手持GPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目報(bào)告

1、占U瑯廬£薯實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：手持GPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師： 項(xiàng)目成員:結(jié)題時(shí)間： 2010 12-15手持 GPS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目報(bào)告一：實(shí)驗(yàn)名稱手持 GPS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)二：實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆涨度胧较到y(tǒng)開發(fā)的方法 , 熟練掌握從總體方案設(shè)計(jì)、硬件電 路的搭建調(diào)試、 軟件的編寫測(cè)試到最終的軟硬件聯(lián)調(diào)、 系統(tǒng)性能測(cè)試 等各環(huán)節(jié) ;掌握 GPS 模塊的控制方法 .三：實(shí)驗(yàn)容利用51單片機(jī)開發(fā)板，GPS接收機(jī)，液晶顯示屏等實(shí)現(xiàn)低成本， 簡(jiǎn)單的局域 GPS 導(dǎo)航定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。四：相關(guān)知識(shí)1 .NMEA-0183 協(xié)議目前， GPS 采用 NMEA-0183 協(xié)議做為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)， NMEA

2、-0183 是 美 國(guó) 國(guó) 家 海 洋 電 子 協(xié) 會(huì) (NationalMarine Electronics Association) 為統(tǒng)一海洋導(dǎo)航規(guī)而制定的標(biāo)準(zhǔn)，該格式 標(biāo)準(zhǔn)已成為國(guó)際通用的一種格式，協(xié)議容在兼容 NMEA-180 和 NMEA-0182 的基礎(chǔ)上。增加了 GPS、測(cè)深儀、羅經(jīng)方位系統(tǒng)等多 種設(shè)備接口和通訊協(xié)議定義， 同時(shí)還允許一些特定廠商對(duì)其設(shè)備通信 自定協(xié)議。NMEA-0183 格式數(shù)據(jù)串的所有數(shù)據(jù)都采用 ASC H文本 字符表示，數(shù)據(jù)傳輸以 “$”開頭，后面是語(yǔ)句頭。語(yǔ)句頭由 5 個(gè)字母 組成。其前 2 個(gè)字母表示 “系統(tǒng) ID ”，即表示該語(yǔ)句是屬于何種系統(tǒng) 或設(shè)

3、備，例如GP表示該語(yǔ)句屬于GPS定位系統(tǒng)，HC表示該語(yǔ)句屬 于羅經(jīng)方位系統(tǒng)；后 3 個(gè)字母表示 “語(yǔ)句 ID" ，表示該語(yǔ)句是關(guān)于何 方面的數(shù)據(jù)。語(yǔ)句頭后是數(shù)據(jù)體，包含不同的數(shù)據(jù)體字段，語(yǔ)句末尾 為校驗(yàn)碼 （可選 ），以回車換行符 <CR><LF> 結(jié)束，也就是 ACSII 字符 回車”（十六進(jìn)制的0D）和 換行”（十六進(jìn)制的0A）。數(shù)據(jù)字段以逗號(hào) 分隔識(shí)別，空字段保留逗號(hào)。 在 GPS 系統(tǒng)中常用語(yǔ)句有 GPGGA（GPS 定位信息），GPGSA（當(dāng)前衛(wèi)星信息），GPGSV（可見(jiàn)衛(wèi)星信息）， GPRMC（推薦定位信息），GPGLL（定位地理信息），GPVTG

4、（地面速度 信息） 等。GPS 數(shù)據(jù)傳輸是以標(biāo)準(zhǔn)異步串行方式發(fā)送，其串行通信波特率 為4 800 b /s、數(shù)據(jù)位8位、停止位1位、無(wú)奇偶校驗(yàn)位。不同的 語(yǔ)句中傳送不同的信息，如 GPGGA 語(yǔ)句中傳送的格式為： $GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>, M,<11>,<12>*hh<CR><LF>傳送的信息說(shuō)明如下：$GPGGA :起始引導(dǎo)符及語(yǔ)句格式說(shuō)明（本句為GP

5、S定位數(shù)據(jù)） <1> UTC 時(shí)間，時(shí)時(shí)分分秒秒格式<2> 緯度，度度分分 .分分分分格式（第一位是零也將傳送）<3>緯度半球，N或S （北緯或南緯）<4> 經(jīng)度，度度分分 .分分分分格式（第一位零也將傳送）<5> 經(jīng)度半球，E或W （東經(jīng)或西經(jīng)）<6> GPS質(zhì)量指示，0=方位無(wú)法使用，1=非差分GPS獲得方 位， 2= 差分方式獲得方位（ DGPS）， 6= 估計(jì)獲得<7> 使用衛(wèi)星數(shù)量，從 00 到 12 （第一個(gè)零也將傳送）<8> 水平精確度， 0.5 到 99.9<9> 天線離

6、海平面的高度， -9999.9 到 9999.9 米 M 指單位 米<10> 水準(zhǔn)面高度， -999.9 到 9999.9 米 M 指單位米<11> 差分GPS數(shù)據(jù)期限（RTCM SC-104），最后設(shè)立RTCM 傳送的秒數(shù)量（如無(wú) DGPS 為 0）<12> 差分參考基站標(biāo)號(hào)， 從0000 到 1023（首位 0也將傳送。 如無(wú) DGPS 為 0）* 語(yǔ)句結(jié)束標(biāo)志符hh 從 $開始的所有 ASCII 碼的校驗(yàn)和<CR><LF> 2. EM411 GPS 接收模塊簡(jiǎn)介GPS接收模塊性能主要決定于其部使用的 GPS核心芯片組，GPS芯片

7、組SiRF Star III通過(guò)采用20萬(wàn)次/頻率的相關(guān)器 (Correlators)提高了靈敏度并能在室定位。冷開機(jī)/暖開機(jī)/熱開機(jī) 的時(shí)間分別達(dá)到42 s/38 s /1 s，可同時(shí)追蹤20個(gè)衛(wèi)星信道。EM411型GPS接收模塊采用SiRF Star III高效能GPS芯片組，其 具有特點(diǎn)：極佳的靈敏度(追蹤感度：-159 dBm);訊號(hào)微弱時(shí)，TTFF(Time to First Fix)定位仍十分迅速；支持 NMEA 0183 語(yǔ)言格 式：GGA , GSA, GSV, RMC , GLL, VTG;建超大電容，可儲(chǔ)存 快速獲取的衛(wèi)星訊號(hào)數(shù)據(jù)；建瓷天線；LED指示燈顯示衛(wèi)星定位狀況：

8、LED不亮?xí)r接收器關(guān)閉，LED恒亮?xí)r未定位或搜尋訊號(hào)，LED閃爍 時(shí)已定位。此外，EM411體積小巧，外形尺寸為 30 mm >30 mm >0 . 5 mm，工作時(shí)供電電壓為 4. 56. 5 V，消耗電流為 60 mA。對(duì)外提供6個(gè)引腳，使用時(shí)引腳1、5接地，引腳2接電源, 引腳3為串口輸出數(shù)據(jù)線，引腳4為串口輸入數(shù)據(jù)線，引腳6懸空。五：實(shí)驗(yàn)步驟1.總體方案設(shè)計(jì)通過(guò)GPS接收機(jī)接收信號(hào)，提取此信號(hào)中相關(guān)信息對(duì)移動(dòng)的物體進(jìn)行定位并在液晶顯示屏上以及上位機(jī)上顯示相關(guān)位置信息。通過(guò)軟硬件分別對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行分析，通過(guò)一定的準(zhǔn)換渠道得到我們所 需要的實(shí)時(shí)位置進(jìn)行定位?？傮w方案設(shè)計(jì)圖2.

9、軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)部分主程序流程首先是初始化，主要包括通用 IO 端口， UART， SPI，以及LCD初始化，并在LCD上顯示開機(jī)初始信息。接著單片 機(jī)開始接收從 EM411 傳送的 GPS 定位信息，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的只接收 GPSGGA 語(yǔ)句信息并將保存接收到的信息。然后從中提取要顯示在 LCD 上的信息，并然后鍵盤掃描， 如果有鍵按下則進(jìn)行鍵盤中斷程序 的處理。當(dāng) SW1 鍵按下時(shí)，軟件通過(guò)延時(shí)子程序設(shè)定一個(gè)固定的保 存時(shí)間間隔。當(dāng) SW2 鍵按下時(shí)，軟件執(zhí)行 SD 卡驅(qū)動(dòng)子程序，可以 方便地將 GPS 定位信息以 FAT 文件格式保存到 SD 卡中，并可在 Windows 操作系統(tǒng)下打開這些文

10、件。 SD 卡驅(qū)動(dòng)子程序主要完成 SD 卡初始化、卡插入檢測(cè)、寫保護(hù)檢測(cè)、SD卡讀/寫命令的發(fā)送/接收、 文件的更名、文件數(shù)據(jù)的傳送等任務(wù)。部分代碼/* 配置 GPS 模塊初始化函數(shù) */*void Init_GPS( )uchar i;uchar in="$PGRMO,4*"/ 發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)組for(i=0;i<10;i+)TI = 0;SBUF = ini;while(!TI);/* 配置 GPS 模塊使能特定幾個(gè)輸出語(yǔ)句子函數(shù) */*void Enable_GPS( )uchar i;uchar en="$PGRMO,GPRMC,1*" /發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)組for(i=0;i<15;i