毕业论文-基于单片机的GPS定位信息显示系统设计

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，是当今信息时代开展中的重要组成局部。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模块数据输出根本原理设计而成的。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Ublox6MGPS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局部组成：1.接收局部：以Ublox6MGPS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.显示局部：LCD1602液晶显示模块；4.电源电路局部：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，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信号接收局部〔Ublox6MGPS信号接收模块〕、控制芯片〔STC89C52单片机〕、显示局部〔LCD1602液晶显示模块〕这几局部构成。结构框图如以下图所示。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。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。其程序流程图如下图：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，假设不是，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复局部的，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：$GPRMC,<1>,<2>,<2>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>，<12>*hh<CR><LF>其中“GP〞为交谈识别符；“RMC〞为语句识别符；“hh〞为校验和，其代表了“$〞与“*〞之间所有字符的按位异或值。序号语句说明最大帧长1$GPGGAGPS定位信息722$GPGSA当前卫星信息653$GPGSV可见卫星信息2104$GPRMC推荐定位信息705$GPVTG地面速度信息346$GPGLL大地坐标信息

7$GPZDA当前时间(UTC)信息NEMA协议语句说明$GPRMC语句数据区的内容为：$GPRMC,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11),(12)*hh(CR)(LF)<1>定位点的协调世界时间〔UTC〕，hhmmss〔时分秒〕格式；<2>定位状态，A＝有效定位，V＝无效定位；<3>定位点纬度，ddmm.mmmm〔度分〕格式；<4>纬度半球，N〔北半球〕或S〔南半球〕；<5>定位点经度，dddmm.mmmm〔度分〕格式;<6>经度半球，E〔东经〕或W〔西经〕；<7>地面速率，000.0～999.9节；<8>地面航向，000.0～359.9度；<9>UTC日期，ddmmyy〔日月年〕格式；<10>磁偏角，000.0～180度；<11>磁偏角方向，E〔东〕或W〔西〕；<12>工作模式：A=自主，D=差分，E=评估，N=数据无效。举例如下：$GPRMC,075127.00,A,2109.59833,N,11017.55900,E,0.027,,161113,,,A*77时间、日期显示结果如以下图所示。经纬度显示结果如以下图所示。HDOP、海拔显示结果如以下图所示。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下图。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