单片机的gps定位接收系统设计
摘 要GPS是全球定位系统的缩写。之所以GPS能够在很早前被融入到社会的经济建设和国家的国防建设等的各个应用领域进行快速的发展，是因为GPS具有自动测量、全天候和高精度等几个特性。因此 GPS技术被作为当前时代先进的测量方法和生产力。该设计使用GPS接收系统来实现基于单个51单片机芯片进行显示GPS定位信息的系统。因此，本次设计详细说明了比较经济的GPS定位接收系统的设计方案，成本低而且操作相对于简单。该程序基于51单片机，M-87, 、RF射频芯片，基带芯片，核心CPU ，12864液晶屏，ISD1730语音芯片等采用C语言的设备，可以使用简易的键盘控制来完成GPS定位接收系统的对位置信息的提取，并且通过LCD12864实现时间和经纬度等信息的显示。这种设计具有高精度，小尺寸和连续导航等几个优点。设计可以应用于出行定位，出租车定位等领域。
Key words： RF RF chip, baseband chip, LCD 目 录
1 绪论 5
1.1 课题背景及意义 5
1.2 国内外研究现状 7
1.3 GPS特点 9
2 GPS定位接收系统的总体设计方案 11
2.1定位接收系统设计内容 11
2.2 设计方案的选择 12
2.2.1 方案一 12
2.2.2 方案二 12
2.3 GTU7简介 13
2.3.1 GTU7 参数 13
2.3.2 引脚说明及电气连接 13
2.3.3 NEMA协议 13
3 GPS定位接收系统的硬件电路设计 14
3.1 AT89C51处理器及最小系统 14
3.1.1 AT89C51简介及最小系统原理图 14
3.1.2 管脚说明 16
3.1.3 AT89C51芯片擦除 18
3.2 射频芯片 18
3.2.1WF480RA概述 18
3.2.2 WF480RA基本特性 18
3.2.3管脚说明 19
3.3 基带芯片 20
3.3.1 GM4660概述 20
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3.2 GM4660基本特性 20
3.4 GPS定位接收电路 21
3.4.1 GPS定位接收电路图 21
3.4.2 GPS定位基本原理 22
3.5 液晶显示电路 22
3.5.1 LCD12864概述 22
3.5.2 LCD12864基本特性 22
3.5.3显示器接口说明 23
3.6 语音播报电路 24
3.7 按键电路 27
3.8 电源电路 28
4 GPS定位接收系统软件设计 29
4.1定位接收系统软件概述 29
4.2 定位接收系统软件程序的编写 30
4.2.1 系统的初始化子程序设计 30
4.2.2 定位信息接收处理子程序设计 30
4.2.3 语音播报子程序设计 33
4.2.4 液晶显示电路子程序 34
4.2.5 键盘电路子程序 35
5系统调试 36
5.1硬件调试 36
5.2软件调试 36
5.3 ISD语音录入调试 37
6总结与展望 38
参考文献 39
致 谢 41
附 录 42
附录A 系统总体原理图 42
附录B 系统软件设计程序 43
1 绪论
课题背景及意义
全球定位卫星系统（全球定位系统）的空间部分总共由24颗卫星组成，包含了21个工作卫星和3个备用卫星。卫星定位系统位于地面上空20 200公里的高空，分别分布在六个轨道平面（4颗卫星占用一个轨道平面）上均匀分布。[1]在卫星分布方面，无论在全球的任何位置，任何时间都可以观察到四颗以上的卫星，导航信息可以随时储存在卫星上。[2]但是由于全球定位系统的卫星会和大气产生摩擦，所以导航的精度会因为大气的摩擦而逐渐降低。
图11 GPS卫星空间分布示意图
上世纪七八十年代，全球第一颗定位系统卫星飞到太空，开创了一个崭新的无线电导航和定位时代，卫星是这个时代的动态信息收集核心。[3]全球定位系统卫星所传递的各种导航信息是大部分使用者在太空中的信息来源。如果大陆,海洋和太空用户具有能够接收,跟踪,转化及测控GPS信号的接收器,则可以在日常时间，任何天气和世界范围内测量七维状态的参数和三维状态的运动矢量。[4]但是其中其他无线电的接受仪器无法承受如此它的应用范围。[5]此外，全球定位系统卫星的轨道运行提供了高度精确的全天候天气测控、大地测控、天体力学测量测控、地球物理学测量测控、载人空间科学以及全球导航卫星系统。全球定位系统方面的技术目前用于以下几个部分：
1．全球定位系统在陆地方面的应用
GPS技术在陆地方面的开发和应用可以涉及许多不同方面,包括: 监测车辆驾驶状况、旅行指南或长程指南、快速应急车辆指南（例如公共安全、救护车）、针对时间进行记录检测并分析频率控制等信息、大气物理的测控、全球相关资源的勘探遥感 、工程执行措施；检测大型建筑物和气田的菌落,测量地板内的运动和地壳的变形,确定陆地和海洋大地测量参考,测量和构建各种类型的大地测量控制网络工程需求,地区, 国家引导盲人行走，建立对人行道和精细农业的实时控制。[6]
2．全球定位系统在海洋方面的应用
全球定位系统技术在海上有着无可替代的，特别是在改进海道测量方面，实时规划和监测运输中的船舶,实时规划和国内船舶的自主导航测量,搜索海上救援物体和测量一个固定点是海洋渔船作业的编制和规划,海洋、石油以及天然气平台的位置不同和其排放各种的污染的确定,潜艇沉船的位置的精确确定;铺设水下管道的研究;沿海地区的地球物理调查;水文研究;水下大地控制网络研究;准确测量海底地形;船舶上货物盗窃的信号;确定具有固定点的事故,准确定位船舶设备,例如在礁石上投掷浮标和爆破, 在港口实行交通管制和控制，同时也加大探测海洋灾害。
Key words： RF RF chip, baseband chip, LCD 目 录
1 绪论 5
1.1 课题背景及意义 5
1.2 国内外研究现状 7
1.3 GPS特点 9
2 GPS定位接收系统的总体设计方案 11
2.1定位接收系统设计内容 11
2.2 设计方案的选择 12
2.2.1 方案一 12
2.2.2 方案二 12
2.3 GTU7简介 13
2.3.1 GTU7 参数 13
2.3.2 引脚说明及电气连接 13
2.3.3 NEMA协议 13
3 GPS定位接收系统的硬件电路设计 14
3.1 AT89C51处理器及最小系统 14
3.1.1 AT89C51简介及最小系统原理图 14
3.1.2 管脚说明 16
3.1.3 AT89C51芯片擦除 18
3.2 射频芯片 18
3.2.1WF480RA概述 18
3.2.2 WF480RA基本特性 18
3.2.3管脚说明 19
3.3 基带芯片 20
3.3.1 GM4660概述 20
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3.2 GM4660基本特性 20
3.4 GPS定位接收电路 21
3.4.1 GPS定位接收电路图 21
3.4.2 GPS定位基本原理 22
3.5 液晶显示电路 22
3.5.1 LCD12864概述 22
3.5.2 LCD12864基本特性 22
3.5.3显示器接口说明 23
3.6 语音播报电路 24
3.7 按键电路 27
3.8 电源电路 28
4 GPS定位接收系统软件设计 29
4.1定位接收系统软件概述 29
4.2 定位接收系统软件程序的编写 30
4.2.1 系统的初始化子程序设计 30
4.2.2 定位信息接收处理子程序设计 30
4.2.3 语音播报子程序设计 33
4.2.4 液晶显示电路子程序 34
4.2.5 键盘电路子程序 35
5系统调试 36
5.1硬件调试 36
5.2软件调试 36
5.3 ISD语音录入调试 37
6总结与展望 38
参考文献 39
致 谢 41
附 录 42
附录A 系统总体原理图 42
附录B 系统软件设计程序 43
1 绪论
课题背景及意义
全球定位卫星系统（全球定位系统）的空间部分总共由24颗卫星组成，包含了21个工作卫星和3个备用卫星。卫星定位系统位于地面上空20 200公里的高空，分别分布在六个轨道平面（4颗卫星占用一个轨道平面）上均匀分布。[1]在卫星分布方面，无论在全球的任何位置，任何时间都可以观察到四颗以上的卫星，导航信息可以随时储存在卫星上。[2]但是由于全球定位系统的卫星会和大气产生摩擦，所以导航的精度会因为大气的摩擦而逐渐降低。
图11 GPS卫星空间分布示意图
上世纪七八十年代，全球第一颗定位系统卫星飞到太空，开创了一个崭新的无线电导航和定位时代，卫星是这个时代的动态信息收集核心。[3]全球定位系统卫星所传递的各种导航信息是大部分使用者在太空中的信息来源。如果大陆,海洋和太空用户具有能够接收,跟踪,转化及测控GPS信号的接收器,则可以在日常时间，任何天气和世界范围内测量七维状态的参数和三维状态的运动矢量。[4]但是其中其他无线电的接受仪器无法承受如此它的应用范围。[5]此外，全球定位系统卫星的轨道运行提供了高度精确的全天候天气测控、大地测控、天体力学测量测控、地球物理学测量测控、载人空间科学以及全球导航卫星系统。全球定位系统方面的技术目前用于以下几个部分：
1．全球定位系统在陆地方面的应用
GPS技术在陆地方面的开发和应用可以涉及许多不同方面,包括: 监测车辆驾驶状况、旅行指南或长程指南、快速应急车辆指南（例如公共安全、救护车）、针对时间进行记录检测并分析频率控制等信息、大气物理的测控、全球相关资源的勘探遥感 、工程执行措施；检测大型建筑物和气田的菌落,测量地板内的运动和地壳的变形,确定陆地和海洋大地测量参考,测量和构建各种类型的大地测量控制网络工程需求,地区, 国家引导盲人行走，建立对人行道和精细农业的实时控制。[6]
2．全球定位系统在海洋方面的应用
全球定位系统技术在海上有着无可替代的，特别是在改进海道测量方面，实时规划和监测运输中的船舶,实时规划和国内船舶的自主导航测量,搜索海上救援物体和测量一个固定点是海洋渔船作业的编制和规划,海洋、石油以及天然气平台的位置不同和其排放各种的污染的确定,潜艇沉船的位置的精确确定;铺设水下管道的研究;沿海地区的地球物理调查;水文研究;水下大地控制网络研究;准确测量海底地形;船舶上货物盗窃的信号;确定具有固定点的事故,准确定位船舶设备,例如在礁石上投掷浮标和爆破, 在港口实行交通管制和控制，同时也加大探测海洋灾害。
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