Original Equipment Manufacturer) receiving board and SCM implementation the time,latitude and longitude of real-time, and other comprehensive information shows that the design method.Through studying on GPS OEM board and LED display module,the collection and display system of GPS’s inf ormation are designed.By using single chip computer 89C51,the GPS OEM board is controlled,thus the collection and transmission of the orientation data are realized.The orientation data are delivered to LED model for display. The practice proves that the time displayed by the system is very accurate,and the precision of orientation is high.The system satisfies the usage of the general application and certainly offers p ractical value.Keywords:Single-Chip;Data Acquiring;Orientation information;GPS OEM board; LED display目录基于单片机的简易GPS定位信息显示系统设计 (1)摘要 (2)ABSTRACT (3)目录 (4)插图清单 (5)插表清单 (6)引言 ............................................................................................................................... - 1 -第1章GPS简介及基本理论............................................................................................. - 3 -1.1 关于GPS的概述 ........................................................................................................................ - 3 -1.2 GPS的组成 .................................................................................................................................. - 4 -1.3 GPS信号结构 .............................................................................................................................. - 7 - 第2章硬件电路设计 ......................................................................................................... - 8 -2.1 单片机最小系统介绍.................................................................................................................. - 8 -2.1.1 AT89C51引脚介绍 ........................................................................................................... - 8 -2.1.2 复位电路......................................................................................................................... - 10 -2.1.3 时钟电路......................................................................................................................... - 11 -2.2显示电路 .................................................................................................................................... - 11 -2.2.1 LED显示器结构............................................................................................................. - 11 -2.2.2 LED显示器工作原理..................................................................................................... - 12 -2.2.3 LED显示器驱动电路..................................................................................................... - 12 -2.3 控制系统的硬件原理................................................................................................................ - 13 -2.3.1 GPS25-LVS系列OEM接收板硬件接口 ...................................................................... - 13 -2.3.2 单片机控制系统的硬件电路原理................................................................................. - 14 - 第3章软件部分设计 ....................................................................................................... - 14 -3.1 GPS25-LVS的信息输出格式.................................................................................................... - 14 -3.2 单片机的信息接收处理............................................................................................................ - 15 -3.3 主程序设计 ............................................................................................................................... - 16 - 第4章调试 ....................................................................................................................... - 21 -结论与展望 ......................................................................................................................... - 22 -致谢 ............................................................................................................................. - 23 -参考文献 ............................................................................................................................. - 24 -附录A：总图 ................................................................................................................................... - 25 - 附录B：外文文献及译文............................................................................................................... - 26 - 附录C：主要参考文献及摘要...................................................................................................... - 32 - 附录D：部分源程序..................................................................................................................... - 34 -插图清单图1-3 GPS信号的产生 (5)图1-2 GPS接收机基本结构 (6)图1-3 GPS信号的产生 (7)图1-4 GPS信号构成图 (7)图2-1 硬件电路框图 (8)图2-2 89C51引脚图 (9)图2-3 复位电路的设计 (11)图2-4 时钟电路的设计 (11)图2-5 LED显示器管脚图 (12)图2-6 LED驱动电路 (13)图2-7 GPS25—LVS板引脚接口功 (15)图3-1 串口中断程序流程图 (17)图3-2 主程序流程 (18)图3-3 时差修正部分程序流程图 (20)插表清单表2-1 复位后寄存器状态 (6)引言GPS卫星导航全球定位系统问世以来，在导航、定位领域发展势头迅猛，引起世界各界人士的关注。

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基于单片机的GPS定位信息显示系统设计毕业设计

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基于单片机的GPS定位信息显示系统设计毕业设计目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 论文主要内容 (2)第二章 GPS定位信息显示系统方案设计 (3)2.1 GPS全球定位系统简介 (3)2.2 GPS信号接收方案选择 (5)2.3 GPS接收模块的研究 (5)2.4 总体方案的设计 (6)第三章基于单片机的GPS硬件电路设计 (8)3.1 基于单片机的GPS硬件电路总体结构 (8)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 (8)3.2.1 STC89C52简介 (8)3.2.2 SiRF Star II GPS信号接收模块 (12)3.2.3 12864液晶显示模块介绍 (13)3.3 基于单片机的GPS硬件连接介绍 (15)第四章基于单片机的GPS软件设计 (17)4.1 NMEA-0183数据格式 (17)4.1.1 输入语句 (17)4.1.2 输出语句 (18)4.2 基于单片机的GPS定位系统软件开发环境―Keil uVision2 (20)4.2.1 8051开发工具 (20)4.2.2 uVision2集成开发环境 (20)4.2.3 编辑器和调试器 (21)4.2.4 测试程序 (22)4.2.5 Keil C编译步骤 (23)4.3 基于单片机的GPS软件设计思路 (25)4.4 模块软件设计 (26)4.4.1 液晶模块初始化模块 (26)4.4.2 GPS数据接收模块 (29)第五章系统调试与实验结果 (31)5.1 硬件调试 (31)5.2 软件调试 (31)5.3 实验结果 (32)5.4 实验结果分析 (33)第六章总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (37)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[1]。

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六.系统调试与实验结果
硬件调试： 检查所设计的硬件电路板所有的器件和引脚是否 正确。 将仿真插头插入单片机插座进行调试，检查各接 口是否满足设计的要求。 将写入程序的单片机插入硬件电路单片机管座， 查看液晶显示器1602显示结果是否符合设计要求 。 将程序代码经过Keil软件仿真生成的（.hex）文 件，用编程器将生成的文件导入单片机 STC89C52中。
三.GPS定位信息显示系统方案设计 GPS全球定位系统简介 GPS信号接收方案选择 GPS接收模块的研究
总体方案的设计
GPS全球定位系统简介
全球定位系统由三部分组成： 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个轨 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。系统的结构框图如下图所示：
四、注意事项 1.本 GPS 模块在使用时正面需要面向天空，才能 保证信号的良好，如果是反面面向天空，也会有 信号只是信号要比正面的时候差一些。 2.模块在冷启动后接上有些客户机时，由于客户机 程序不同的原因，显示不出卫星状态，此现象是 正常，这时需再稍等片刻待 GPS 定位成功即可
1602液晶显示模块
硬件电路简介
STC89C52简介： STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8 位单片机 ，采用40引脚双列直插封装方式。引脚图如下图 所示。
引脚说明： 主电源引脚（2根）： VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源； GND(Pin20)：接地线。 外接晶振引脚（2根）： XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端； XTAL2(Pin18)：片内振荡电路的输出端。 控制引脚（4根）： RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周 期的高电平将使单片机复位； ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号； PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号；
基于单片机的GPS定位系统设计毕业设计

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第一章 绪论
1.1 简述
1.1.1 坐标系统 GPS 定位是通过安置于地球表面的 GPS 接收机同时接受 4 颗以上的 GPS 卫星信号，
从而测定地面点的位置。GPS 定位常采用空间直角坐标系，一般取地球质心为坐标系的 原点。空间直角坐标系用位置矢量在 3 个坐标轴上的投影参数(x,y,z）表示空间点的位 置。采用空间直角坐标系，可以方便地通过平移和旋转从一个坐标系转换到另一个坐标 系。完全定义一个空间直角坐标系，需要确定：①坐标原点的位置；②3 个坐标轴的指 向；③长度单位。根据选择的参数不同，除空间直角坐标系外，还有其他形式的坐标系， 如球面坐标系、大地坐标系等。但他们在使用是式等价的，即不管采用哪一种坐标系， 一组具体的坐标值只表示唯一的空间点位。
2.2 接收 GPS 定位信号方案...............................................................................................10 第三章 硬件介绍.........................................................................................................................12
常用的坐标系统有：协议天球坐标系、协议地球坐标系、地球参心坐标系、国家大 地坐标系、地方独立坐标系、高斯平面直角坐标系以及 WGS-84 坐标系等等。 1.1.2 时间系统
在 GPS 卫星定位中，作为观测目标的 GPS 卫星以每秒数公里的速度在运动。对观测 者而言，卫星的方向、距离、高度和运行速度都在不断地变化。因此，在由追踪站对卫 星进行定轨时，提供卫星位置的同时，必须给出对应的瞬时时刻。与坐标系统一样，时 间系统也应该有相应的尺度（时间单位）与原点（历元）。只有把尺度与原点结合起来， 才能给出时刻的概念。
基于单片机的GPS定位系统设计

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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。