洛阳理工学院毕业设计（论文）
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
I
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DESIGN OF GPS RECEIVER BASED ON 51 SINGLE CHIP
COMPUTER
ABSTRACT
GPS 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. Now, as an advanced GPS receiver navigation and positioning equipment, has a wide range of applications in military and civilian areas.
This design based on the AT89C51 microcontroller is used to implement a simple GPS positioning information display system. This control system is mainly done to accept the data, time display, latitude, longitude, and other routine functions. This program is based on single-chip, GPS module and 12864 LCD display, hardware, c language implementation and application of the GPS signal extraction, display and keyboard control of basic operations. Practice tests, this receiver can receive and display the basic GPS information. small size, high accuracy, continuous navigation can be done, and can be widely applied to individuals in the wild tour adventure, hire car positioning and operations at sea, and other areas.
KEY WORDS: GPS positioning system, microcontroller, LCD display
II
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目 录
前 言 .................................................................................................. 1 第1章 GPS系统简介 ........................................................................ 3
1.1 GPS的由来及发展 ................................................................. 3 1.2 GPS定位系统的基本原理 ..................................................... 3 1.3 GPS模块定位流程 ................................................................. 4 1.4 本设计的主要工作................................................................. 4 第2章 系统硬件设计 ........................................................................ 5
2.1 单片机 .................................................................................... 5
2.1.1 AT89C51单片机的结构原理 ....................................... 6 2.1.2 AT89C51单片机的主要特性 ....................................... 7 2.2 GPS模块 ................................................................................. 7
2.2.1 概述 .............................................................................. 7 2.2.2 主要技术参数及产品特点........................................... 8 2.2.3 管脚介绍及与单片机的接口电路............................... 8 2.3 显示部分 .............................................................................. 10
2.3.1 LCD12864概述........................................................... 11 2.3.2 基本特性 .................................................................... 12 2.3.3 模块接口说明 ............................................................ 12
第3章 系统软件设计 ...................................................................... 14
3.1 系统软件概述....................................................................... 14 3.2 软件程序的编写................................................................... 14
3.2.1 初始化模块 ................................................................ 15 3.2.2 数据接收处理模块..................................................... 15
第4章 系统调试 .............................................................................. 17
4.1 硬件调试 .............................................................................. 17 4.2 软件调试 .............................................................................. 17 4.3 系统测试结果....................................................................... 18 结 论 ................................................................................................ 20
III
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谢 辞 .................................................................................................. 21 参考文献 ............................................................................................ 22 附 录 ................................................................................................ 24 外文资料翻译 .................................................................................... 44
IV
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前 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。具备高精度、全天候、全球覆盖、高效率、多功能、操作简便等特点。广泛应用于地面车辆跟踪和城市智能交通管理方面。车载GPS系统配合电子地图，适时掌握自己的方位与目的地，对锁定目标进行跟踪、监控，从而达到防御、求援之目的。满足对机动车辆的指挥、调度、管理、监控、导航、通讯等需求。改变了人们的工作方式，提高了工作效率，带来了巨大的社会效益和经济效益。随着人们对运输载体的监控、跟踪以及智能化管理要求的提高，GPS在中国即将进入爆发性发展阶段，蕴藏着巨大的发展空间。
GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。GPS系统通过使用来自多个卫星的信号来确定地面或近地面任何位置的移动接收机的位置。我国的卫星定位技术综合了GPS卫星导航全球定位，GSM全球数字蜂窝移动通信，GIS地理信息，计算机网络技术全方位的技术应用。利用GPS卫星信号接收机，跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，测量传播时间，解译导航电文。接收机24h不间断地接收卫星发送的数据参数，算出接收的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。
全球定位系统GPS是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一，其全球性、全能性、全天候性的导航定位、定时、测速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用。在发达国家，GPS技术已经开始应用于交通运输和道路工程之中。目前，GPS技术在我国道路工程和交通管理中的应用还刚刚起步，相信随着我国经济的发展，高等级公路的快速修建和GPS技术应用研究的逐步深入，其在道路工程中的应用也会更加广泛和深入，并发挥更大的作用。
自20世纪90年代GPS系统向全世界免费开放以来, GPS系统已广泛应用在导航、大地测量、精确授时、线路巡检及车辆防盗等领域。接收机
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