基于单片机的GPS信息与轨迹显示.doc

学号： 常 州 大 学 毕业设计（论文）开题报告 （2012届） 题 目 基于单片机的GPS信息与轨迹显示设计 学 生 章台 学 院 信息科学与工程学院 专 业 班 级 自动化101 校内指导教师 专业技术职务 副教授 校外指导老师 专业技术职务 二○单片机控制的GPS信息系统设计由于该系统卫星数目较少(5～6 颗)、运行高度较低(平均约1000km)、从地面站观测到卫星的时间间隔较长(平均约1.5 小时)，因而它无法提供连续实时三维导航。所以该系统在大地测量学和地球动力学研究方面的应用也受到了很大的限制为了满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求，1973 年美国国防部正式开始组织海陆空三军，共同研究建立新一代卫星导航系统的计划。这就是 授时与测量导航系统／全球定位系统(Navigation System Timing and Ranging/Global Positioning System-NAVSTAR/GPS)，通常简称为全球定位系统(GPS)。研究的意义卫星导航技术的飞速发展已逐渐取代了无线电导航、天文导航等传统导航技术，成为一种普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性等方面取得了长足进步。现在不仅应用于物理勘探、电离层测量和航天器导航等诸多民用领域，在军事领域更是取得了广泛的应用在弹道导弹、野战指挥系统、精确弹道测量以及军用地图快速测绘等领域均大量采用了卫星导航定位技术。鉴于卫星导航技术在民用和军事领域的重要意义，得到了许多国家的关注。 鉴于GPS的应用前景，有必要进一步研究GPS信息系统。本设计利用单片机读取GPS接收端接收的经度、纬度、时间、水平高度和捕获卫星数目等实时信息，系统的这一功能可以应用到日常生产和设计中。 2．课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题 目标：设计一个GPS信息与轨迹显示系统。由GPS模块接收卫星信息，送至CPU处理，然后将处理好的数据送至液晶显示器显示。 可以显示经度、纬度。 可以显示时间(北京时间)。 可以显示水平高度。 可以显示捕获卫星数目。 可以显示运动轨迹。 内容：本设计用单片机作为中央处理器。GPS接收板接收卫星信息，然后将信息送至CPU处理。CPU处理接收到的信息后，获得经度、纬度、时间、卫星数目和水平高度数据并保存。通过键盘选择要显示数据，CPU根据键盘信息将相应数据送至液晶显示器显示。设计内容： 选择GPS接收器，设计与PC机的连接电路以设置参数。 选择一种液晶显示器，能显示各种提示信息以及经度、纬度、水平高度、时间、卫星数目和运动轨迹。 选择一种单片机，接收GPS接收器发送的信息，并送LCD显示。 关键问题： (1) 不同GPS生产厂商生产的GPS所用的输出语句格式不同，选用的GPS接收到的信息要送至CPU，一方面要考虑硬件上的问题，主要涉及电平的匹配，速度的匹配。另一方面是软件上的问题。GPS输出语句要进一步处理才可以得到经度、纬度、时间、水平高度和捕获卫星数目信息。 (2) CPU中存储了四组信息，通常情况一块液晶无法一次将所有信息显示出来，必须分页显示，这就必须处理好液晶显示器的软件部分，尤其是翻页后的屏显处理。 (3) 移动轨迹显示较为复杂。由于GPS读取的信息只能是经纬度数值，而LCD显示运动轨迹，必须建立相应的坐标系将读取的信息转换到坐标系中的点显示。但是要想得到连续的轨迹必须保存一系列的数据才可以，所以数据处理麻烦，而且数据较多。 (4) GPS的数据是以串口的形式发送到CPU的，在接收数据期间CPU必须处理其他的任务，所以CPU必须能够检测数据何时接收完成，接收的数据是否有效。 二、设计方案的确定 1．方案的原理、特点与选择依据 基于单片机的GPS信息与轨迹显示系统应包括中央处理器模块、液晶显示模块、GPS模块和电源模块。中央处理器模块主要由CPU、复位电路和键盘电路组成，负责处理GPS送来的信息以及控制显示模块。液晶显示模块由液晶显示器、总线电路等组成，负责显示相关信息。GPS模块主要由GPS接收板、电平转换电路、与上位机通讯电路等组成，负责接收卫星信号以及与上位机通讯。电源模块则负责向各模块供应相应电压。根据以上所提及的系统模块，可以绘制系统方