基于GPS和射頻模塊的信標機設(shè)計

1、 中 北 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計中期總結(jié)學(xué) 生 姓 名：鐘佳志學(xué) 號：1206044129學(xué) 院：儀器科學(xué)與技術(shù)專 業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)設(shè)計題目：基于GPS和射頻模塊的信標機設(shè)計指導(dǎo)教師:文豐 2016 年1月5日畢業(yè)設(shè)計中期總結(jié)院系儀器與電子學(xué)院班級12060441學(xué)生姓名鐘佳志指導(dǎo)教師文豐題目名稱：基于GPS和射頻模塊的信標機設(shè)計主要任務(wù)：使用單片機采集解析GPS定位信息并發(fā)送，通過相應(yīng)的手持接收設(shè)備將收到的信息在PC端顯示，最終完成地理位置信息的測試工作。1）查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)相關(guān)知識，了解GPS和射頻模塊的相關(guān)知識；2）了解硬件電路的實現(xiàn)流程和步驟，根據(jù)設(shè)計要求選型芯片，熟悉單片機；3） 學(xué)習(xí)并

2、掌握Altium Designer或protel 99se等電路設(shè)計軟件在電子設(shè)計中的應(yīng)用；4）繪制PCB板圖，并制作PCB板、焊接、并使用示波器萬用表等工具調(diào)試；5）學(xué)習(xí)并掌握silion lab和keil等軟件在程序設(shè)計中的應(yīng)用；6）撰寫符合本科畢業(yè)設(shè)計規(guī)定的畢業(yè)論文；7）翻譯相關(guān)外文資料一份；1. 開題以來所做的具體工作和取得的進展或成果（方案、圖紙、代碼等支撐，任務(wù)書要求與已完成工作對照表）（一）設(shè)計方案系統(tǒng)工作流程如圖1所示，信號發(fā)送裝置的 GPS接收模塊接收衛(wèi)星發(fā)射的 GPS原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)選通模塊接收 GPS原始數(shù)據(jù)，然后將 GPS原始數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊從GPS原

3、始數(shù)據(jù)解析出時間、經(jīng)度、緯度和海拔高度信息并且編幀，通過信號發(fā)送裝置將數(shù)據(jù)發(fā)送，通過射頻無線網(wǎng)絡(luò)傳輸；信號接收裝置接收信號發(fā)送裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)選通模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊，信號接 收裝置自身的 GPS接收模塊接收本機的 GPS原始數(shù)據(jù)同樣通過數(shù)據(jù)選通模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊將 GPS原始數(shù)據(jù)中的時間、經(jīng)度、緯度和海拔高度信息提取并與GPS發(fā)送裝置發(fā)送的定位信息編輯成一幀，通過USB通信模塊發(fā)送到上位機中。上位機對定位信息進行實時顯示。圖1 整體框圖（二）相關(guān)知識單片機特性：1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化；2、單片機可靠性高，可工作到106 107小時無故障；3、處理功

4、能強，速度快。4、低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。5、控制功能強。6、環(huán)境適應(yīng)能力強。信標機是一種能夠向外界傳遞特定標識信號的儀器設(shè)備。它的應(yīng)用范圍非常廣，可以用在航海、航天、汽車導(dǎo)航、手持機、氣象等領(lǐng)域。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過記錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經(jīng)歷的時間，再將其乘以光速得到（由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實距離，而是偽距）：當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時，會不斷地用1和0二進

5、制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。（三）部分原理圖圖2 GPS接收電路圖圖3 TPS70358電路圖 由于系統(tǒng)有多個模塊組成,供電方案要進行特殊設(shè)計。為了保證無線模塊發(fā)射功率必須提供穩(wěn)定的電壓,如果電源不穩(wěn)定就會影響無線模塊的工作,同時假如電源功率不夠也會影響 GPS 的啟動速度。 TPS70358 是自耗很低的集成穩(wěn)壓器,它的自有噪音非常低,同時具有較高的電源紋波抑制性能,因此,該器件適用于一片重要器件供電的電壓轉(zhuǎn)換。它可以把 5V 同時轉(zhuǎn)換成 3.3V 和 2.5V。（四）現(xiàn)階段工作總結(jié)任務(wù)書要求與已完成工作對照表起迄日期任務(wù)書工作內(nèi)容現(xiàn)階段完成內(nèi)容10月15日11月30日查閱

6、GPS相關(guān)資料已完成查閱射頻相關(guān)資料已完成信標機相關(guān)資料已完成完成開題報告已完成12月1日12月31日熟悉接收、發(fā)送模塊已完成熟悉電源模塊已完成設(shè)計詳細實現(xiàn)方案已完成1月1日2月28日設(shè)計硬件電路原理圖PCB版圖正在準備2. 存在的主要問題及解決辦法1）此次設(shè)計中用單片機作為控制芯片，與各模塊間的連接有一定的難度。需深入學(xué)習(xí)單片機語言來控制好此芯片。2）對信標機、射頻模塊、GPS模塊還不是很了解，這一塊知識欠缺的比較多。需在這一塊多花時間學(xué)習(xí)并掌握，使各模塊之間完美的連接起來。3) 對軟件掌握還不夠熟練，以后加強對軟件的操作。4）仍然沒有具體硬件、軟件設(shè)計，在接下來的時間要具體著手開始實際上的硬件與軟件制作，并經(jīng)過多次的測試與摸索完成原理圖的設(shè)計，并制作出PCB圖，逐漸做出成品，完成畢業(yè)設(shè)計。 3. 下一步的主要研究任務(wù)、具體設(shè)想與安排以及是否可以按時完成任務(wù)的分析1）理解各模塊的原理及使用方法。2）原理圖設(shè)計，完成PCB版圖。3）完成單片機程序設(shè)計。4）進一步學(xué)習(xí)并掌握上位機顯示器模塊部分。5）完成實物的制作，對其進行多次的調(diào)試，以此達到任務(wù)的要求，按時完成畢業(yè)設(shè)計。4.指導(dǎo)教師對該生前期設(shè)計工作的評價該生在前期通過