单片机的简易GPS定位信息显示系统设计
单片机的简易GPS定位信息显示系统设计[20200131183114]
【摘要】
GPS全球定位系统，缩写Global Positioning System，就是对在全球范围内对地面和空中目标进行准确定位和监测。
本设计是基于单片机AT89C51来实现GPS定位信息显示系统。主要是由GPS25-LVS系列OEM（Original Equipment Manufacturer）接收板及单片机和LED显示构成的。通过GPS OEM板来接收卫星数据，利用单片机AT89C51对GPS OEM板的控制和处理数据，来实现定位数据的采集与传送，以及将定位数据传送至LED模块进行显示，从而实现实时时间、经纬度等综合信息显示。该系统显示的时间非常精确、定位精度高，能满足一般应用项目的使用，具有一定的实用价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机,数据采集,定位信息,GPSOEM板,LED显示
引 言 5
（一）关于GPS的概述 6
（二）设计思想 7
（三）系统框图 7
二、硬件电路设计 7
（一） GPS内部最小系统 7
1．所用单片机引脚介绍 8
2．GPS 复位电路 9
3．GPS时钟电路 10
（二）显示电路 11
1．LED显示器结构 11
2．LED显示器工作原理 11
3．LED显示驱动电路 12
（三）控制系统的硬件原理 12
1．GPS OEM接收板硬件接口 12
2．单片机控制系统的硬件电路原理 13
(四) 电源部分 13
（五）按键部分 13
三、软件部分设计 14
（一）主程序设计 14
1.单片机的信息接收处理 15
2. GPS OEM板的信息输出格式 16
四、调试 18
（一）软件调试 18
五、总 结 18
六、致 谢 19
七、参 考 文 献 19
附图： 20
引 言
GPS就是全球定位系统，目的是为了提供实时的全球性的导航服务，多用于军事等方面。在发达国家，在交通运输和道路工程之中GPS技术早已开始运用。目前，我国正成为GPS产业增长最快的市场之一。而GPS在更多的领域中还会有更大的发展空间。由于我国在GPS方面尚处于起步阶段，但随着经济的发展，我国在GPS方面肯定有很大的发展。
GPS系统主要是有空间部分，地面控制部分和用户设备部分组成的。GPS系统是通过多个卫星的信号来确定任何位置的移动接收机的位置。它的主要特点是全球全天候定位，定位精确度高，观测时间短和仪器操作简便等。主要应用于定位，导航和测量等方面。
GPS卫星接收机种类有很多，根据用途分为测地型、导航型、授时型。导航型接收机的特点有简单的结构、便宜的价格、特别省电，缺点就是经度不高，一般采用单频C/A码伪距接受技术，定位经度为100m，用于航空、航海和陆地实时导航中。测地型虽精确度高，但仪器结构复杂，价格较贵，多为军用，现在发展的差分GPS技术，能够提高几米的定位经度，应用范围得到拓宽、有极少数接收机采用P码接受技术，使单点定位精度达到10m，这种接收机专为军用 [4] 。授时型常用于天文台及无线点通讯.本设计是采用导航型接收机，通过OEM板来接收卫星信号。 一、设计系统思想
（一）关于GPS的概述
GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Position System的字头缩写词(NAVSTAR/GPS)的简称。GPS 包括下列三大部分：GPS 卫星(空间部分)、地面支撑系统(地面监控部分)、GPS 接收机(用户部分)。
用户接收机： GPS接收机可以按照不同要求进行分类，如按编码信息分类，按接受地数据分类，按接收机通道分类、按照动态性能分类、按用途分类、按工作模式分类等。但总起来说，可分为两大类：导航型和测地型。
GPS接收机有很多种类，但大体结构都差不多，主要分为天线单元和接收单元两部分，如图1所示：
1.天线单元：它是由接受天线和前置放大器组成。GPS 接收机天线主要是由确定方向天线、偶极子天线、微带天线、螺旋天线等。对天线的性能要求是：高增益，噪声低、动态范围大。现在主要用有源微带天线，是因为FET 放大器地出现， [5] 。
2.接收单元：接收来自天线单元的信号，通过变频、放大、滤波等一系列处理过程，实现对GPS的跟踪、测量，提供计算位置的数据信息。它的组成如图1所示，由通道单元、计算和显示单元 、存储单元，主要是用于存储各种输入数据，例如，位置和时间、导航点、原始观测量、电源等 [8]有专用的锂电池(3v)，专供接收机的时钟和 RAM 存储器保存位置和时间数据用的，以防万一在关机时能够存储数据。外接镉镍蓄电池向接收机供电(12v)。在使用 OEM 芯片时，一般要TTL 电平(5v)。
（二）设计思想
本设计是采用GPS OEM板接收卫星信号，GPS OEM板是GPS接收机的核心部件。该电路板具有接收GPS信号、处理信号、输出观测信号和定位结果等功能。它是GPS接收机的主要部分，通过接收来自天线单元的信号，变频、放大、滤波等一系列处理过程，从而实现对GPS卫星信号的跟踪、锁定、测量，最后产生计算位置的数据信息(包括：位置、高度、速度、日期、时间、风向、导航卫星状况等)，并由RS-232标准串口输出串行信息数据，该OEM板为12通道的GPS接收机，能够同时追踪12颗GPS卫星，并且连续追踪GPS卫星，以实现快速定位。
（三）系统框图
本设计采用的硬件主要包括：GPS25-LVS系列的OEM板（Original Equipment Manufacturer）、AT89C51芯片、LED显示模块、操作按键以及电源部分。其中，AT89C51芯片是系统中心控制单元，它具有全双工异步通信口，可与OEM板接口进行数据读取、处理和输出。OEM板与单片机进行串口通信时，可以同过MAX232进行电平的转换。单片机在获得定位信息后，就可通过操作按键将定位信息显示在LED显示模块上，其硬件电路框图如图2所示。
二、硬件电路设计
（一） GPS内部最小系统
1．所用单片机引脚介绍
本次设计所用主要芯片是AT89C51，它是由中央处理器，定时器，内部数据存储器，串行口，内部程序存储器，中断控制系统，及时钟电路等等组成的 [10] 。
信号引脚介绍如图3：
图3 AT89C51引脚图
P0 口：P0 口是开漏双向口为“1” 当P1口第一次写入“1”时，被定位为高阻输入，在编程时，P0口作为原码输入口，当校验时，P0作为输出原码，此时通过内部强行上拉输出“1”。
P1 口：P1 口是一个提供内部上拉电阻的8位双向I/O 口，当P1 口管脚被写入“1”后，被内部上拉为高电平时，可以用作输入，被外部下拉为低时，输出电流， P1 口第2 功能：P1.0定时/计数器2 的外部计数输入/时钟输出。 T2EX定时/计数器2 重装载控制。
P2 口：P2 口是一个被内部上拉电阻的8位的双向I/O，P2口缓冲器可接收，当P2口被写入“1”时，内部上拉电阻将管脚拉高，作为输入，由此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，输出电流。这是由于内部上拉的缘故，P2口当用于外部程序存储器或者16为地址外部存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位，在给出地址为“1”时，它利用内部上拉的优势，对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出起特殊功能寄存器的内容。。
P3 口：P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的的双向I/O 口，当P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入，作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输入电流（ILL）这是上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，下面所示：
RXD P3.0 （串行输入口）
TXD P3.1 (串行输出口)
【摘要】
GPS全球定位系统，缩写Global Positioning System，就是对在全球范围内对地面和空中目标进行准确定位和监测。
本设计是基于单片机AT89C51来实现GPS定位信息显示系统。主要是由GPS25-LVS系列OEM（Original Equipment Manufacturer）接收板及单片机和LED显示构成的。通过GPS OEM板来接收卫星数据，利用单片机AT89C51对GPS OEM板的控制和处理数据，来实现定位数据的采集与传送，以及将定位数据传送至LED模块进行显示，从而实现实时时间、经纬度等综合信息显示。该系统显示的时间非常精确、定位精度高，能满足一般应用项目的使用，具有一定的实用价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机,数据采集,定位信息,GPSOEM板,LED显示
引 言 5
（一）关于GPS的概述 6
（二）设计思想 7
（三）系统框图 7
二、硬件电路设计 7
（一） GPS内部最小系统 7
1．所用单片机引脚介绍 8
2．GPS 复位电路 9
3．GPS时钟电路 10
（二）显示电路 11
1．LED显示器结构 11
2．LED显示器工作原理 11
3．LED显示驱动电路 12
（三）控制系统的硬件原理 12
1．GPS OEM接收板硬件接口 12
2．单片机控制系统的硬件电路原理 13
(四) 电源部分 13
（五）按键部分 13
三、软件部分设计 14
（一）主程序设计 14
1.单片机的信息接收处理 15
2. GPS OEM板的信息输出格式 16
四、调试 18
（一）软件调试 18
五、总 结 18
六、致 谢 19
七、参 考 文 献 19
附图： 20
引 言
GPS就是全球定位系统，目的是为了提供实时的全球性的导航服务，多用于军事等方面。在发达国家，在交通运输和道路工程之中GPS技术早已开始运用。目前，我国正成为GPS产业增长最快的市场之一。而GPS在更多的领域中还会有更大的发展空间。由于我国在GPS方面尚处于起步阶段，但随着经济的发展，我国在GPS方面肯定有很大的发展。
GPS系统主要是有空间部分，地面控制部分和用户设备部分组成的。GPS系统是通过多个卫星的信号来确定任何位置的移动接收机的位置。它的主要特点是全球全天候定位，定位精确度高，观测时间短和仪器操作简便等。主要应用于定位，导航和测量等方面。
GPS卫星接收机种类有很多，根据用途分为测地型、导航型、授时型。导航型接收机的特点有简单的结构、便宜的价格、特别省电，缺点就是经度不高，一般采用单频C/A码伪距接受技术，定位经度为100m，用于航空、航海和陆地实时导航中。测地型虽精确度高，但仪器结构复杂，价格较贵，多为军用，现在发展的差分GPS技术，能够提高几米的定位经度，应用范围得到拓宽、有极少数接收机采用P码接受技术，使单点定位精度达到10m，这种接收机专为军用 [4] 。授时型常用于天文台及无线点通讯.本设计是采用导航型接收机，通过OEM板来接收卫星信号。 一、设计系统思想
（一）关于GPS的概述
GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Position System的字头缩写词(NAVSTAR/GPS)的简称。GPS 包括下列三大部分：GPS 卫星(空间部分)、地面支撑系统(地面监控部分)、GPS 接收机(用户部分)。
用户接收机： GPS接收机可以按照不同要求进行分类，如按编码信息分类，按接受地数据分类，按接收机通道分类、按照动态性能分类、按用途分类、按工作模式分类等。但总起来说，可分为两大类：导航型和测地型。
GPS接收机有很多种类，但大体结构都差不多，主要分为天线单元和接收单元两部分，如图1所示：
1.天线单元：它是由接受天线和前置放大器组成。GPS 接收机天线主要是由确定方向天线、偶极子天线、微带天线、螺旋天线等。对天线的性能要求是：高增益，噪声低、动态范围大。现在主要用有源微带天线，是因为FET 放大器地出现， [5] 。
2.接收单元：接收来自天线单元的信号，通过变频、放大、滤波等一系列处理过程，实现对GPS的跟踪、测量，提供计算位置的数据信息。它的组成如图1所示，由通道单元、计算和显示单元 、存储单元，主要是用于存储各种输入数据，例如，位置和时间、导航点、原始观测量、电源等 [8]有专用的锂电池(3v)，专供接收机的时钟和 RAM 存储器保存位置和时间数据用的，以防万一在关机时能够存储数据。外接镉镍蓄电池向接收机供电(12v)。在使用 OEM 芯片时，一般要TTL 电平(5v)。
（二）设计思想
本设计是采用GPS OEM板接收卫星信号，GPS OEM板是GPS接收机的核心部件。该电路板具有接收GPS信号、处理信号、输出观测信号和定位结果等功能。它是GPS接收机的主要部分，通过接收来自天线单元的信号，变频、放大、滤波等一系列处理过程，从而实现对GPS卫星信号的跟踪、锁定、测量，最后产生计算位置的数据信息(包括：位置、高度、速度、日期、时间、风向、导航卫星状况等)，并由RS-232标准串口输出串行信息数据，该OEM板为12通道的GPS接收机，能够同时追踪12颗GPS卫星，并且连续追踪GPS卫星，以实现快速定位。
（三）系统框图
本设计采用的硬件主要包括：GPS25-LVS系列的OEM板（Original Equipment Manufacturer）、AT89C51芯片、LED显示模块、操作按键以及电源部分。其中，AT89C51芯片是系统中心控制单元，它具有全双工异步通信口，可与OEM板接口进行数据读取、处理和输出。OEM板与单片机进行串口通信时，可以同过MAX232进行电平的转换。单片机在获得定位信息后，就可通过操作按键将定位信息显示在LED显示模块上，其硬件电路框图如图2所示。
二、硬件电路设计
（一） GPS内部最小系统
1．所用单片机引脚介绍
本次设计所用主要芯片是AT89C51，它是由中央处理器，定时器，内部数据存储器，串行口，内部程序存储器，中断控制系统，及时钟电路等等组成的 [10] 。
信号引脚介绍如图3：
图3 AT89C51引脚图
P0 口：P0 口是开漏双向口为“1” 当P1口第一次写入“1”时，被定位为高阻输入，在编程时，P0口作为原码输入口，当校验时，P0作为输出原码，此时通过内部强行上拉输出“1”。
P1 口：P1 口是一个提供内部上拉电阻的8位双向I/O 口，当P1 口管脚被写入“1”后，被内部上拉为高电平时，可以用作输入，被外部下拉为低时，输出电流， P1 口第2 功能：P1.0定时/计数器2 的外部计数输入/时钟输出。 T2EX定时/计数器2 重装载控制。
P2 口：P2 口是一个被内部上拉电阻的8位的双向I/O，P2口缓冲器可接收，当P2口被写入“1”时，内部上拉电阻将管脚拉高，作为输入，由此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，输出电流。这是由于内部上拉的缘故，P2口当用于外部程序存储器或者16为地址外部存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位，在给出地址为“1”时，它利用内部上拉的优势，对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出起特殊功能寄存器的内容。。
P3 口：P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的的双向I/O 口，当P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入，作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输入电流（ILL）这是上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，下面所示：
RXD P3.0 （串行输入口）
TXD P3.1 (串行输出口)
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