hhhhhh基于51單片機(jī)的GPS接收機(jī)摘要全球定位系統(tǒng)(GPS)是由美國(guó)國(guó)防部開發(fā)的一種先進(jìn)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠全天候、全方位的為海陸空用戶提供連續(xù)的、高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時(shí)間等信息。它所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)是其他導(dǎo)航設(shè)備所無法比擬地?，F(xiàn)在，GPS接收機(jī)作為一種先進(jìn)的導(dǎo)航和定位儀器，已在軍事及民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了一種成本低又能滿足性能使用要求的經(jīng)濟(jì)型GPS接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案。此方案基于單片機(jī)、GPS模塊和1602液晶顯示屏等硬件,并應(yīng)用C語言實(shí)現(xiàn)了GPS信號(hào)的提取、顯示及基本的鍵盤控制操作等。經(jīng)過實(shí)踐測(cè)試,這種接收機(jī)可以達(dá)到基本GPS信息接收以及顯示，可以做到體積小、精度高、連續(xù)導(dǎo)航，并可廣泛應(yīng)用于個(gè)人野外旅游探險(xiǎn)、出租汽車定位及海上作業(yè)等領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：GPS，單片機(jī)，接收機(jī)，GR-87，LCDhhhhhhDesignofGPSReceiverBasedon51singlechipcomputerABSTRACTGlobalPositioningSystem(GPS)isthemostadvancedradionavigationsystemwhichwasdevelopedbytheU.SDepartmentofDefence.Thesystemcanbeusedunderanyweatherconditions,alldaylongandanywhereontheearth.Itcanprovideland,marineandairborneuserwithcontinuous,highlyaccuratethree-dimensionposition,velocity,timedataetc.Ithasvariousadvantagesthatareunexampledotherkindofnavigationequipment.NowGPSreceivers,asatypeofadvancedequipmentonnavigationandpositioning,havebeenwidelyusedinbothmilitaryandcivilfield.Thisdesignintroducedindetailonekindoflow-costeconomyGPSreceiver'sdesignproposalwhichcansatisfytheperformanceoperationrequirements.Thisplanisbasedonsinglechipcomputer、GPSand1602liquidcrystaldisplaymonitors,andhasrealizedtheGPSsignalextraction,thedemonstrationandthebasickeyboardcontroloperationandsoonusingtheClanguage.Bypracticalmeasurement,thereceivercanachieveGPSinformationreceiveanddisplay.Ithassmallsizeandlowcost,canbeusedinwildadventuretourism,taxipositioningandoperationsatsea.KEYWORDS:GPS，singlechipcomputer，receiver，GR-87，LCDhhhhhh目錄前言 3第1章GPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方案選擇 51.1GPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介 51.1.1GPS由來及發(fā)展 51.1.2GPS定位基本原理 51.1.3GPS接收機(jī)定位流程 61.1.4任務(wù)的描述 61.2設(shè)計(jì)方案選擇 61.2.1方案一 71.2.2方案二 7第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 82.1單片機(jī) 82.2GPS模塊 92.2.1概述 92.2.2主要技術(shù)參數(shù) 92.2.3管腳介紹 92.3顯示部分 102.4電源部分 112.5晶體振蕩器 112.6鍵盤部分 12第3章系統(tǒng)相關(guān)協(xié)議介紹 133.1GR-87協(xié)議 133.1.1協(xié)議簡(jiǎn)介 133.1.2數(shù)據(jù)格式 133.2串行通信 143.2.1異步通信特點(diǎn) 143.2.2異步通信協(xié)議 143.2.3中斷 153.3液晶顯示協(xié)議 19hhhhhh3.3.1基本操作時(shí)序 193.3.2顯示與控制命令 19第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 214.1系統(tǒng)軟件概述 214.2軟件程序的編寫 224.2.1初始化模塊 224.2.2數(shù)據(jù)處理模塊 224.2.3人機(jī)對(duì)話模塊 264.3代碼實(shí)現(xiàn) 28結(jié)論 30謝辭 31參考文獻(xiàn) 32外文資料翻譯 34hhhhhh前言GPS主系統(tǒng)是美國(guó)發(fā)射運(yùn)行的衛(wèi)星系統(tǒng)，包含了27顆能持續(xù)發(fā)送地理位置海拔高度和時(shí)間信號(hào)的衛(wèi)星，24個(gè)正常使用，3個(gè)備用，這些衛(wèi)星平均分布運(yùn)行在六個(gè)軌道上。一般來說，在地面上的GPS接收器能接收5～12個(gè)衛(wèi)星信號(hào)，而為了獲得地面上的定位坐標(biāo)，GPS導(dǎo)航至少需要4個(gè)衛(wèi)星信號(hào)，三個(gè)用來確定GPS接收器的緯度、經(jīng)度和海拔高度，第四個(gè)則提供同步校正時(shí)間[1]。全球定位系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：太空衛(wèi)星部份：由24顆繞極使用衛(wèi)星所組成，分成六個(gè)軌道，運(yùn)行于約20200公里的高空，繞行地球一周約12小時(shí)。每個(gè)衛(wèi)星均持續(xù)著發(fā)射載有衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)及時(shí)間的無線電波，提供地球上的各種接收機(jī)來應(yīng)用。地面管制部份：這是為了追蹤及控制上述衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)，所設(shè)置的地面管制站，主要工作為負(fù)責(zé)修正與維護(hù)每個(gè)衛(wèi)星能保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)，以確保每個(gè)衛(wèi)星都能提供正確的訊息給使用者接收機(jī)來接收。使用者接收機(jī)：追蹤所有的GPS衛(wèi)星，并實(shí)時(shí)地計(jì)算出接收機(jī)所在位置的坐標(biāo)、移動(dòng)速度及時(shí)間，各種藍(lán)牙GPS即屬于此部份。我們通常所說的GPS,就是第3部分。它可以實(shí)時(shí)提供全天候、全球性的三維定位、測(cè)速與授時(shí)功能的衛(wèi)星系統(tǒng),具有測(cè)量精度高、速度快、用戶數(shù)量不限、抗干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn),除了可用于軍事領(lǐng)域外,還可以廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、野外探險(xiǎn)等領(lǐng)域。自20世紀(jì)90年代GPS系統(tǒng)向全世界免費(fèi)開放以來,GPS系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在導(dǎo)航、大地測(cè)量、精確授時(shí)、線路巡檢及車輛防盜等領(lǐng)域。接收機(jī)是獲得GPS系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備,目前已有從手持式到臺(tái)式數(shù)百種型號(hào)的接收機(jī)可供用戶選擇。通用接收機(jī)功能齊全,除了信號(hào)接收單元外,往往還配置有顯示單元和人機(jī)對(duì)話設(shè)備。這一方面為用戶提供了極大的方便但GPS定位接收機(jī)價(jià)格比較昂貴而且使用靈活性低,難以滿足特定條件下的應(yīng)用需求,造成了資金浪費(fèi)。因此,眾多用戶期望按照自己的使用環(huán)境和性能要求設(shè)計(jì)和使用個(gè)性化的GPS定位接收機(jī)。本文首先介紹了GPS系統(tǒng)由來及其發(fā)展、基本概念、GPS接收機(jī)的工作原理及接收機(jī)定位流程。然后對(duì)單片機(jī)及其串口通信、GR-87及其NMEA-0183語句的數(shù)據(jù)格、液晶顯示器進(jìn)行了詳細(xì)論述。并且設(shè)置了所需的外圍電路。接著詳細(xì)地介紹了該GPS接收機(jī)的軟件設(shè)計(jì)過程。通過C語言實(shí)現(xiàn)了GPS信號(hào)的提取、顯示及基本的鍵盤控制操作等。經(jīng)過實(shí)踐測(cè)試,這種接收機(jī)可以達(dá)到基本GPS信息接收以及顯示，可以做到方便靈活、優(yōu)質(zhì)價(jià)廉、精度高、連續(xù)導(dǎo)航、抗干擾能力強(qiáng)，并可廣泛應(yīng)用于個(gè)人野外旅游探險(xiǎn)、出租汽車定位及海上作業(yè)等領(lǐng)域。hhhhhhhhhhhh第1章GPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)方案選擇1.1GPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.1.1GPS由來及發(fā)展導(dǎo)航衛(wèi)星定時(shí)測(cè)距全球定位系統(tǒng)(NavigationSatelliteTimingandRangingGlobalPositionSystemGPS)是美國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它在1973年底由美國(guó)陸?？杖姷葐挝粎f(xié)調(diào)分工提出的能取代舊式的導(dǎo)航設(shè)備,為軍用艦船、飛機(jī)車輛等用戶提供全球全天候、連續(xù)實(shí)時(shí)服務(wù)的高精度三維導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和地面接收機(jī)部分組成。定位服務(wù)包括精密定位服務(wù)(PPS)和標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)。PPS授權(quán)的精密定位系統(tǒng)用戶需要密碼設(shè)備和特殊的接收機(jī)。SPS對(duì)于普通民用用戶,供全世界用戶免費(fèi)、無限制地使用[2]。由于GPS具有全球覆蓋以及精度高、定位速度快、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),近年來在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用,在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了極大的作用,已成為信時(shí)代不可缺少的一部分。各種GPS民用產(chǎn)品的開發(fā),已是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的必然要求,其前景將會(huì)非常廣闊和光明,尤其是在我國(guó),通過這些年來對(duì)它認(rèn)識(shí)不斷加深,我國(guó)的GPS開發(fā)應(yīng)用也一定會(huì)以科技力量推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一顆巨星,對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響。1.1.2GPS定位基本原理GPS定位技術(shù)的基本原理是采用測(cè)量學(xué)中通用的測(cè)距交會(huì)方法．GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻接收到4顆以上的GPS衛(wèi)星信號(hào)導(dǎo)航電文,通過變頻、放大、濾波等一系列處理過程,實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS衛(wèi)星號(hào)的跟蹤、鎖定、測(cè)量,從而產(chǎn)生計(jì)算位置的數(shù)據(jù)信息(包括:緯度、經(jīng)度、高度、速度、日期、時(shí)間、航向、衛(wèi)星狀況等),經(jīng)由I/O口輸出串行數(shù)據(jù)．1.1.3GPS接收機(jī)定位流程1．搜索可用衛(wèi)星，接收衛(wèi)星信號(hào)，與衛(wèi)星信號(hào)同步，提取導(dǎo)航電文信息；2．從導(dǎo)航電文中獲取計(jì)算位置所需的信息，這些信息應(yīng)該包括時(shí)鐘信息和星歷等數(shù)據(jù)；3．計(jì)算衛(wèi)星的準(zhǔn)確位置，這包括計(jì)算衛(wèi)星的高度和方位角，從而進(jìn)行必要的對(duì)流層校正；hhhhhh4．計(jì)算偽距，并進(jìn)行電離層校正等；5．重復(fù)上述過程，對(duì)所有可用衛(wèi)星進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算；6．進(jìn)行其他必要的校正，例如根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)GPS接收機(jī)的時(shí)間，校正地球旋轉(zhuǎn)所造成的衛(wèi)星位置的偏差；7．根據(jù)定位原理，計(jì)算出GPS接收機(jī)的初始位置，并將其轉(zhuǎn)換成所需的坐標(biāo)格式進(jìn)行顯示或輸出；8．加入閏秒和UTC（標(biāo)準(zhǔn)世界時(shí)）時(shí)間補(bǔ)償計(jì)算當(dāng)前精確的時(shí)間；9．分析可用衛(wèi)星的信息，計(jì)算最好的DOP(DilutionofPrecision)，進(jìn)行選星，并計(jì)算和修正GPS接收機(jī)的位置，給出GPS接收機(jī)的三維坐標(biāo)和準(zhǔn)確的時(shí)間信息。1.1.4任務(wù)的描述我們針對(duì)全球定位系統(tǒng)GPS，自行研制了一套GPS接收機(jī)，具有接收、處理、顯示信息能力并能進(jìn)行鍵盤操作。本設(shè)計(jì)著重對(duì)NMEA-0183語句的數(shù)據(jù)格式、單片機(jī)串行通信、液晶顯示格式進(jìn)行了詳細(xì)論述,同時(shí)給出了硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。工作要求：準(zhǔn)確地進(jìn)行定位，顯示出緯度、經(jīng)度、速度、時(shí)間、方位角、天空中的衛(wèi)星總數(shù)以及使用的衛(wèi)星數(shù)。通過按鍵可以進(jìn)行復(fù)位與頁面切換功能。1.2設(shè)計(jì)方案選擇1.2.1方案一系統(tǒng)由GPS-OEM板、電平轉(zhuǎn)換電路(MAX232)、控制電路(8051單片機(jī))、顯示部分(SED1335彩色液晶顯示器)組成。但在和單片機(jī)進(jìn)行串行通信時(shí)由于電平不同，必須附加電平轉(zhuǎn)換電路(MAX232)而且價(jià)格比較昂貴。單片機(jī)采用8051功能全面，但其內(nèi)部ROM一般是掩膜ROM，不可更新改寫。SED1335彩色液晶顯示器其有效顯示點(diǎn)陣為320×240,顯示顏色為4色，但根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)要求，單色顯示完全可以。故不采用。1.2.2方案二系統(tǒng)由GPS模塊(GR-87)、控制電路(89C51單片機(jī))、顯示部分(SMC1602液晶顯示器)組成。HOLUXGR-87是一個(gè)高性能，低功耗，小型的并且很容易聯(lián)合的GPS模塊。該芯片每次將跟蹤12枚衛(wèi)星，應(yīng)用廣泛。而且不用附加電平轉(zhuǎn)換電路，可以直接與單片機(jī)進(jìn)行串行通信。單片機(jī)采用89C51，其功能完全可以滿足設(shè)計(jì)要求，而且相對(duì)于8051，其內(nèi)部ROM是FLASH-ROM，可多次更新改寫，價(jià)格也便宜。1602字符型液晶模塊是一種用5x7位圖形來顯示字符的單色液晶顯示器，顯示2行16個(gè)字，可以滿足設(shè)計(jì)要求而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。hhhhhh可以看出方案二更加實(shí)用，根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活的需要,設(shè)計(jì)采用此方案。hhhhhh第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)課題要求研制的GPS接收機(jī)要具有接收、處理、顯示信息、鍵盤操作，硬件上必須有相應(yīng)的接收處理部分、顯示部分和配置輸入部分。同時(shí)需要處理器實(shí)現(xiàn)各部分功能的聯(lián)結(jié)。由于單片機(jī)集成度高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，同時(shí)技術(shù)成熟，處理器部分使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。本課題設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要由：?jiǎn)纹瑱C(jī)、GPS模塊、顯示部分等組成。如圖2-1所示:圖2-1系統(tǒng)框圖2.1單片機(jī)硬件核心控制任務(wù)是由單片機(jī)來完成的，單片機(jī)的采用使硬件電路設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化，而性能更加可靠。目前，可采用的微處理器有很多種，如:MCS-51、Me6sol、280、eopsoo、等8位單片機(jī)，雖然16位單片機(jī)在1982年已經(jīng)問世，但其發(fā)展并不象人們想象的那樣快，盡管在某些性能指標(biāo)方面超過了8位單片機(jī)，但從性能價(jià)格比及開發(fā)周期等綜合效益上不如8位單片機(jī)，因此應(yīng)用并不普及。在本次設(shè)計(jì)中，采用MCS-51系列單片機(jī)，雖然信號(hào)處理和計(jì)算的功能相對(duì)差些，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、性價(jià)比高、可靠性高、功耗小及應(yīng)用范圍廣，適合于小型化作業(yè)。因此，筆者選擇了AT89C51單片機(jī)作為微控制器。它具有全雙工異步通信口,可與GR-87接口進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取,處理和輸出。GPS信號(hào)接收和處理部分與單片機(jī)進(jìn)行串口通信時(shí),由于都采用TTL電平,故兩者之間不需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換就可直接通信。hhhhhh2.2GPS模塊2.2.1概述根據(jù)設(shè)計(jì)需要，GPS模塊選用GR-87。HOLUXGR-87是一個(gè)高性能，低功耗，小型的并且很容易聯(lián)合的GPS模塊，它每次將跟蹤12枚衛(wèi)星，應(yīng)用廣泛。當(dāng)GR-87系統(tǒng)最初的自檢完成后，它開始處理衛(wèi)星所獲得的數(shù)并自動(dòng)跟蹤。在正常情況下，它需要大約45秒達(dá)到位置進(jìn)行定位，但如果ephemeris數(shù)據(jù)知道，只用38秒即可。在被計(jì)算了之后，合法的位置、速度和時(shí)間等信息被傳送到輸出通道，通過串口傳送到單片機(jī)設(shè)備。GR-87運(yùn)用最初的數(shù)據(jù)，例如前被存放的位置、日期和衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)，完成最大獲取。2.2.2主要技術(shù)參數(shù)1．輸入電壓：3.3-5.5VDC輸入。輸入電流；少于80mA(沒有天線)；2．RF接口：天線連接器類型：MMCX，2.8VDC產(chǎn)品(任意產(chǎn)品VCC_IN)；3．極小的信號(hào)跟蹤：-159dBm；4．連續(xù)端口：二個(gè)全雙工串行通信CMOS3V接口，可選擇的波特速率(4800默認(rèn)，9600，19200，38400)本設(shè)計(jì)選用4800；NMEA0183版本2.2ASCII輸出(GGA，GSA，GSV，RMC(VTG，任意的GLL和ZDA))；DGPS協(xié)議RTCMSC-104消息類型1，2和9；SiRF二進(jìn)制位置，速度，高度，狀態(tài)輸出。2.2.3管腳介紹表2-1管腳管腳管腳名稱功能描述1VCC-5V+3.5~5.5Vdc電量輸入2TXA串行數(shù)據(jù)輸出端口A（CMOS3V：Voh2.4VVol0.4VIoh=Iol=2mA）3RXA串行數(shù)據(jù)輸入端A(CMOS3V：

Vihhhhhhh≧0.7*VCCVil≦0.3*VCC)4RXB串行數(shù)據(jù)輸入端B(CMOS3V：

Vih≧0.7*VCCVil≦0.3*VCC)5GND接地6時(shí)鐘/復(fù)位時(shí)鐘：1PPS時(shí)鐘信號(hào)輸出(Vil≦0.2V脈沖

寬度10ms)。

復(fù)位：復(fù)位輸入2.3顯示部分液晶顯示LCD（LiquidCrystalDisplay），是利用液晶材料在電場(chǎng)作用下發(fā)生位置變化，而遮蔽/通透光線的性能制作成為一種重要平板顯示器件。通常使用的LCD器件有TN型（TwistNematic，扭曲向列型液晶）、STN型（SuperTN，超扭曲向列型液晶）和TFT型（ThinFilmTransistor，薄膜晶體管型液晶）。TN、STN、TFT型液晶，性能依次增強(qiáng)，制作成本也隨之增加。TN和STN型常用作單色LCD。STN型可以設(shè)計(jì)成單色多級(jí)灰度LCD和偽彩色LCD，TFT型常用作真彩色LCD。采用LCM液晶顯示模塊作為人機(jī)交互界面。液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。字符型液晶顯示模塊目前在國(guó)際上已經(jīng)規(guī)范化，無論顯示屏規(guī)格如何變化，其電特性和接口形式都是統(tǒng)一的。從性價(jià)比等方面考慮，這里選用長(zhǎng)沙太陽人電子有限公司生產(chǎn)的字符型液晶顯示模塊SMC1602，它是一種用5x7位圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等等。本設(shè)計(jì)以常用的2行16個(gè)字的1602液晶屏來構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的顯示模塊。SMC1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，具體定義如下:表2-216腳接口引線號(hào)符號(hào)名稱功能1Vss接地0V2VDD電路電源5V±10%3VL液晶顯示偏壓信號(hào)調(diào)節(jié)對(duì)比度4RS寄存器選擇信號(hào)H:數(shù)據(jù)寄存器L:指令寄存器5R/W讀/寫信號(hào)H:讀L:寫hhhhhh6E片選信號(hào)下降沿觸發(fā),鎖存數(shù)據(jù)7|14DB0|DB7數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)傳輸15BLA背光源正極提供背光16BLK背光源負(fù)極提供背光主要技術(shù)參數(shù)：表2-3技術(shù)參數(shù)顯示容量16×2個(gè)字符芯片工作電壓4.5—5.5V工作電流2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.95×4.35(WXH)mm2.4電源部分本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805，它可以把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要原理是把單相交流經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。2.5晶體振蕩器石英晶體振蕩器是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)、計(jì)算機(jī)、遙控器等各類振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。如圖2-2所示。hhhhhh圖2-2石英晶體振蕩器2.6鍵盤部分切換按鍵由單片機(jī)的P2.0控制，接上拉電阻，未按時(shí)P2.0為高電平。切換鍵盤輸入信息的過程是：首先，單片機(jī)判斷是否有鍵按下；然后，單片機(jī)把該鍵代表的信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼,如圖2-3所示。復(fù)位按鍵由單片機(jī)RST控制,如圖2-2所示。圖2-3頁面切換按鍵hhhhhh第3章系統(tǒng)相關(guān)協(xié)議介紹3.1GR-87協(xié)議3.1.1協(xié)議簡(jiǎn)介GR-87接口協(xié)議是以美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)（NMEA-TheNationalMarineElectronicsAssociation）制定的NMEA-01832.0版協(xié)議為依據(jù)的。NMEA-0183數(shù)據(jù)格式設(shè)置為1個(gè)起始位,8個(gè)數(shù)據(jù)位,1個(gè)停止位,無奇偶校驗(yàn),波特率默認(rèn)為4800。NMEA-0183輸出數(shù)據(jù)為ASCII碼,常用語句包括GPGGA、GPGLL、GPGSA、GPRMC等,其內(nèi)容主要有經(jīng)度、緯度、高度、速度、時(shí)間等[4]。3.1.2數(shù)據(jù)格式根據(jù)所需數(shù)據(jù)的需要,只選用GPGGA、GPGSV、GPRMC語句。1．$GPGAA——GPS定位信息

例：$GPGGA,092204.999,4250.5589,S,14718.5084,E,1,04,24.4,19.7,M,,,0000*1F它的起始引導(dǎo)符及語句格式說明(只列出了系統(tǒng)關(guān)心的一些參數(shù))：字段2：緯度ddmm.mmmm，度分格式（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）字段3：緯度N（北緯）或S（南緯）字段4：經(jīng)度dddmm.mmmm，度分格式（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）字段5：經(jīng)度E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)）字段6：GPS狀態(tài)，0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，3=無效PPS，6=正在估算字段7：正在使用的衛(wèi)星數(shù)量（00-12）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）字段9：海拔高度（-9999.9-99999.9）2．GPGSV——可見衛(wèi)星信息

例：$GPGSV,3,1,10,20,78,331,45,01,59,235,47,22,41,069,,13,32,252,45*70它的起始引導(dǎo)符及語句格式說明(只列出了系統(tǒng)關(guān)心的一些參數(shù))：字段3：當(dāng)前可見衛(wèi)星總數(shù)（00-12）（前導(dǎo)位數(shù)不足則補(bǔ)0）hhhhhh3．$GPRMC——推薦定位信息例：$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,,,A*50它的起始引導(dǎo)符及語句格式說明(只列出了系統(tǒng)關(guān)心的一些參數(shù))：字段1：UTC時(shí)間，hhmmss.sss格式字段7：速度，節(jié)，Knots或Km/h字段8：方位角，度3.2串行通信串行通信指數(shù)據(jù)是一位一位按順序傳送的通信方式。同步和異步都屬于串行數(shù)據(jù)傳送方式。由于本設(shè)計(jì)只涉及異步通信，所以重點(diǎn)介紹異步通信（以AT89C51為例）。3.2.1異步通信特點(diǎn)一個(gè)字符一個(gè)字符地傳輸，每個(gè)字符一位一位地傳輸，并且傳輸一個(gè)字符時(shí)，總是以“起始位”開始，以“停止位”結(jié)束,字符之間沒有固定的時(shí)間間隔要求。每一個(gè)字符的前面都有一位起始位（低電平，邏輯值），字符本身由5-8位數(shù)據(jù)位組成（本設(shè)計(jì)中為8位，規(guī)定低位在前，高位在后），接著字符后面是一位校驗(yàn)位（本設(shè)計(jì)中無校驗(yàn)位），最后是一位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定長(zhǎng)的空閑位（可有可無）。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平（邏輯值１），這樣就保證起始位開始處一定有一個(gè)下跳沿。3.2.2異步通信協(xié)議1．起始位通信上沒有數(shù)據(jù)被傳送時(shí)，處于邏輯1狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個(gè)字符數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)出一個(gè)邏輯0信號(hào)，這個(gè)邏輯低電平就是起始位。起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，接收設(shè)備檢測(cè)到這個(gè)邏輯低電平后，就開始準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)位信號(hào)。起始位所起的作用就是設(shè)備同步，通信雙方必須在傳送數(shù)據(jù)位前協(xié)調(diào)同步。2．?dāng)?shù)據(jù)位當(dāng)接收設(shè)備收到起始位后，緊接著就會(huì)接收數(shù)據(jù)位。89C51采用的是9或8位數(shù)據(jù)傳送，這些數(shù)據(jù)被接收到移位寄存器中，構(gòu)成傳送數(shù)據(jù)字符。在傳送過程中，數(shù)據(jù)位從最低有效位開始發(fā)送，依次順序在接受設(shè)備中被轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。hhhhhh3．停止位停止位是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志，可以是1位、1.5位或2位的高電平。接收設(shè)備收到停止位后，通信線路上便又恢復(fù)邏輯1狀態(tài)，直至下一個(gè)字符數(shù)據(jù)的起始位到來。4．波特率通信線上傳送的所有位信號(hào)都保持一致的信號(hào)持續(xù)時(shí)間，每一位的信號(hào)持續(xù)時(shí)間都由數(shù)據(jù)傳送速度確定，這個(gè)傳送速度即波特率。波特率的設(shè)置方式見.3中斷中斷系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用，其基本特點(diǎn)是：有5個(gè)固定的可屏蔽中斷源，3個(gè)在片內(nèi)，2個(gè)在片外，它們?cè)诔绦虼鎯?chǔ)器中各有固定的中斷入口地址，由此進(jìn)入中斷服務(wù)程序；5個(gè)中斷源有兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，可形成中斷嵌套。中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：5個(gè)中斷源的符號(hào)、名稱及產(chǎn)生的條件如下：INT0：外部中斷0，由P3．2端口線引入，低電平或下跳沿引起。INT1：外部中斷1，由P3．3端口線引入，低電平或下跳沿引起。T0：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器0中斷，由T0計(jì)滿回零引起。T1：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器l中斷，由T1計(jì)滿回零引起。TI／RI：串行I／O中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送／接收后引起。根據(jù)需要，本設(shè)計(jì)只應(yīng)用了TI/RI一個(gè)中斷源。串行中斷有發(fā)送(TI)和接收(R1)的區(qū)別；其打開與否，受中斷自身的允許位和全局允許位的控制。89C51有4個(gè)用于中斷控制的寄存器IE、IP、TCON（用6位）、SCON（用2位）。下面分別對(duì)它們進(jìn)行介紹：中斷允許寄存器—IE：表3-1中斷允許寄存器EAESET1EX1ET0EX0EA：全局中斷允許位。EA＝0，關(guān)閉全部中斷；EA＝1，打開全局中斷控制，在此條件下，由各個(gè)中斷控制位確定相應(yīng)中斷的打開或關(guān)閉。ES：串行I／O中斷允許位。ES＝1，打開串行I／O中斷；ES＝0，關(guān)閉串行I／O中斷。中斷優(yōu)先寄存器—IP：由于本設(shè)計(jì)只應(yīng)用一個(gè)中斷源，不用優(yōu)先級(jí)設(shè)置，在此不予介紹。hhhhhhT0/T1中斷控制寄存器—TCON：表3-2中斷控制寄存器TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0除了TR1和TR0，其余6個(gè)用于中斷控制，由于本設(shè)計(jì)中未使用定時(shí)器做中斷，在此不予詳細(xì)介紹。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中使用定時(shí)器來設(shè)置串行通信的波特率，在此對(duì)定時(shí)器予以介紹：以上的TR1和TR0用于定時(shí)器的啟動(dòng)；TMOD則用于控制定時(shí)器的工作模式，如3-3表所示：表3-3定時(shí)器控制寄存器GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0由表可見，TMOD的高4位用于T1，低4使用于T0，4種符號(hào)的含義如下：GATE：門控制位。GATE和軟件控制位TR、外部引腳信號(hào)INT的狀態(tài),共同控制定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的打開或關(guān)閉。C／T：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器選擇位。C/T＝1，為計(jì)數(shù)器方式；C／T＝0，為定時(shí)器方式。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器的加1信號(hào)由振蕩器的12分頻信號(hào)產(chǎn)生，即每過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)滿溢出為止。顯然，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。因一個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，所以計(jì)數(shù)頻率f=1/12fosc。如果晶振為12MHz，則計(jì)數(shù)周期為：T=1/（12×106）Hz×1/12=1μs；當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，通過引腳T0和T1對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平。若一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1，下一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0，則計(jì)數(shù)器加1。此后的機(jī)器周期S3P1期間，新的計(jì)數(shù)值裝入計(jì)數(shù)器。所以檢測(cè)一個(gè)由1至0的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，故外部事年的最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。例如，如果選用12MHz晶振，則最高計(jì)數(shù)頻率為0.5MHz。雖然對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比無特殊要求，但為了確保某給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計(jì)數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時(shí)間均需在一個(gè)機(jī)器周期以上[5]。M1M0：工作方式選擇位，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的4種工作方式由M1M0設(shè)定。如表3-4所示：表3-4工作方式選擇hhhhhhM1M0工作方式功能描述00工作方式013位計(jì)數(shù)器01工作方式116位計(jì)數(shù)器10工作方式2自動(dòng)再裝入8位計(jì)數(shù)器11工作方式3定時(shí)器0：分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器；

定時(shí)器1：停止計(jì)數(shù)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器TMOD不能進(jìn)行位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置定時(shí)器工作方式，低半字節(jié)定義為定時(shí)器0，高半字節(jié)定義為定時(shí)器1。復(fù)位時(shí)，TMOD所有位均為0。串行中斷單片機(jī)串行接口是一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口。它可用作異步通信方式（UART），與串行傳送信息的外部設(shè)備相連接。通過管腳RXD（P3.0，串行數(shù)據(jù)接收端）和管腳TXD（P3.1，串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界通信。SBUF是串行口緩沖寄存器，包括發(fā)送寄存器和接收寄存器。它們有相同名字和地址空間，但不會(huì)出現(xiàn)沖突，因?yàn)樗鼈儍蓚€(gè)一個(gè)只能被CPU讀出數(shù)據(jù)，一個(gè)只能被CPU寫入數(shù)據(jù)。串行口的控制與狀態(tài)寄存器為SCON和PCON。1．SCON用于定義串行口的工作方式及實(shí)施中斷接收和發(fā)送控制。字節(jié)地址為98H，其各位定義如表3-5所示：表3-5串行控制寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0、SM1：串行口工作方式選擇位，其定義如表3-6所示：表3-6串行口工作方式選擇SM0、SM1工作方式功能描述波特率00方式08位移位寄存器Fosc/1201方式110位UART可變10方式211位UARTFosc/或fosc/3211方式311位UART可變hhhhhh其中fosc為晶體震蕩器頻率。根據(jù)NMEA-0183數(shù)據(jù)格式及設(shè)計(jì)要求，選用工作方式1REN：接收允許控制位。由軟件置位以允許接收，又由軟件清0來禁止接收。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。在方式0中，第8位發(fā)送結(jié)束時(shí)，由硬件置位。在其它方式的發(fā)送停止位前，由硬件置位。TI置位既表示一幀信息發(fā)送結(jié)束，同時(shí)也是申請(qǐng)中斷，可根據(jù)需要，用軟件查詢的辦法獲得數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢的信息，或用中斷的方式來發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。TI必須用軟件清0。RI：接收中斷標(biāo)志位。在方式0，當(dāng)接收完第8位數(shù)據(jù)后，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中間時(shí)刻由硬件置位（例外情況見于SM2的說明）。RI置位表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，可用查詢的辦法獲知或者用中斷的辦法獲知。RI也必須用軟件清0。以上只列出了本設(shè)計(jì)所關(guān)心的說明。2．PCON是為了在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)電源控制而附加的。其中最高位是SMOD。SMOD=1時(shí)，方式1、方式2和方式3的波特率加倍。本設(shè)計(jì)SMOD設(shè)置為0。波特率設(shè)置：波特率，即數(shù)據(jù)傳送速率，表示每秒傳送二進(jìn)制代碼的位數(shù)，它的單位是b/s。異步通信的傳送速率為50—19200b/s.由于本設(shè)計(jì)選用工作方式1，這里只介紹方式1的波特率設(shè)置規(guī)則。單片機(jī)的工作方式1一般選擇定時(shí)器T1作為波特率發(fā)生器。當(dāng)T1作為波特率發(fā)生器時(shí)，通常選用定時(shí)器模式2（能夠自動(dòng)重裝初值定時(shí)器），比較實(shí)用。應(yīng)設(shè)置定時(shí)器T1為定時(shí)方式（C/T=0），讓T1計(jì)數(shù)內(nèi)部脈沖，即計(jì)數(shù)率為fosc/12。先設(shè)定TH1和TL1定時(shí)計(jì)數(shù)初值為X，那么每過（256-X）個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器就會(huì)產(chǎn)生一次溢出。因此，T1溢出率=T1計(jì)數(shù)率/產(chǎn)生溢出所需的周期數(shù)；波特率=定時(shí)器T1溢出率3.3液晶顯示協(xié)議3.3.1基本操作時(shí)序1.讀狀態(tài)：輸入：RS=L,RW=H,E=H輸出：D0_D7=狀態(tài)字2.寫指令：輸入：RS=L,RW=L,D0_D7=指令碼，高脈沖輸出：無hhhhhh3.讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H,RW=H,E=H輸出：D0_D7=數(shù)據(jù)4.寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H,RW=L,D0_D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出：無3.3.2顯示與控制命令模塊內(nèi)部的字符發(fā)生內(nèi)存（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。1．1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有游標(biāo)，低電平表示無游標(biāo)B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍指令5：光標(biāo)或顯示移位元S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)指令6：功能設(shè)置命令DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示F:低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置指令8：DDRAM地址設(shè)置指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)指令11：讀數(shù)據(jù)2．液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符,如表3-8所示:hhhhhh表3-81602的內(nèi)部顯示地址顯示位序號(hào)12345……40DDRAM地址(HEX)第一行0001020304..………………..27第二行4041424344…..67hhhhhh第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件概述系統(tǒng)的軟件流程是：開機(jī)上電后初始化，然后單片機(jī)開始接收GPS模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并判斷數(shù)據(jù)是否有效，若數(shù)據(jù)有效則顯示所需的信息，數(shù)據(jù)無效則等待直至收到有效數(shù)據(jù)。在等待過程中，單片機(jī)響應(yīng)鍵盤輸入的信息，但鍵盤輸入不是必須的。系統(tǒng)圖如圖5.1所示：圖5-1系統(tǒng)總流程圖系統(tǒng)軟件由以下模塊組成：初始化模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和人機(jī)對(duì)話模塊。初始化模塊完成開機(jī)上電后對(duì)單片機(jī)和液晶顯示器初始化。對(duì)單片機(jī)設(shè)置串口工作模式和中斷工作模式；對(duì)液晶顯示器設(shè)置開機(jī)畫面和顯示模式。數(shù)據(jù)處理模塊主要是從GPS模塊接收數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)的有效性，對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的格式處理，然后等待送液晶顯示器顯示。數(shù)據(jù)處理模塊的工作從開機(jī)上電開始一直連續(xù)不斷的進(jìn)行，直到關(guān)機(jī)為止。hhhhhh人機(jī)對(duì)話模塊主要是相應(yīng)的顯示器顯示。該部分完成從單片機(jī)讀數(shù)據(jù)到液晶顯示器和從液晶顯示器讀數(shù)據(jù)到單片機(jī)的雙向傳輸工作。4.2軟件程序的編寫4.2.1初始化模塊1．單片機(jī)根據(jù)3.2對(duì)單片機(jī)串行通信的詳細(xì)介紹可知：本設(shè)計(jì)選擇串行通信工作方式1并允許接收；選擇定時(shí)器1，模式2；根據(jù)波特率為4800b/s,計(jì)算出定時(shí)器計(jì)數(shù)初值；啟動(dòng)定時(shí)器1；開總中斷、串口中斷。2．液晶顯示通過初始化函數(shù)LCMInit()進(jìn)行初始化，然后又調(diào)用顯示字符串函數(shù)以便讓屏幕顯示"GPSMonitorV1.2"字樣，表示準(zhǔn)備工作，接著延時(shí)400Ms然后調(diào)用清屏函數(shù)進(jìn)行一次清屏。4.2.2數(shù)據(jù)處理模塊數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)處理從GPS模塊接收到的數(shù)據(jù)。由于這些數(shù)據(jù)格式符合NMEA0183ASCII碼接口協(xié)議，所以接收到的數(shù)據(jù)會(huì)轉(zhuǎn)換為需要的信息。1．接收總流程圖hhhhhh圖5-2接收總流程圖2．命令類型判斷流程圖（以GPGGA為例）hhhhhh圖5-3命令類型判斷流程圖 當(dāng)類型數(shù)據(jù)接收完畢，先判斷類型。本設(shè)計(jì)中有3種類型數(shù)據(jù)，即GPGGA、GPGSV、GPRMC。如果接收到的是GPGGA，則將命令類型置1，接收命令模式賦為2，逗號(hào)和位數(shù)均清空。hhhhhh3．GPGGA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)流程圖圖5-4GPGGA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)流程圖開始接收類型數(shù)據(jù)。此時(shí)，當(dāng)逗號(hào)計(jì)數(shù)為2且位計(jì)數(shù)小于9，就將緯度數(shù)據(jù)一位一位存儲(chǔ)起來（存儲(chǔ)一位后RI便置0以接收下一位）。當(dāng)接收數(shù)據(jù)為“，”時(shí)，則逗號(hào)計(jì)數(shù)加1為3同時(shí)位計(jì)數(shù)清空，如果位計(jì)數(shù)小于1，則將緯度方向數(shù)據(jù)一位一位存儲(chǔ)起來（同上）。當(dāng)逗號(hào)計(jì)數(shù)再加1為4時(shí)同時(shí)位計(jì)數(shù)清空，這時(shí)位計(jì)數(shù)只要小于10，就將經(jīng)度數(shù)據(jù)一位一位存儲(chǔ)起來（同上）。依次類推，會(huì)順次將經(jīng)度方向、定位判斷、定位使用的衛(wèi)星數(shù)、高度處理存儲(chǔ)起來。然后會(huì)接收到“*”，說明整句接收完成并將其置為結(jié)束模式。同理可知，GPGSV、GPRMC語句的接收過程。hhhhhh4.2.3人機(jī)對(duì)話模塊人機(jī)對(duì)話模塊主要是顯示器工作。顯示器經(jīng)過初始化、設(shè)置才能正確顯示信息，才能夠?qū)斎氲男畔@示出來。這個(gè)要點(diǎn)在前面已有描述.1．顯示總流程圖圖5-5顯示流程圖2．GPRSM信息顯示流程圖hhhhhh圖5-6GPRSM信息顯示流程圖GPS接收機(jī)打開后，如果有GPS信號(hào)，首先檢測(cè)是否有按鍵切換顯示。如果沒有，則屏幕顯示第一頁，反之顯示第二頁（這里只介紹第二頁顯示）。當(dāng)接收有效數(shù)據(jù)為GPRMC，其數(shù)據(jù)均在第二業(yè)顯示，先顯示時(shí)間，然后如果GPS未定位，則屏幕第一行首末均顯示".-"；如果已定位，則顯示速度，接著顯示方位角，然后刷新計(jì)數(shù)器清空。同理可知，另外兩種命令顯示（均顯示在第二頁）。3．頁面切換流程圖hhhhhh圖5-7頁面切換流程圖4.3代碼實(shí)現(xiàn)單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。hhhhhh所以本設(shè)計(jì)使用C語言編程。hhhhhh結(jié)論本課題是在了解了當(dāng)前GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的條件下，自行開發(fā)一套GPS接收機(jī)。GPS接收機(jī)的開發(fā)和研制，主要是了解GPS的原理，熟悉GPS接收機(jī)的工作原理及其各部分工作流程。GPS信號(hào)處理這一塊由GR-87實(shí)現(xiàn)，通過GR-87與MCS-51兼容系列單片機(jī)串口相連，配備了所需的外圍電路，同時(shí)配有液晶顯示器，可以顯示字符，并詳細(xì)介紹了該GPS接收機(jī)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。開發(fā)的GPS接收機(jī)已經(jīng)可以正常工作，同時(shí)顯示的定位精度和定位速度等各方面的指標(biāo)都滿足要求。通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真，結(jié)合本課題的人機(jī)界面、參數(shù)設(shè)置與計(jì)算等，能夠滿足課題要求，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。通過本課題的完成，我對(duì)GPS的原理有了深入的理解，熟練地掌握了GPS接收機(jī)的工作原理。同時(shí)，我對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用有了更深入的掌握，提高了單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)的能力。這些對(duì)我今后的工作的提高都有所幫助。同時(shí)，由于水平有限和時(shí)間問題，有許多不足。沒有進(jìn)行誤差分析，定位數(shù)據(jù)可能有誤差，這有待改進(jìn)和提高。hhhhhh謝辭在此，首先，我要感謝老師！老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、耐心細(xì)致。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，無論是在資料的查找、原理的講解，還是在做人處世的風(fēng)格上，都讓我受益匪淺，得到的啟示是難以詳盡。在這里我要向老師表示最忠心最誠(chéng)摯地感謝！我有很多基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握不牢，一面幫我查缺補(bǔ)露，一面發(fā)揮我的特長(zhǎng)，讓我的課題能夠順利有序地進(jìn)行到滿足要求。其次，我還要感謝我們課題組的***等同學(xué)，在共同的學(xué)習(xí)中，我們互幫互助，愉快地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)！此外,還要感謝以前的代課老師,他們?cè)诟鞣矫娑冀o于了我不少幫助,愿他們工作愉快,身體健康!最后，向在這三年期間幫助過、關(guān)心過我的老師和同學(xué)致以忠心地感謝！愿大家身體健康、工作愉快輕松、生活幸福安康！謝謝大家！hhhhhh參考文獻(xiàn)[1]劉基余,李征航等.全球定位系統(tǒng)原理及應(yīng)用.北京:測(cè)繪出版社,1993[2]洪大永.GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用.福建:廈門大學(xué)出版社,1998[3]張守信.GPS衛(wèi)星測(cè)量定位理論與應(yīng)用.長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué)出版社,1996[4]劉基余.GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法.北京:北京科學(xué)出版社,2003[5]李貴奇，吳延忠等.地球同步衛(wèi)星定位.北京:北京解放軍出版社，1991[6]王廣運(yùn)，陳增強(qiáng)等.GPS精密測(cè)地系統(tǒng)原理.北京:測(cè)繪出版社，1989[7]邱致和，王萬義.GPS原理與應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社，2002[8]李華.MCS－51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)，1993[9]何立民.單片機(jī)高級(jí)教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000[10]高鋒.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).北京:科學(xué)出版社，2003[11]竇振中.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè).北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1998[12]肖洪兵.跟我學(xué)用單片機(jī).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002.8[13]李廣第.單片機(jī)基礎(chǔ).北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1999[14]徐惠民,安德寧.單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用.北京:北京郵電大學(xué)出版社，1996[15]GB9078-1996,工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn).[16]何立民.從Cygnal80C51F看8位單片機(jī)發(fā)展之路.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2002年，第5期,P5~8[17]WolfW,孫玉芳等譯.嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002[18]洪大永.GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用.廈門：廈門大學(xué)出版社，1998[19]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2006[20]劉瑞華.MCS-51單片機(jī)與GPS-OEM板的串行通信.電子通訊技術(shù)，2004，（5）：93-95hhhhhh外文資料翻譯1.GPSobtainsthewide-spreadapplication,butitstillhadtheinsufficiency.GPShasbecomeaglobalhighandnewtechnologyindustry,whichisonekindofinformationinfrastructureandisenteringpeople'sdailylifegradually.Theexistenceinsufficiencyisveryobvious,itisthesystemwhichcontrolsbymilitary,anditisimpossibleatanytimeanyplaceguaranteecivil;Inthebustlingstreets,thejungle,orinthemaskandtheenvironmentbadsituation,itsusabilityisrestricted;Thesinglesystemitselfhasthelimitation,anditisimpossibletoguaranteeanyapplication.2.GLONASSreceivestheattention,butitisactuallydisappointing.GLONASSoncegavepeopletheveryoptimisticscene,therealityisheartlessbecauseoftheeconomicalandthetechnicaldualreasons,whichenableitonlyworksincompletely,nowonlyhastheinsufficiencytenstarwork,andisveryunstable.3.Galileoiforestallsopponentbyashowofstrength,withGPScombinationapplicationforoverallmentality.TheGalileoplanliftsuphighthepurecivilflag,feelsrelievedforthehumanwiththesecuritysense.MoreoveritsannouncepubliclyandtheGPScompatibleinteraction,strengtheneditsattractionandthecompetitivepower,aswellasserviceguaranteepledge.Therichlycolorfulservicemaysatisfythedifferentscaleandtheapplicationdomaindemand.4.Themulti-systemcombinationisbetterandbetter,usingtheequipmentislimd.Manyyearslater,possiblyhasmanysatellitenavigationalsystemintheskymovement,isthebetterandbetter,oneisnotunnecessary;second,cannotdotoousingthereceivercomplex,willotherwiseincreasethecostlargely,thebeingunablemasspromotion;third,willreceiveafterthesatellitenumberwillachievecertainnumber,thesatellitesignalmany(willnotbringtheobviousadvantageagain.Generallyhasthepairofsystemfoot.hhhhhh5.Theenhancementsystememergesoneafteranotherincessantly,thefinaloutletisthemulti-system'scombination.Nowvarioussatellitenavigationenhancementsystememergesoneafteranotherincessantly,onlysaysbythemacrozonalityenhancementsystem,hasUS'sWAAS,Europe'sEGNOS,China'sCWAAS,Japan'sQZSS(alsohasonekindisMSAS).Oncehastwocompletewholeworldguidancesystem(GNSS)work,in-orbitsatellitereaches50-60,wasnotunnecessarytoconstructthesemacrozonalitiestostrengthenissystematic.Moreismustwalkbotheconomizes,andhandlesmattersroadoftheinternationalcooperation.Themilitaryandciviliandualpurposeandpublicandprivatebuildsisthedevelopmenttrendwhichonekindisnoteworthy.1.IttakesmilitaryGPSandGLONASSannouncedsuccessivelyimplementsthemilitaryandciviliandualpurposepolicy.ThemilitarycontrolsGPSandGLONASSannouncedsuccessivelyimplementsthemilitaryandciviliandualpurposepolicy,thisaccidentally,thesatellitenavigationalsystemisonekindofverygoodinformationresourcebynomeansthatitsconstruction'sgoalliesinuses,onlythenwidelyapplies,canmanifestitsvalue.Certainly,GPSopenscivilisalsobetweentheAmericanDepartmentoftransportationandDepartmentofDefensethelong-termnegotiationsachievement,assoonasletsloose,reallytheeffectisunusual,insteadhashelpedmilitary'sbusy,alsocausestheAmericannationalprestigetoinspiregreatly,andpromotedthesystemtechnologyandtheuserreceivertechnologygreatly,onlywillthenhavetheGPSmodernization.2.Galileoemphasizesitspurecivilnature,infactmayalsoformilitary.WhatGalileosaidispurecivil,infactmaytakeinthesameoldwaymilitary,moreovertheperformanceandaprecisionspotareunambiguous.Becauseitsservicedividesintoseveralranks,somesingleplanepointingaccuracymayreach1m,isthemilitarylevelcompletely.3.Providesinmanykindsofservices,ismostobviousbyPRSmilitary.GalileoProvidesfivekindofservices;first,samefree“serves(OS)publicly”withtheGPSstandardpositioningservice;second,“commercialservice(CS)”;third,“thesafetyserves(SoL)”;fourth,“thesearchrescueserves(SAR)”;fifth,“thepublicspecialpermissionserves(PRS)”.WithOS,CS,SoLcompare,PRSmayprovideahigher-levelprotection,resiststothespatialsignal(SIS)attack,thegoalisimprovestheSISusabilityprobability,theachievementdealswiththeeconomicalterrorism,maliciousorthehostiledisturbancecountermeasuremeasure,thisistheobviousmilitarycharacteristic.hhhhhh4.Ittakesanitemofnationaltheinformationinfrastructure,civilthisshouldbeanapplicationkey.Thesatellitenavigationalsystemtakesanitemofnationaltheinformationinfrastructure,shoulduseandmaximumlimitplayitsrolefully,particularlythecivildomainisextremelybroad,takeGPSastheexample,above95%iscivil.5.Themilitaryandthecivilsignalseparatesispossiblyawisemove.Inordertoguaranteethatmilitaryandcivilianbothsides'respectiveuse,shouldbetterbegeneralseparateswiththesignalandthecivilsignal,GPSM-codeandGalileoPRSareseparatesalone.Peoplemusttakeseriouslytoapplyequipment'sresearchanddevelopmentandtheindustrialproductionfully,thisissystemsuccessfulimportantsymbol.1.Satellitenavigationalsystemconstructionmustcarryouttheapplicationfinally,itisitsstartingpointandthehometoreturn.Usingisthesystemconstructionprimarypurpose,thereforesystemdesign'sstartingpointmustconsiderforthepracticalapplication,musttoapplytheequipmentcreationfineprerequisite.TheGPSenhancementsystemcome