基于51单片机的GPS定位系统的设计

⑻.加入闰秒和UTC（标准世界时）时间补偿计算当前精确的时间。

（9）分析可用卫星的信息，计算最好的DOP(Dilution

of

Precision)，进行选星，并计算和修正GPS接收机的位置，给出GPS接收机的三维坐标和准确的时间信息。2.6GPS定位系统的特点1、定位精度高应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7，1000KM可达10-9。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm。2、观测时间短随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。3、测站间无须通视4、可提供三维坐标经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。5、操作简便随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。6、全天候作业目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行,不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。7、功能多、应用广GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达0。1M/S，测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。第三章硬件连接电路3.1电路设计要求与目的1、在液晶屏上显示，接收到的GPS定位信息，只显示纬度、经度、高度、时间、定位有效信息。2、了解GPS定位原理，学会使用GPS接收系统，掌握NMEA-0183数据格式。3、掌握8250工作原理及编程控制。4、掌握液晶显示模块与单片机接口及编程方法3.2电路设计原理GPS模块接收卫星的多颗卫星的定位信息，进行处理后按一定的格式输出串行数据，8050实现串并转换，通过总线与单片机通信。GPS接收模块默认设置输出为：（参照GPS接收模块文档）$PFST，NMEA，E003，4800<CR><LF>在实验中需设置输出为：$PFST，NMEA，2000<CR><LF>，即只输出$GPGGA格式，格式为：$GPGGA,hhmmss.dd,xxmm.dddd,<N/S>,yyymm.ddd,<E/W>，v，ss，d.d，h，h，M,g，g，M，a.a，xxxx*hh<CR><LF>hhmmss.dd世界协调时（UTC）hh：时；mm：分；ss：秒；dd：秒（小数部分）xxmm.dddd纬度xx：度；xm：分；dddd：十进制分（小数部分）<N/S>北纬N/南纬Syyymm.dddd经度yyy：度；mm：分；dddd：十进制分（小数部分）<E/W>东经E/西经WV定位指示0：未定位1：GPS定位SS使用到的卫星数量：0~12颗d.dHDOP水平方向定位精度阀值h.h天线高度（相对于海平面）MNULLg.gNULLMNULLa.aNULLxxxxNULL*hhhh：校验和从GPGGA输出信息中提取实验中的数据，显示在液晶屏上。3.3GPS与单片机、LCD的电路连接1电路连接原理框图2.实物连接图第四章软件设计4.1系统工作流程系统的软件工作流程是：开机上电后初始化，然后单片机开始接收GPS模块发送的数据，并判断数据是否有效，若数据有效则显示所需的信息，数据无效则等待直至收到有效数据。在等待过程中，单片机响应键盘输入的信息，但键盘输入不是必须的。系统图如图所示：系统软件由以下模块组成：初始化模块、数据处理模块和人机对话模块。初始化模块完成开机上电后对单片机和液晶显示器初始化。对单片机设置串口工作模式和中断工作模式；对液晶显示器设置开机画面和显示模式。数据处理模块主要是从GPS模块接收数据，判断数据的有效性，对有效数据进行相应的格式处理，然后等待送液晶显示器显示。数据处理模块的工作从开机上电开始一直连续不断的进行，直到关机为止。人机对话模块主要是相应的显示器显示。该部分完成从单片机读数据到液晶显示器和从液晶显示器读数据到单片机的双向传输工作。4.2软件的设计4.2.1程序框图 接收接收GPS模块数据设置GPS模块输出格式初始化8250，8255开始数据为“$”显示纬度、经度、高度、时间、定位有效值LCD清屏数据存储到外部RAM接收GPS模块数据接收结束？设置GPS模块输出格式LCD显示各行数据名称查询外部RAMYNYN4.2.2实验连线8250的片选CS50与CS1相连，或把CS50的跳线帽短接CS1端；8255的片选CS8255与CS0相连；PA0~PA7分别与DB0~DB7相连；PC0与REQ相连；PC7与BUSY相连。4.2.3运行实验程序GPS.ASM参考程序如下：PAEQU0CFA0HPBEQU0CFA1HPCCEQU0CFA2HPCTLEQU0CFA3HSTOBE0EQU70H;PC0复位控制字STOBE1EQU71H;PC0置位控制字CSEGAT0000H LJMPSTART CSEGAT4100H;START:MOVDPTR,#PCTLMOVA,#88HMOVX@DPTR,A;置PA口输出,PC口高4位输入,低4位输出MOVDPTR,#PCTLMOVA,#STOBE0MOVX@DPTR,A MOVA,#0F4H ACALLSUB2 ACALLDELAY;清屏START1:MOVR0,#01H MOVR1,#3CHHE1:MOVDPTR,#PCCMOVXA,@DPTRJBACC.7,HE1ACALLSUB1 ACALLSUB2 DJNZR1,HE1ACALLDELAYACALLDELAY ACALLDELAYLJMPSTART1;DELAY: MOVR2,#23HDEL0:MOVR4,#06FHDEL1:MOVR6,#06FHDEL2:DJNZR6,DEL2 DJNZR4,DEL1 DJNZR2,DEL0 RET;SUB2:MOVDPTR,#PAMOVX@DPTR,AMOVDPTR,#PCTLMOVA,#STOBE1MOVX@DPTR,AINCR0HE2:MOVDPTR,#PCCMOVXA,@DPTR JNBACC.7,HE2 MOVDPTR,#PCTLMOVA,#STOBE0MOVX@DPTR,A RET;SUB1:MOVA,R0 ;显示“北京理工达盛科技有限公司” MOVCA,@A+PC RET DB0F0H,01D,00D,17D,17D,0F0H,02D,00D,30D,09D DB0F0H,03D,00D,32D,77D,0F0H,04D,00D,25D,04D DB0F0H,05D,00D,20D,79D,0F0H,06D,00D,42D,02D DB0F0H,01D,01D,31D,38D,0F0H,02D,01D,28D,28D DB0F0H,03D,01D,51D,48D,0F0H,04D,01D,47D,62D DB0F0H,05D,01D,25D,11D,0F0H,06D,01D,43D,30D END4.3数据显示与分析4.3.1数据显示液晶屏分四行显示：第一行纬度：LAT（纬度的缩写）：+纬度值+N/S第二行经度：LONG（经度的缩写）：+经度值+E/W第三行高度：HIGH：高度值+高度单位M+定位有效A：0/1（1时有效）第四行时间：TIME：时分秒.秒的小数两位（国际时间）实验结果显示如下：4.3.2数据监测分析电脑端数据实时监测图如下所示由图可以看出GPS接收到的数据在不停的变化更新。第五章实验总结本次实训时间虽然短暂，但从这短暂的时间里我们却收获不少。通过我们自己的动手操作、对问题的思考、对程序的调试与分析，加深了我们对单片机知识的掌握，和对汇编语言的理解。从本次的设计课题“基于51单片机的GPS定位系统的设计”，可以看出这次实训的内容主要是用51单片机去设计GPS定位系统。刚开始的时候我们以为此次单片机实训像之前的实训一样，简单的编写一下程序然后调试，以加深我们对单片机程序的理解。但当我们真正开始实训的时候，我们才发现小小GPS定位系统的复杂与强大，里面蕴含的知识之多。但这也恰恰也激起了我们对它的兴趣。想要努力做好的欲望。通过对单片机的编程与调试，让GPS所接收到的位置信息在LCD液晶显示屏上显示出来，有“LAT（纬度）”、“LONG（经度）”、“HIGH（高度）”、“TIME（时间）”等参数信息。通过移动天线，来观察LCD液晶显示器上的数据是变化，以体验GPS系统的强大与精密。此次的“基于51单片机的GPS定位系统的设计”实训，让我们更清楚的了解到GPS与单片机之间，单片机与LCD液晶显示器之间的通信原理，以及单片机、GPS全球定位系统、LCD液晶显示器的工作原理。并了解到单片机CPU实际上是先经过8255可编程芯片，最后再到LCD液晶显示器。总的来