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1、基于单片机的GPS定位显示系统的研究与开发,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，让GPS成为了全球当今最好的定位导航系统。本论文详细介绍了一种基于单片机、GPS接收模块、LCD1602液晶显示模块等器件的GPS实时显示功能的实现。分别从硬件设计和软件设计等方面对其作了详细的阐述，并且结合硬件的特点研究了MCS51系列单片机如何与GPS接收模块实现串行通信，该系统是根据GPS模块数据输出基本原理设计而成的。它是一台体积小巧、携带方便、可以独立使用的全天候实时的定位导航设备。,总体方案的设计,本次设计要求通过单
2、片机控制GPS器件实现定位显示功能。在这里使用51单片机作为处理器，利用51单片机的串行接口接收Ublox 6M GPS信号接收模块输出的数据信号，并通过软件方法筛选出其中有用的定位数据，最后通过单片机的并行接口输出至液晶显示模块显示的方案。该GPS定位显示系统硬件由以下几部分组成：1.接收部分：以Ublox 6M GPS信号接收模块为核心的GPS接收机；2.控制电路：由51单片机作为微处理器控制GPS信号；3.显示部分：LCD1602液晶显示模块；4.电源电路部分：用以提供系统电源和LCD背光调节的电压输出。,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，送给单片机，
3、当单片机接收到GPS发送过来的导航电文后，经过片内程序的识别筛选，将筛选出来的导航电文送到显示模块，并且最后通过液晶显示器按照要求显示出来。,工作流程,总体框图,基于单片机的GPS定位信息显示系统硬件电路设计主要由GPS信号接收部分（Ublox 6M GPS信号接收模块）、控制芯片（STC89C52单片机）、显示部分（LCD1602液晶显示模块）这几部分构成。结构框图如下图所示。,基于单片机的GPS硬件设计总电路图,GPS模块跟单片机连接最少需要4根线：VCC、GNS、TXD、RXD，VCC和GND用于给GPS接受模块供电，模块TXD和RXD直接连接单片机的RXD和TXD即可，无需做电平转换。
4、连接方式如图3.7所示：,GPS模块与单片机连接方式,基于单片机的GPS软件设计思路,该软件分为了液晶模块初始化模块，数据接收模块，单片机模块这三个主要模块。其程序流程图如图所示：,NMEA协议一条语句就有很多位，其中还包含英文，GPS数据是以ASCII码不断通过串口给单片机传输数据，单片机串口每次只能接受一字节数据，即单片机每次只能接受NMEA语句的一位，单片机的串口每接受到一位数据，单片机必须立刻判断是否是语句的开头，如果是开头才把后面的数据保存下来，若不是，等待语句的开头，等接受完整条语句后，然后通过NMEA协议来分析数据。,串口中断模块,NMEA协议有很多条语句，很多语句包含的数据有重
5、复部分的，例如有几条语句里面都含有经纬度数据，所以要挑选出最少条就能将全部信息表现出来的语句，让单片机只分析我们需要的语句。根据这些语句的组成来分析数据,GPS分析数据模块,基于单片机的GPS软件设计,NMEA-0183数据格式：这种格式所输出的语句采用的是ASCII字符码，包含了纬度、经度、速度、日期、时间、航向、以及卫星信号情况等信息。其串行通信默认参数为：波特率=9600bps，数据位=8bit，开始位=1bit，停止位=1bit，无奇偶校验。本设计所使用的语句：推荐最小GPS/TRANSIT数据（GPRMC），其结构为：$GPRMC,，*hh其中“GP”为交谈识别符；“RMC”为语句识
6、别符；“hh”为校验和，其代表了“$”与“*”之间所有字符的按位异或值。,NEMA协议语句说明,$GPRMC语句数据区的内容为：$GPRMC,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11),(12)*hh(CR)(LF)定位点的协调世界时间（UTC），hhmmss（时分秒）格式；定位状态，A有效定位，V无效定位；定位点纬度，ddmm.mmmm（度分）格式；纬度半球，N（北半球）或S（南半球）；定位点经度，dddmm.mmmm（度分）格式;经度半球，E（东经）或W（西经）；,地面速率，000.0999.9节；地面航向，000.0359.9度；UTC日期
7、，ddmmyy（日月年）格式；磁偏角，000.0180度；磁偏角方向，E（东）或W（西）；工作模式：A=自主，D=差分，E=评估，N=数据无效。举例如下：$GPRMC,075127.00,A,2109.59833,N,11017.55900,E,0.027,161113,A*77,时间、日期显示结果如下图所示。,经纬度显示结果如下图所示。,HDOP、海拔显示结果如下图所示。,实验结果分析:上图所示的实验结果所处位置是海乐B宿舍测试的结果。百度地图显示这个位置的经纬度如图所示。,东区足球场,校门口,海乐B宿舍,主楼,光阴似箭，岁月如梭，四年的本科生活就要结束了。在毕业论文完成之际，谨向给予我帮助和支持的老师和同学表示衷心的感谢。首先感谢我的指导老师，作为良师益友在学习和科研方面精心指导，让我在专业知识方面更进一步，本文的基本设计也是在老师的帮助之下完成的。同时感谢深圳市美高集团有限公司提供的此次实习机会，为我的毕业设计提供了许多便利之处。最后谢谢四年来同学的陪伴，我们一起成长和奋斗。在临毕业之际，祝愿每个即将踏入社会的你们，前途似锦！,鸣 谢,
