基于单片机的GPS全球定位系统设计.doc

基于单片机的GPS全球定位系统设计 －－软件部分 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，迄今最好的导航定位系统给出了系统的硬件电路及软件流程 关键词 GPS；GSU-38A0；单片机；MGLS-12864 1引言 1.1 GPS系统及其工作原理 全球定位系统（Global Positioning System 简称GPS）是美国第二代军用导航系统，可实现全球范围内的实时导航和定位。GPS由太空卫星、地面控制系统、用户设备三个部分组成。 太空卫星共有27颗，24颗运行，3颗备用。24颗可操作的工作卫星以55°的倾角分布在地球上空20～200KM的6个轨道面上。这些卫星轨道上的分布状态使地球上的任何位置在任意时候都可以同时收到至少6颗卫星的定位信息，这些卫星则不断地给全球用户发送位置和时间的广播数据。 地面控制系统主要作用有：根据监控系统对GPS的观测数据计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据注入到卫星中去；对卫星进行控制，对卫星进行发布指令；接收卫星信号，监测卫星状态等。 用户设备用于接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。 GPS系统的基本定位原理是：每颗GPS卫星时刻发布其位置和时间数据信号，用户接收机可以测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟，根据信号传输的速度可以计算出接收机到不同卫星的距离。同时收集至少4颗卫星的数据时，就可以算出三维坐标、速度和时间。 由于GPS具有全球覆盖以及精度高、定位速度快、实时性好、抗干扰能力强等特点，近年来在国内外得到了广泛的应用，在各个领域发挥了极大的作用，已成为了信息时代不可以或缺的一部分[1]。 1.2 本设计的主要工作 本文的主要目的是在GPS和单片机的理论和知识上，选用Atmel公司的AT89S52提取GPS模块的接收数据并由12864液晶显示接收数据。 在此设计过程中，主要熟悉GSU-38A0 GPS模块各性能指标，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12864液晶显示平台上选择性的显示数据。 2 GSU-38A0 GPS模块简介 GSU-38A0 GPS模块是北京精仪达盛科技有限公司的产品。其特点是体积小、接口简单、可靠性强，可用于DSP、ARM、单片机系统。，模块5V输入,由固定电源输出芯片LT1085输出3.3V电压给GSU-38A0芯片。GPS模块附有10米的接收天线 [2] 。 2.1 GPS接收模块主要性能指标 GPS具有12个数据并行接收通道，包括了8个数据位、1个起始位、1个停止位、无校正位，输出电平为CMOS电平、电流为1mA。通信方式是采用异步串行通信，默认的通讯速率是4800baud，接收频率为1575.42± 1.0MHz L1波段C/A码。 GSU-38A0 GPS接收模块可以提供经度、纬度、速度、高度、世界协调时间、频率和GPS卫星轨道信息等。它的最大特点是：低压3.3V供电；工作电流不高于50mA（不含天线消耗）；高灵敏度-145dBm；可以输出时间的最小单位为0.01秒。 GPS的定位精度问题主要应归结于美国军方的军事策略（SA）。在无SA影响的情况下，当PDOP值小于等于3，并且相对被测点GPS卫星不在其轨道上所处位置良好时，得到的位置数据有95%的精度在10米以内；另外使用差分定位技术，其范围在2~3米左右。如果天线被遮挡或者GPS卫星所处位置不很理想时，PDOP值会降低，而且有部分定位数据的精度可能要超出10米的范围。 对于第一次运行，本GPS模块需要花费50秒左右对接收到的卫星数据进行累计运算后，才能完成第一次定位（即“冷启动” ）。自冷启动后，每次定位所需要的时间小于12秒。在运行过程中定位信息大约每秒更新一次。如果收到了3颗以上符合PDOP和 HDOP门限值的卫星信号可实现2维定位, 收到4颗符合PDOP和HDOP门限值的卫星信号可实现3维定位。不需要初始状态输入和初始时刻输入。 　　本GPS模块有8M的flash存储器，信息格式可以是NMEA-0183或Binary，采用ASCII代码。 　　附带的天线中心频率为1575.42MHz，右螺旋偏振，增益大于等于-5dB，轴线比为3dB。 2.2 GSU-38A0接口说明 表1 引脚功能 引脚 符号 I/O 性能 1 VCC I 主电源 2 RESET I 复位 3 TXD1 O 数据发送口 4 RXD1 I 数据接收口 5 1PPS O 1PPS信号输出 6 TXD0 O 串行发送数据端口 7 GPIO I/O 唤醒,中断输入 8 GND GROUND 电源地和信号地