学校代码： 11059 学 号：0805070058
Hefei University
毕业论文（设计）
BACHELOR DISSERTATION
论文题目： 基于单片机的GPS定位信息显示系统设计 学位类别：____ _ _____工 学 学 士_____________ ___ 年级专业（班级）：__ 08级自动化（1）班 ___ 作者姓名：____ _ ___王 致 忠_____________ _ ____ 导师姓名：____ _ ___王 庆 龙_____________ _ ___ 完成时间：___ _ ___ 2012年5月20日_____ __ _ ___
基于单片机的GPS定位信息显示系统设计
中 文 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，使其成为了迄今为止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、12864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MCS－51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。
关键词： GPS；单片机；GPS接收模块；12864液晶屏
I
Microcontroller-based GPS Positioning Information Display System Design
ABSTRACT
GPS Global Positioning System is widely used in real life, is an important part in the development of today's information age. Because of its good performance, high accuracy, wide application, making it by far the best navigation and positioning system.
This thesis is described in detail based on microcontroller GPS receiver module, 12,864 LCD displays and other devices GPS real-time display function implementation. From hardware and software implementation gave a detailed exposition of the design, and combined with the hardware features of the MCS-51 series microcontroller GPS receiver module to achieve serial communication, the system design is based on the basic principle of the GPS module data output . It is a compact, portable, and can be used independently, all-weather real-time positioning and navigation equipment.
KEY WORD:GPS; microcontroller;GPS receiver module; 12864 LCD
II
目 录
第一章 引言 ........................................................................ 1
1.1 GPS背景及意义 .............................................................................................................................. 1 1.2 论文主要内容.................................................................................................................................. 2
第二章 GPS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
III
第一章 引言
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]。陆地、海洋和空间的广大用户，只要持有一种能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收机，就可以全天时、全天候和全球性的测量运动载体的七维状态参数和三维状态参数。其用途之广，影响之大，是其他无线电接收装置都望尘莫及的。不仅如此，GPS卫星的入轨运行，还为大地测量学、地球动力学、地球物理学、天体力学、载人航天学、全球海洋学和全球气象学提供了一种高精度、全天时、全天候的测量新技术。纵观现状，GPS技术有如下用途。
GPS技术的陆地应用
GPS技术在陆地上的开发应用可以体现在许多方面，如：各种车辆的行驶状态监控；旅游者或旅游车的景点导游；应急车辆的快速引导行驶；高精度时间比对和频率控制；大气物理观测；地球物理资源勘探；工程建设的施工放样测量；大型建筑和煤气田的沉降检测；板内运动状态和地壳形变测量；陆地以及海洋大地测量基准的测定；工程、区域、国家等各种类型大地测量控制网的测量和建设等。
GPS技术的海洋应用
GPS技术在海洋方面有着极其重要的作用，比如：远洋船舶的最佳航线测定；远洋船队在途中航行的实时调度和监测；内河船只的实时调度和自主导航测量；海洋救援的搜索和定点测量；远洋渔船的结队航行和作业调度；海洋油气平台的就位和复位测定；海底沉船位置的精确探测；海底管道铺设测量；海岸地球物理勘探；水文测量；海底大地测量控制网的布测；海底地形的精细测量；船运货物失窃报警；净化海洋；海洋纠纷或海损事故的定点测定；港口交通管制；海洋灾难检测等。
GPS技术的航空应用
GPS技术在航空方面的应用主要体现在：民航飞机的在途自主导航；飞机精密着陆；飞机空中加油控制；飞机编队飞行的安全保护；航空援救的搜索和定点测量；机载地球物理勘探；飞机探测灾区大小和标定测量；摄影和遥感飞机的七维状态参数和三维姿态参数测量等。
GPS技术的航天应用
GPS技术在航天方面同样也有着很重要的作用：低轨道通讯卫星群的实时轨道测
1