单片机课程设计

大连理工大学测控技术与仪器专业

单片机综合设计报告

题 目: 班 级：姓 名：学 号：简易GPS定位信息显示系统设计 机测1001

陈乐 201061110

一．项目设计任务与要求 ....................................................................................................... 1 二．GPS简介 ............................................................................................................................ 1 三．本设计研究的内容和所做的工作 ................................................................................... 2 1. 本设计研究的内容 .......................................................................................................... 2 2. 本设计所做的工作 .......................................................................................................... 2 四．元器件的选择 ................................................................................................................... 2 1.卫星信息接收器 ................................................................................................................ 2 2.单片机控制器 .................................................................................................................... 3 3.显示器件 ............................................................................................................................ 4 五．系统硬件电路设计与论证 ............................................................................................... 5 六．控制系统的软件设计 ....................................................................................................... 6 1.GPS25-LVS的信息输出格式 ............................................................................................. 6 2.单片机的信息接收处理 .................................................................................................... 7 3.内存中的信息存放地址分配 ............................................................................................ 7 七．控制程序编制和调试 ....................................................................................................... 8 1.编程 .................................................................................................................................... 8 2.软件综合调试 .................................................................................................................... 9 八．总结 ................................................................................................................................... 9 九．参考文献 ........................................................................................................................... 9 1、工具书： ......................................................................................................................... 9 2、参考资料: ........................................................................................................................ 9 十．附录 ................................................................................................................................. 10 1.源程序： .......................................................................................................................... 10 2.原理图 .............................................................................................................................. 15

一．项目设计任务与要求

任务：简易GPS定位信息显示系统设计

要求： 1）采用GARMIN公司的GPS25-LVS系列OEM接收板 2）采用LED显示器显示北京时间及所在地的经纬度。

3）用按键切换显示

二．GPS简介

GPS的前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit)，1958

年研制，1964年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。

为此，美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道，该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的1%时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将2者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局(JPO)领导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。

最初的GPS计划在美国联合计划局的领导下诞生了，该方案将24颗卫星放臵在互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星，地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样，粗码精度可达100m，精码精度为10m。由于预算压缩，GPS计划不得不减少卫星发射数量，改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上，然而这一方案使得卫星可靠性得不到保障。1988年又进行了最后一次修改：21颗工作星和3颗备用星工作在互成60度的6条轨道上。这也是GPS卫星所使用的工作方式。

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GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位臵、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面。三是用户装臵部分，由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位臵作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位臵。

三．本设计研究的内容和所做的工作

1. 本设计研究的内容

选用Atmel（爱特梅尔）公司的AT89C51提取GPS模块的接收数据并由6位LED显示器显示接收数据。在此设计过程中，主要熟悉了简易GPS定位信息显示系统各性能指标，学习NMEA封包并懂得使用NMEA输出命令，结合单片机串行通信知识能实现对GPS接收到的卫星信息进行提取，并在6位LED显示器上选择性的显示数据。

2. 本设计所做的工作

本文讨论了简易GPS定位信息显示系统的设计, 提出了对GPS全球定位系统定位信息的接收以及对各定位参数数据的提取方法。在硬件方面，单片机采用12MHz晶振，以串口方式1接收GPS信息，P0口和P2口用于7段共阳LED显示接口，LED显示器轮流显示实时时间、纬度、经度或其他GPS信息数据。在软件方面，首先进行了单片机的信息接收处理，给出了系统的软件流程图，然后对内存中的信息存放地址进行了分配，并对控制程序进行了编制。最后对硬件和软件进行了综合调试。

四．元器件的选择

1.卫星信息接收器

选用GARMIN公司的GPS25-LVS系列OEM接收板。GPS25一LVS系列0EM板采用单一5V供电。内臵保护电池，RS232、TTL两种电平自动输出NMEA 0183 2．0格式(ASCII字符型)语句。GPS25一LVS接收板主要由变频器、信号通道、存储器、中央处理器和输入输出接口构成。它接收天线获取的卫星信号．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。在获取了卫星的位臵信息和测算出卫星信号传播时间之后，就可计算

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