基于单片机的GPS信息与轨迹显示
基于单片机的计步器设计
基于单片机的计步器设计随着人们生活水平的提高和科技的不断进步，智能硬件设备已经成为我们日常生活的一部分。
其中，计步器作为一种监测身体运动的工具，越来越受到人们的喜爱。
而基于单片机计步器的设计，不仅具有较高的精度和稳定性，还能够有效地降低成本。
本文将详细介绍基于单片机计步器的设计思路和实现方法。
计步器作为一种运动监测工具，可以帮助人们有效地监测自己的运动量，进而控制饮食和调整运动计划。
传统的计步器多为机械式或电子式，但其成本较高、体积较大，不利于随身携带。
因此，设计一种低成本、便携式的计步器成为了一项重要需求。
基于单片机的计步器应运而生，成为了满足这一需求的有效解决方案。
基于单片机计步器的核心部件为单片机、加速度传感器和显示屏。
其中，单片机作为控制中心，负责处理加速度传感器采集的数据并控制显示屏的显示；加速度传感器用于监测步行时的加速度变化；显示屏则用于显示步数、距离、时间等数据。
电路连接方面，单片机与加速度传感器、显示屏等部件通过线路连接。
其中，加速度传感器通过AD转换将模拟信号转化为数字信号，再传输给单片机；单片机将处理后的数据传输给显示屏进行显示。
软件设计方面，我们采用C语言编写程序。
程序主要包括数据采集、数据处理和数据显示三部分。
数据采集部分负责读取加速度传感器的数据；数据处理部分将这些数据进行分析和处理，计算出步数、距离、时间等参数；而数据显示部分则负责将处理后的数据显示在显示屏上。
在实现单片机计步器的过程中，首先需要进行实验验证，以确定设计的可行性和稳定性。
实验中，我们需要采集不同步行速度和距离下的加速度数据，并对这些数据进行处理和分析，以得出准确的步数、距离和时间等参数。
实验验证不仅能够帮助我们检验设计的正确性，还能够为后续的实际应用提供参考。
数据采集和处理是单片机计步器的核心环节之一。
在实际应用中，我们需要通过加速度传感器采集步行时的加速度变化数据。
这些数据经过AD转换后，传输给单片机进行处理。
基于单片机的GPS设计
基于单片机的GPS设计随着科技的快速发展，单片机已经成为现代电子技术中不可或缺的一部分。
为了更好地了解单片机的发展和应用，我们需要研究相关的外文文献，对于非母语读者来说，中文翻译也是必不可少的。
本文将介绍一些重要的单片机的外文文献和对应的中文翻译。
"Microcontroller Fundamentals" by John M. Hughes. This book provides a comprehensive introduction to microcontrollers, including their history, architecture, programming, and applications. It is an excellent resource for anyone who wants to learn about microcontrollers."Embedded Systems: A Perspective on MCU and SoC" by Yatin Chaudhary. This book provides an overview of embedded systems, including a detailed discussion on microcontrollers and system-on-chip (SoC) technology. It is a valuable resource for engineers and researchers in the field of embedded systems. "8051 Microcontroller: Architecture, Programming, and Applications" by K.K. Ray and M.K. Dash. This book provides a comprehensive guide to the 8051 microcontroller, including itsarchitecture, programming, and applications. It is an essential resource for students and professionals who want to learn about the 8051 microcontroller.《单片机基础》——李晓明译。
基于STM32的GPSGPRS电子地图
摘要论文研究的GPS定位系统主要分为四大部分： GPS定位，STM32f103rbt6,GPRS 传输及PC机用户界面部分。
GPS定位使用的是NEO-6M模块，而GPRS数据传输部分的核心部件GPRS模块采用了Siimcom公司SIM900A模块，MCU则使用ST公司推出的基于ARM Cortex-M3内核的STM32f103rbt6。
在整个硬件系统中STM32f103rbt6作为系统的主控制芯片，接受由 GPS 模块采集到的位置信息并对 GPRS 模块进行控制，将坐标信息通过GPRS 模块发到 Internet 上的监控电脑主机。
利用UDP使用谷歌地图实时显示移动对象的位置信息，这样设计者可以在电脑上方便的监控移动对象的位置。
本文完成基于 GPS 和 GPRS轨迹记录系统的硬件电路和软件程序的设计。
硬件部分主要包括STM32f103rbt6外围电路设计，PCB 电路板设计制作。
软件部分则是包含了 STM32f103rbt6控制 GPS 和 GPRS 模块的程序，上位机部分主要对GPRS传送得到的数据的接收。
关键词：GPS；GPRS；STM32f103rbt6目录1 引言[3] (1)2 概述 (2)2.1GPS轨迹记录系统概述 (2)2.2系统设计方案思路 (2)2.3 研究方向及相关技术 (2)2.3.1研究方向 (2)2.3.2 GPS相关技术[29] (2)2.3.3 GPRS相关技术[19] (5)2.3.4上位机软件相关技术 (7)3 系统总体设计 (8)3.1 总体结构 (8)3.2 芯片的选择 (8)3.3.1 GPS模块：NEO-6M (8)3.3.2主控芯片:STM32f103rbt6 (8)3.3.3 数据传输模块：SIM900A[13] (8)3.3其他说明 (9)4 硬件电路设计 (10)4.1 STM32F103RBT6电路设计 (10)4.1.1 STM32F103RBT6介绍[6] (10)4.1.2 STM32F103RBT6外围电路 (10)4.2 GPS模块电路设计 (13)4.3 GPRS模块电路设计 (14)4.3.1 GPRS模块介绍[12] (14)4.3.2 GPRS模块外围电路 (15)5 软件设计 (18)5.1 软件总述 (18)5.2 单片机STM32F103RBT6软件设计 (19)5.2.1 单片机读取GPS数据 (19)5.2.2单片机发送GPS数据 (19)5.3 GPS软件设计 (20)5.4 GPRS软件设计 (20)5.5 PC机软件设计 (20)5.5.1数据的标注 (20)5.5.2数据的存储 (20)5.5.3数据的调用 (20)6 系统的总体组装与调试 (21)6.1系统组装 (21)6.2 实测 (22)7 结束语 (23)参考文献 (24)附录 (26)1原理图 (26)2源程序 (28)1 引言[3]GPS系统的前身是美军研制的一种子午仪卫星定位系统（Transit），最初的GPS计划在联合计划局的领导下诞生了，该方案将24颗卫星放置在互成120度的三个轨道上。
基于89c52单片机的GPS定位系统的设计
Orientation
II
目录
1 引言........................................................................................................................................................................1 2 方案选择................................................................................................................................................................2
2.1 方案一.........................................................................................................................................................2 2.2 方案二.........................................................................................................................................................3 3 硬件设计.....................
基于STM32F103X单片机与GPS定位的智能导盲系统设计
基于STM32F103X单片机与GPS定位的智能导盲系统设计摘要：在我国虽然盲道设立较为普遍，可是由于很多因素导致盲道设置不合理、被路边摊贩挤占，使得盲道形同虚设。
“盲杖+盲道”的出行方式已经不能够保证盲人的出行安全。
本项目是应用C 语言编程进行模块化设计,对盲人实时定位跟踪，引导行进与扫描物体，通过GPRS通信模块与上位机和手机APP进行通信,实时监控盲人的地理位置、行进路线和报警信息,并储存和在地图上显示。
1.前言盲人由于先天或后天的生理缺陷丧失了视觉,因此,在日常生活和安全行进方面受到很大的制约。
在我国,盲人目前的导盲辅具普遍是普通盲杖,这种导盲辅具不仅功能单一,而且很大程度上不能保证盲人的安全,意外事件屡屡发生。
另外导盲犬的成本高且使用不方便。
导盲机器人只能在平坦路面使用。
虽然智能盲杖的研发已成大势所趋，现有智能盲杖主要是依靠语音提示帮助盲人判别危险，盲人在获得信息后自己处理危险，因此在处理速度、实用性上优胜于传统的盲杖。
但是目前国内外针对智能盲杖的研发一直停留在理论阶段。
本项目主要为了让盲人能够和正常人一样，除了不能享受视觉上的冲击外，可以正常的出行去聆听外面的世界，感知周围的环境。
与传统的导盲手段相比，盲人可以还通过扫描系统在购物时去选择自己喜欢的东西，去获取更多的信息，让自己的生活多一分快乐。
同时依靠GPS和手机APP的使用使该智能导盲系统精度高，可靠性高，保障了使用者的生命安全。
安全，可靠性高的导盲系统使导盲人的生活充满乐趣，改变了人们心中盲人外出不安全的老旧观念，也使盲人的生活更加自由。
所以一种实用的多功能智能导盲系统，它能够帮助盲人在无需专人陪伴的情况下,独立外出行走,并且在出现紧急情况时,可以实现远程求助。
外出购物时，可以通过扫描识别来进行货物的兑换。
2.硬件设计系统主要由主控制器、超声波测距模块、红外线测距模块、GPS模块、GPRS模块、语音合成模块、报警模块，条码扫码模块构成。
毕业设计(论文)--物体运动轨迹实时监测系统设计
编号：毕业设计说明书题目：物体运动轨迹实时监测系统设计院（系）：电子工程与自动化学院专业：测控技术与仪器学生姓名：学号：指导教师：职称：副教授理论研究实验研究工程设计软件开发2016年5月20日随着科学技术的不断发展，物体运动轨迹实时监测系统在导航系统、人机交互、游戏控制等领域具有广阔应用。
传统的方法，如激光追踪系统，或者是运用高精度的加速度传感器、激光陀螺仪等，这些设备过于复杂，成本高。
本文基于MPU6050六轴加速度计陀螺仪传感器的运动轨迹检测系统具有成本低、易携带、体积小的特点。
本论文以单片机STM32F103C8T6为核心控制器，通过MPU6050得到的加速度，加速度二次积分得到位移，从MPU6050 DMP直接读取四元数和欧拉角来校准在重力加速度在二维空间中对x，y轴的影响，通过IIC总线将数据由MPU6050传送给单片机STM32F103C8T6将数据进行处理，并通过蓝牙串口将数据传输给安卓手机，通过安卓手机APP建立二维坐标系，并将得到的数据在二维坐标系中打点来显示轨迹。
本论文中运用单片机C语言来编写程序，从MPU6050得到的加速度通过均值校准法来减少外界对加速度计的干扰，经过积分后得到的位移值通过分解成一个数组来发送具体字节数，来保障发送给手机的数据准确性。
当手机APP接收到单片机发来的数据，通过分隔符将两个数据解析成一个列表，通过提取列表中的每一项，来将每个物体运动轨迹数据显示在APP上，并在APP上打点显示，若打的点超出APP坐标轴的范围，手机将自动震动报警。
本次设计的物体运动轨迹监测系统，能够检测出物体的运动轨迹，经过测试在短时间内误差在1cm左右，且当物体运动轨迹超出APP坐标系的量程，手机将震动报警，且物体运动轨迹数据在0.5s更新一次，大致实现了毕业设计的要求。
关键词：运动轨迹实时监测；加速度计；陀螺仪；安卓手机APP；With the development of science and technology .The monitoring system of real-time trajectory in navigation system, human-computer interaction, game control have a wide range of applications.Traditional methods，for example, laser tracking system,using high precision acceleration sensor, laser gyroscope and so on.These equipment is too complex and high cost. In this paper , the monitoring system of real-time trajectory based on MPU6050 which is six axis accelerometer gyroscope sensor’s advantages is low cost, easy to carry,small volume and so on.STM32F103C8T6 MCU as the core controller in this paper, the displacement is obtained by quadratic integral MPU6050 get acceleration, from MPU6050 DMP directly read quaternion and euler Angle to calibration in the acceleration of gravity in the two-dimensional space of x, y axis, the effect of the data through the IIC bus STM32F103C8T6 controlled by MPU6050 sent the data processing, and through bluetooth serial transmission to the android mobile phone, through the android APP to establish two-dimensional coordinate system, and will get data dot in a two-dimensional coordinate system to display the trajectory.This paper uses microcontroller C language to write programs, from MPU6050 acceleration by average calibration method to reduce the outside disturbance to the accelerometer, after the displacement value resulting from the integral by decomposition into an array to send a specific number of bytes, to ensure data accuracy sent to mobile phones. When the phone APP to receive data from the microcontroller, through the separator will be two data parsed into a list, by extracting each item on the list, to each object trajectory data display on the APP, and dot on the APP shows that if a dozen points beyond the scope of APP axis, the phone will automatically vibration alarm.the design of he monitoring system of real-time trajectory in navigation system can detect the movement of the object, after testing in a short period of time error in 1 cm, and when the object movement beyond the range of APP coordinate system, cell phone will vibrate alarm, and object trajectory data updated once in 0.5 s.Key words:The monitoring system of real-timetrajectory;accelerometer;gyroscope;android APP;目录1 引言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3惯性导航的发展趋势 (2)1.4论文的章节安排 (2)2 设计任务及要求 (3)2.1 设计任务 (3)2.1.1课题内容 (3)2.1.2主要任务 (3)2.2 设计要求 (4)3 系统设计理论依据及方案论证 (4)3.1系统设计理论依据 (4)3.2 方案论证 (5)3.3 软件算法方案选择 (6)3.3.1方案一 (6)3.3.2方案二 (7)3.3.3方案三 (8)3.4 安卓APP开发工具的选择 (8)3.4.1方案一 (8)3.4.2方案二 (8)4 硬件系统设计 (9)4.1 单片机最小系统控制部分 (9)4.1.1芯片的选择 (9)4.1.2单片机最小系统电路 (10)4.2 蓝牙模块电路 (10)4.3 稳压电源电路 (11)4.4 MPU6050模块电路 (12)4.5 运动轨迹监测系统工作过程 (13)4.5.1灵敏度的影响 (14)4.5.2稳定性分析 (14)5 系统软件设计 (14)5.1软件设计基本思想 (14)5.2 各个模块的设计 (15)5.2.1系统初始化程序 (15)5.2.2 MPU6050初始化与数据读取程序 (16)5.2.3均值校准程序 (17)5.2.4算法运算程序 (18)5.2.5数据处理程序 (19)5.2.6中断服务程序 (19)5.3 手机APP软件的设计与分析 (20)5.3.1UI的设计 (21)5.3.2逻辑的设计 (22)6 系统调试 (26)6.1 硬件系统调试 (26)6.1.1单片机STM32F103C8T6最小系统模块的硬件调试 (26)6.1.2蓝牙模块的硬件调试 (27)6.1.3MPU6050模块的硬件调试 (28)6.2软件调试 (29)6.3 调试结果分析 (34)7 系统测试 (34)7.1 系统测试的方案与过程 (34)7.1.1系统测试所需设备与工具 (34)7.1.2系统测试方案与过程 (34)8 结论 (36)谢辞 (38)参考文献 (39)附录 .............................................................................. 错误！未定义书签。
基于单片机的GPS定位系统设计
基于单片机的GPS定位系统设计摘要：GPS全球定位系统在实际生活中被广泛应用，是当今信息数字化时代发展中的重要组成部分。
因其具有性能好、精度高、应用广的特点，使其成为迄今为止最好的定位导航系统。
本次设计以单片机为核心，通过GPS接收模块接收GPS卫星信号，然后将数据发送到单片机的串口。
单片机执行串口中断，提取所需要的数据并进行处理，最后将处理的数据通过液晶屏显示，成功实现定位。
本系统由52单片机、GPS模块M-87、12864液晶屏等硬件组成，应用C语言编程，完成了GPS信息的提取、处理和显示。
系统可以显示当地经度、纬度、时间、高度等信息，是一台体积小巧、携带方便、可以独立使用的全天候实时的定位导航设备。
关键词：单片机；GPS接收模块；12864液晶屏；串行通信总体方案的设计：本次设计以单片机（STC89C52）为核心，首选通过GPS（M-87）接收模块接收GPS卫星信号，然后将数据发送到单片机的串口，单片机执行串口中断，提取所需要的数据并处理，最后将处理后的数据通过液晶显示屏（LCD12864）显示。
该GPS定位系统硬件电路主要由以下几个部分组成：(1) 控制部分：以STC89C52单片机为核心的小型控制系统；（2）接收部分：以GPS（M-87）接收模块为核心的GPS接收机；（3）显示部分：由LCD12864构成的液晶显示电路；（4）电源部分: 由三节1.5V干电池串连而成的电源进行供电。
该GPS定位系统软件部分主要由以下几个部分组成：（1）串口初始化程序：对TMOD、TH1、TL1、REN、RI、TI等进行赋初值；（2）液晶初始化程序：令PSB=1使LCD为并口方式及LCD开、关标设定等；（3）数据接收与处理程序：编写数据提取与处理程序，实时接收与处理数据。
（4）延时程序：编写延时函数，延时函数可以控制液晶屏内容的显示时长；由此可知：GPS接收模块将接收到的GPS卫星导航电文调制解码，转换为标准格式后，通过串行口将数据送给单片机，当单片机执行串口中断收到GPS接收模块发来的数据，经过片内程序的识别筛选，将筛选出来的数据进行处理后送到显示模块，最后通过液晶显示屏按照要求显示。
单片机解析GPS数据
单片机解析GPS数据三、单片机解读GPS信息的程序设计用单片机解读GPS信息是GPS模块使用最重要的环节，由于汲设到产品的保密问题，这里只介绍时间的处理方法，而方位、速度的处理方法不做介绍，但通过时间的处理方法，同样可以处理方位、速度。
1、获取GPS模块的输出信息由于GPS模块每秒输出一次：$GPGGA 、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC数据。
速率慢，因此必须采用中断方式接收！（采用查询会造成数据丢失），而且单片机只需要处理$GPRMC信息，即可得到时间、方位、速度。
程序采用C51编制，在Keil C中编译！code unsigned char GPS_ASC[]="$GPRMC" ; //定义特征字符串unsigned char idata RsBuf[60];//**********************************************************//读取GPS模块串口数据, 采用中断方式void GetRs232_Data() interrupt 4{unsigned char i;unsigned int j;if (RI){RI=0;RsBuf[0]=SBUF;if (RsBuf[0] =='$'){ //是GPS数据的开始，进入查询接收for (i=1;i<sizeof(gps_asc)-1;i++){< p="">j=GetUartDat(); //接收下一个数据if (j<256) {RsBuf=(unsigned char)j;if (RsBuf!=GPS_ASC) return;}}//判别是否为$GPRMC数据，是继续接收!for (;i<sizeof(rsbuf);i++){< p="">j=GetUartDat();if (j<256) {RsBuf=(unsigned char)j;}else{break;}}// 接收完毕处理数据!if (1==JiaoYanDat(RsBuf)){FormatTimer(RsBuf); //格式化时间FormatSpeed(RsBuf); //处理速度}}}}// 2、接收数据的处理//数据处理前，必须要再次检验是否为$GPRMC信息。
基于单片机的GPS定位系统设计【范本模板】
基于单片机的GPS定位系统设计摘要GPS是全球定位系统英文名词Global Positioning System的缩写.该系统是美国布设的第二代卫星无线电导航系统。
它能为用户提供全球性、全天候、连续、实时、高精度的三维坐标、三向速度和时间信息.其目的是在全球范围内对地面和空中目标进行准确定位和监测。
现在，GPS接收机作为一种先进的导航和定位仪器，已在军事及民用领域得到广泛的应用。
本设计是基于AT89C51单片机来实现的简易GPS定位信息显示系统。
本控制系统主要完成接受数据、时间显示、经度显示、纬度显示等常规功能.此方案基于单片机、GPS模块和12864液晶显示屏等硬件，并应用C语言实现了GPS信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等。
经过实践测试，这种接收机可以达到基本GPS信息的接收以及显示，可以做到体积小、精度高、连续导航，并可广泛应用于个人野外旅游探险、出租汽车定位及海上作业等领域。
关键词：GPS定位系统，单片机，液晶显示屏DESIGN OF GPS RECEIVER BASED ON 51 SINGLE CHIPCOMPUTERABSTRACTGPS is the abbreviation of the English term Global Positioning System global positioning system. The system is the United States laid the second generation satellite radio navigation system. It can provide users with continuous, real—time，global, round—the—clock，high precision three dimensional coordinates, three velocity and time information. Aimed at targets on the ground and in the air around the world an accurate positioning and monitoring。
基于单片机的GPS全球卫星定位系统设计
目录第一章GPS简介及基本理论 (2)1.1 GPS的概述 (2)1.2 GPS的组成 (3)1.3 GPS的发展趋势 (3)1.4 Globalsat和HOLUX的EB-3531 (4)1.5 EB-3531的特点 (5)第二章硬件电路设计 (7)2.1 电源转换电路设计 (7)2.2 GPS接收模块与单片机接口电路设计 (9)2.3 单片机控制系统的硬件电路 (9)第三章软件部分设计 (11)3.1 串口通行模块 (11)3.2主程序设计 (13)第四章调试 (15)4.1 硬件调试 (15)4.2 软件调试 (15)第五章总结 (17)致谢 (18)参考文献 (19)第一章 GPS简介及基本理论1.1 GPS的概述GPS是英文Navigation Satellitte Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词（NAVSTAR/GPS）的简称。
它的含义是，利用卫星的测时和测距进行导航，以构成全球卫星定位系统。
现在国际上已经公认：将这一全球定位系统简称：GPS。
GPS系统的前身为美军研制的一种“子午仪”导航卫星系统(Transit），1958年研制，64年正式投入使用。
该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。
然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。
由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。
美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
为此,美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS系统精确定位的基础。
GPS坐标采集设备设计—毕设论文
GPS坐标采集设备设计摘要随着社会经济和科学技术的发展，卫星导航观念也逐渐为人们所接受。
将全球定位系统应用于汽车导航，给汽车提供全球性、全方位、全天候的实时导航。
同时，便携式的GPS定位仪可为户外运动用户提供精确定位数据。
论文在介绍GPS定位基本原理的基础上,提出了一种基于STC89C52单片机的液晶GPS定位仪的设计方案,同时实现了GPS信息输出到显示屏显示。
本文基于单片机控制系统的原理，从理论上分析了基于单片机的GPS坐标采集的设计与开发，论述了GPS系统的组成以及其应用，研究了GPS坐标采集的硬件实现，设计了软件程序，并对本文所作的工作给出一个总结。
实际应用表明, 该系统能够实现对 GPS全球定位系统的定位导航信息帧参数的提取,实现了GPS空间数据的读取显示, 具有功耗低特点,有良好的应用价值。
相比较其他微控制器，单片机STC89C52具有成本上的绝对优势，本文详细描述了利用单片机设计全球定位系统坐标采集的设计方案。
关键词：单片机；GPS定位；LCD显示Design of the Equipment of GPS Coordinate CollectionAbstractWith the socio-economic and scientific and technological development, the concept of satellite navigation is gradually accepted by people. Global Positioning System being used in car navigation global positioning system, provides a car global, comprehensive, all-weather real-time navigation. Meanwhile, the portable GPS locator can provide accurate positioning data for outdoor sports. Paper, introducing the basic principle of GPS positioning, proposes a design of l iquid crystal GPS Locator based on microcontroller STC89C52, while achieving that the GPS information is outputted on the screen to display.The paper based on the principle of SCM control system , introduces the design and ex-ploitation of GPS coordinates collection that is based on SCM.，Global Positioning system is researched on theory, hardware design, software .The paper discusses the theory of GPS ,a detailed study is accomplished about the composition of the GPS system and its applications and the acquisition of hardware GPS coordinates, and this article gives a summary of the work done. The practical application showed that the system can collect the location and na-vigation information frame parameter, and achieve a read of GPS spatial data which can be displayed. The system has the feature of low power consumption, provides with good applied value.Compared with other micro-controller, the microcontroller STC89C52 has the absolute advantage on cost, the paper describes the design of collection of global positioning system coordinates based on Microcontroller in detailKey words：SCM;GPS positioning; LCD display目录1 绪论...................................................................................................................................................... - 1 -1.1 研究背景.................................................................................................................................... - 1 -1.2 国内外研究现状........................................................................................................................ - 1 -1.3 课题研究的目的和意义............................................................................................................ - 2 -1.4 论文的组织结构........................................................................................................................ - 3 -2 GPS卫星导航系统组成及原理分析 ............................................................................................ - 4 -2.1 GPS卫星导航系统概述............................................................................................................. - 4 -2.2 GPS系统组成............................................................................................................................. - 4 -2.3 GPS定位原理............................................................................................................................. - 6 -2.4 GPS输出数据格式..................................................................................................................... - 6 -2.5 本章小结.................................................................................................................................... - 7 -3 系统硬件设计及器件选型 ............................................................................................................. - 8 -3.1系统整体结构设计..................................................................................................................... - 8 -3.2 单片机模块选型........................................................................................................................ - 9 -3.3 GPS模块选型及接口电路设计................................................................................................. - 9 -3.3.1 GPS模块选型................................................................................................................. - 9 -3.3.2 GPS模块接口电路设计............................................................................................... - 10 -3.4 LCD显示模块电路设计............................................................................................................- 11 -3.4.1 QC12864B简介..............................................................................................................- 11 -3.4.2 LCD模块接口电路设计............................................................................................... - 13 -3.5 电源模块电路设计.................................................................................................................. - 13 -3.6 系统硬件总电路图.................................................................................................................. - 14 -3.7 本章小结.................................................................................................................................. - 15 -4 软件设计........................................................................................................................................... - 16 -4.1 单片机的总体软件设计.......................................................................................................... - 16 -4.2 中断接收子程序...................................................................................................................... - 17 -4.3 显示子程序.............................................................................................................................. - 18 -4.3.1 LCD模块的指令说明................................................................................................... - 18 -4.3.2 显示子程序流程图...................................................................................................... - 20 -4.4 本章小结.................................................................................................................................. - 20 -5 系统调试........................................................................................................................................... - 22 -5.1硬件调试................................................................................................................................... - 22 -5.2软件调试................................................................................................................................... - 22 -5.3软硬件调试............................................................................................................................... - 22 -5.4 调试结果.................................................................................................................................. - 23 -5.5 本章小结.................................................................................................................................. - 25 -6 设计总结与展望 ............................................................................................................................. - 26 -6.1 设计总结.................................................................................................................................. - 26 -6.2 展望.......................................................................................................................................... - 26 - 参考文献 ............................................................................................................................................... - 28 -附录A 系统硬件总电路图............................................................................................................... - 29 - 附录B 串行中断接收子程序.......................................................................................................... - 30 - 附录C 外文文献及翻译 ................................................................................................................... - 35 - 致谢.................................................................................................................................................... - 46 -1 绪论1 绪论1.1 研究背景G PS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。
基于STM32单片机的北斗GPS双模定位系统设计及测试
2021年第1期信懇与电胭China Computer & Communication获件开成与雇用基于STM32单片机的北斗/GPS双模定位系统设计及测试苏日古格于新海•国芳王睿聪(河套学院机电工程系，内蒙古巴彦淖尔015000)摘要：本文采用高性能STM32单片机作为控制系统，通过北斗/GPS双模定位模块及有源天线采集定位数据，并用 上位机显示PVT信息，最终实现了成本低、延展性强、可广泛应用的双模定位系统。
通过外场测试验证发现，该系统的 定位精度较高，具有较强的实用性。
关键词：测试；北斗/GPS;STM32单片机中图分类号：U463. 6 文献标识码：A文章编号：1003-9767 (2021) 01-123-03Design and Test of Beidou/GPS Dual-mode positioning System Based onSTM32 Single Chip MicrocomputerSU Riguge,YU Xinhai*,GUO Fang,WANG Ruicong(Department o f M echanical and E le ctrica l Engineering,Hetao U niversity,Bayannaoer Inner M ongolia015000, China)A b s tra c t：This article uses high-perform ance STM32 sin g le-c h ip m icrocom puter as the control system,collects positioning data through the Beidou/GPS dual-m ode positioning module and active antenna,and uses the host computer to display PVT inform ation, and fin a lly achieves low-cost,strong scalab ility,and w idely applicable dual-m ode positioning system.Through fie ld test verification, it is found that the system has high positioning accuracy and strong pra c tic a b ility.K e y w o rd s:test;Beidou/GPS;STM32 m icrocontroller〇引言北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System, BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继GPS、GLONASS之后的第3个成熟的卫星导航系统。
基于单片机与GPRS的定位导盲系统设计
基于单片机与GPRS的定位导盲系统设计摘要：在日常生活中，盲人因为生理缺陷失去了视觉效果功能，所以盲人朋友在日常生活中，有很多不方便的地方。
因此，经过社会的调研，设计出一种基于单片机和GPRS的定位导盲系统能够为盲人带来很多的便利，例如:可以定位等功能，同时还可以组合超声波避障功能，NFC功能等，能够大幅度的帮助盲人朋友出行。
NfC处理芯片，它可以使盲人朋友出行更加便捷，当手机触到芯片，就会弹出来防疫健康码，还可以根据对使用人开展测量人体体温，假如人体体温发生正常的，就可以通过GPS模块和GPRS控制模块开展精准定位，及其向指定手机上发送体温情况和求救信息。
关键词：单片机；GPRS；导盲系统0引言随着社会的快速发展，盲人朋友的出行会遇到很多的未知的风险，例如：在路上进行移动的时候前方出现了行人，或者其他影响出行的障碍物，由于不能及时注意到障碍物而发生安全事故的可能性比较大，在过道时，人潮汹涌，难以被非常好的兼顾到，进而非常容易和人产生磨擦或产生矛盾，如在光源昏暗街道社区走动及其在夜间时出行，可能难以被大家立即注意到，就很容易造成安全事故。
该产品目的是为了协助盲人进行社会活动，搭配机器能大幅处理所存在问题，同时在疫情防控期间，配备NFC芯片能协助盲人弹出自己的信息，帮如进出公共场合，若配戴者不幸感染病毒，能过通过轨迹记录得知当天所经过的所有地点，能够及时得发现展开流动调查，进行精准防控，降低病毒性感的危害性。
1 系统硬件设计1.1 系统结构设计系统软件关键硬件配置包含STM32单片机设计外场电路，GPS联接电路，开关电源电路，功能键电路、超音波避障模块, GPRS模块、温度测量模块、NFC为独立载入的模块。
多个模块模块的连动，为配戴该产品的盲人给予最大的一个便捷。
系统软件结构框图如下图1-1所显示。
图1-1导盲系统结构图系统开始运行后，超声波避障模块就会开始检验前方的障碍物，若前方有障碍物，就会通过蜂鸣器报警，同时搭配定位轨迹模块，后台设置app，当盲人朋友在路上出现意外时，可以随时通过仪器上的呼救按钮进行呼救，系统则会通过GPRS模块进行发送短信，当家人收到呼救短信时，可以马上打开app，随时查看盲人朋友所在得具体位置。
单片机与 GPS的接口实验程序
单片机与GPS （全球定位系统）接收器的接口GPS 的使用现在已经非常普及，大到航空航海系统，小到个人移动设备，都有着它的身影。
随着GPS 的民用化与成本的降低，已经走入了人们的日常生活中，很多手机、PDA 等手持设备都配备了GPS 功能。
简单的说，GPS 就功能就是在地球经纬座标系下对被测对象的方位进行测定，同时可以提供较高精度与实时的测定数据。
对于基于单片机的便携式设备，如果要获取持有者的位置信息，则GPS 是最好的解决方案。
那么单片机与GPS 接收器的接口是怎样的呢？下面就对其进行详细的介绍。
一般的GPS 接收器都采用串口进行数据通信。
在串行通信的基础上，又定义了专用的GPS 应用协议，如NMEA0183 或KODEN。
（1）NMEA0183 协议1. GPGGA：GPS 定位数据$GPGGA, hhmmss, XXXX.XXXX, N/S, XXXXX.XXXX, E/W,X, XX, XXX,1 2 3 4 5 6 7 80/-XXXX, M, 0/-XXX, M, XXX, XXXX *hh<CR><LF>9 10 11 12 13 14 151：世界时（UTC）hh：时mm：分ss：秒北京时间（东八时区）= UTC+8（小时）2：纬度“度度分分.分分分分”方式表示。
小数点后也以分为单位。
3：N：北纬S：南纬4：经度“度度度分分.分分分分”方式表示。
小数点后也以分为单位。
5：E：东经W：西经6：GPS 质量指示0：未定位1：GPS 定位2：差分GPS 定位。
7：使用到的卫星数0～128：HDOP 值水平方向的定位精度劣化程序系数。
3 维定位时也会输出HDOP 值。
但在未定位时输出“099”。
9：天线高度0：正数高于海平面：负数低于海平面10：天线高度单位m11：地理高度0：正数高于海平面：负数低于海平面WGS84 测地系时输出，其他测地系输出“0000”12：地理高度单位m13：DGPS 修正经过的时间差分数据时龄单位=秒14：差分基准站发播的ID 编号15：校验和2. GPGLL：地理位置，纬度／经度$GPGLL, XXXX.XX, N/S, XXXXX.XX, E/W *hh <CR><LF>1 2 3 4 51：纬度2：N：北纬S：南纬3：经度4：E：东经W：西经5：校验和3. GPGSA：GPS、DOP 与星历$GPGSA,A, X, XX,………… , XX.X, XX.X, *hh<CR><LF>1 2 3 4 5 61：二维／三维定位方式指示A：自动M：手动2：定位状态1：未定位2：二维定位3：三维定位3：使用到的卫星编号最大12 颗卫星的编号(卫星编号1～32)，最大可有12 颗卫星的编号，12 颗卫星以下的情况，省略卫星编号，只输出“，”。
基于ATMEGA644P单片机的GPS数据记录器
基于ATMEGA644P单片机的GPS数据记录器【摘要】为实现GPS导航线路的数据记录和图片关联，设计并实现了基于ATMEGA644P单片机的GPS数据记录器。
硬件上系统选用EB3631搭建GPS模块，通过串口与ATMEGA644P单片机通信采集GPS定位信息。
软件上使用FatFs 文件系统模块挂接SD卡，FatFs模块在ATMEGA644P单片机上的移植高效地写入GPGGA导航数据，通过PC机上的GPicSync软件，成功实现图片与导航线路中位置信息关联。
经过实际测试，系统运行效果良好。
【关键词】数据记录器;关联;ATMEGA644P单片机;GPS模块;FatFsAbstract：To record the data and associated with Images in the navigation，this paper designed and implemented GPS data logger based on ATMEGA644P MCU.In the design of hardware，the system chose EB3631 to build a GPS module and communicated with ATMEGA644P controller using a serial port to get GPS information.In the design of Software，SD card is articulated by using FatFs file system module，FatFs module that is transplanted on ATMEGA644P MCU writes GPGGA Data efficiently in the navigation，Using GPicSync software on PC，implemented images associated with the location information successful in the navigation.Test shows that the system runs with good effect.Keywords：Data Logger;Correlation;ATMEGA644P MCU;GPS Module;FatFs 引言随着GPS用户设备价格不断下降及GPS应用研究的不断深入，大量GPS定位导航系统被应用于航海、飞机的导航、导弹卫星测控、精密授时、石油开采等方面。
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学号： 08417127常州大学毕业设计（论文）开题报告（2012届）题目基于单片机的GPS信息与轨迹显示设计学生章台学院信息科学与工程学院专业班级自动化101 校内指导教师专业技术职务副教授校外指导老师专业技术职务二○一二年三月题目：单片机控制的GPS信息系统设计一、前言1．课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势1958年由美国海军武器实验室着手建立的“海军卫星导航系统”在导航技术的发展中具有划时代的意义，但是由于该系统卫星数目较少(5～6 颗)、运行高度较低(平均约1000km)、从地面站观测到卫星的时间间隔较长(平均约1.5 小时)，因而它无法提供连续的实时三维导航。
所以该系统在大地测量学和地球动力学研究方面的应用也受到了很大的限制[1]。
为了满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求，1973 年美国国防部正式开始组织海陆空三军，共同研究建立新一代卫星导航系统的计划。
这就是“授时与测量导航系统／全球定位系统”(Navigation System Timing and Ranging/Global Positioning System-NAVSTAR/GPS)，通常简称为“全球定位系统(GPS)”。
现在GPS已在各领域尤其是导航系统中得到广泛应用[2]。
研究的意义：卫星导航技术的飞速发展已逐渐取代了无线电导航、天文导航等传统导航技术，成为一种普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性、全天候作业等方面取得了长足进步[3]。
现在不仅应用于物理勘探、电离层测量和航天器导航等诸多民用领域，在军事领域更是取得了广泛的应用。
在弹道导弹、野战指挥系统、精确弹道测量以及军用地图快速测绘等领域均大量采用了卫星导航定位技术。
鉴于卫星导航技术在民用和军事领域的重要意义，得到了许多国家的关注。
国内外研究现状：以美国GPS和俄罗斯GLONASS为代表的卫星导航系统在世界范围内得到广泛的认可和应用。
尤其是美国为保持这一领域的垄断地位，一方面取消限制政策，一方面改进GPS系统性能（即GPS技术现代化：增加卫星数目，改变星座方案，增辟第二民用频率等），鼓励私营公司投资GPS事业，鼓励GPS导航定位系统成为国际标准。
这一政策大大鼓舞了美国及世界各大公司发展GPS产业的信心，并推进了GPS应用和产业发展。
除俄罗斯外欧盟等国也在相继发展各自的全球定位系统，自主开发定位系统产品，以便占有导航定位市场，掌握控制权。
因此，卫星导航定位产业和竞争都将进入新的阶段。
我国在卫星导航定位应用方面主要是以美国的GPS技术为代表。
随着GPS技术的深入发展，历经十多年我国在应用与理论方面都得到了很大的发展。
引进的GPS接收机主要应用于测绘、资源勘探等静态定位，成倍地提高了作业效率，为国家节约了大量经费，并在过去人迹罕至的高原、沙漠、海洋也获得了大量的定位成果，在国家制图、城乡建设开发、资源勘察等方面有了技术保障。
尤其是2000年5月美国总统宣布取消SA政策后[4]，在广大的普通用户中受益最大，可靠性和精度都得到了提高。
发展趋势：根据目前GPS的发展状况，GPS未来技术发展特点主要表现为以下几个特点。
(1)卫星导航的多系统并存。
未来几年用户将面临四大系统(GPS/GLONASS/北斗星/Galileo)近百颗导航卫星并存，相互兼容的局面。
再者是多系统[5]，多层次导航卫星应用；(2)中国“北斗”卫星导航系统广泛应用。
“北斗”卫星导航系统是中国独立自主运行的全球卫星导航系统，同时也是国家正在建设的重要空间信息基础设施。
目前“北斗”卫星导航系统已经发射了6颗导航卫星，仅2010年就发射了4颗。
可以说未来自主知识产权导航系统应用，将打破国外对我国技术的垄断与限制；(3)GPS车载导航系统市场发展潜力巨大[6]；(4)GPS卫星导航与无线通信等技术结合[7]。
鉴于GPS的应用前景，有必要进一步研究GPS信息系统。
本设计利用单片机读取GPS接收端接收的经度、纬度、时间、水平高度和捕获卫星数目等实时信息，系统的这一功能可以应用到日常生产和设计中。
2．课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题目标：设计一个GPS信息与轨迹显示系统。
由GPS模块接收卫星信息，送至CPU处理，然后将处理好的数据送至液晶显示器显示。
(1)可以显示经度、纬度。
(2)可以显示时间(北京时间)。
(3)可以显示水平高度。
(4)可以显示捕获卫星数目。
(5)可以显示运动轨迹。
内容：本设计用单片机作为中央处理器。
GPS接收板接收卫星信息，然后将信息送至CPU处理。
CPU处理接收到的信息后，获得经度、纬度、时间、卫星数目和水平高度数据并保存。
通过键盘选择要显示数据，CPU根据键盘信息将相应数据送至液晶显示器显示。
设计内容：(1)选择GPS接收器，设计与PC机的连接电路以设置参数。
(2)选择一种液晶显示器，能显示各种提示信息以及经度、纬度、水平高度、时间、卫星数目和运动轨迹。
(3)选择一种单片机，接收GPS接收器发送的信息，并送LCD显示。
关键问题：(1) 不同GPS生产厂商生产的GPS所用的输出语句格式不同，选用的GPS接收到的信息要送至CPU，一方面要考虑硬件上的问题，主要涉及电平的匹配，速度的匹配。
另一方面是软件上的问题。
GPS输出语句要进一步处理才可以得到经度、纬度、时间、水平高度和捕获卫星数目信息。
(2) CPU中存储了四组信息，通常情况一块液晶无法一次将所有信息显示出来，必须分页显示，这就必须处理好液晶显示器的软件部分，尤其是翻页后的屏显处理。
(3) 移动轨迹显示较为复杂。
由于GPS读取的信息只能是经纬度数值，而LCD显示运动轨迹，必须建立相应的坐标系将读取的信息转换到坐标系中的点显示。
但是要想得到连续的轨迹必须保存一系列的数据才可以，所以数据处理麻烦，而且数据较多。
(4) GPS的数据是以串口的形式发送到CPU的，在接收数据期间CPU必须处理其他的任务，所以CPU必须能够检测数据何时接收完成，接收的数据是否有效。
二、设计方案的确定1．方案的原理、特点与选择依据基于单片机的GPS 信息与轨迹显示系统应包括中央处理器模块、液晶显示模块、GPS 模块和电源模块。
中央处理器模块主要由CPU 、复位电路和键盘电路组成，负责处理GPS 送来的信息以及控制显示模块。
液晶显示模块由液晶显示器、总线电路等组成，负责显示相关信息。
GPS 模块主要由GPS 接收板、电平转换电路、与上位机通讯电路等组成，负责接收卫星信号以及与上位机通讯。
电源模块则负责向各模块供应相应电压。
根据以上所提及的系统模块，可以绘制系统方框图，如图1所示。
图1 系统方框图(1)、中央处理器模块方案选择方案一：CPU 选择STC 公司的STC89C54RD+单片机。
选择STC 公司的STC89C54RD+单片机作为主控制器。
与MCS-51类单片机完全兼容。
具有1024字节的RAM ，8K 的用户应用程序空间，工作电压+3.3V~+5V ，3个16位的定时器/计数器，一个6向量2级中断结构、全双工串行口，允许晶振频率范围较广。
方案如图2所示。
本设计中CPU 要接收和处理GPS 的信息，然后根据键盘值将信息有选择地送到显示器显示。
本方案中利用P2作为数据口向显示器送数据，P1口P3口作为键盘读入口和显示器控制口。
运用此方案的优点在于CPU 是8位的，软件操作较为简单。
STC89C54RD+有4组端口，每组8位端口，而且都可以对其位操作，在本设计中这些端口已经足够了。
GPS 的信息通过串口送入CPU ，可以利用单片机的串口中断来完成这一过程。
这一方案不足之处在于STC89C54RD+数据运算能力比较弱，尤其是乘除运算。
电源CPU键盘 显示器控制口数据口电平转换电路串口 GPS 模块RS232口与计算机通讯复位图2 STC89C54RD+方案图方案二：CPU 选择德州仪器公司的MP430F149单片机[8]MP430F149单片机具有60KB 可重复编程的Flash 存储器，运用RISC 指令集，由16位ALU 、指令控制逻辑和16个寄存器组成。
系统支持4类中断：系统复位、可屏蔽中断、非屏蔽中断、屏蔽中断。
6组端口。
有硬件乘法器。
方案图如图3所示。
图3 MP430F149处理器方案图本方案GPS 信息通过串口送入单片机，单片机处理信息并送至显示器显示。
原理同方案一相同，本方案的优点在于CPU 是16位的，处理速度相比较快。
加上硬件乘法器，处理GPS 数据就更加容易。
而且MP430F149内部资源较多，但是本设计并不需要那么多资源，这也正是方案二不足的地方，会造成资源浪费。
比较方案一和方案二可知，尽管STC89C54RD+运算能力不及MP430，可是已经可以满足设计要求了，而且8为单片机软件操作更简单，价格也比16位的便宜。
综合各方面考虑CPU 选择方案一。
MP430F149显示器模块 控制数据GPS 信息键盘模块STC89C54RD+复位串口GPS 数据 键盘 显示器控制口显示器数据口(2)、GPS 模块方案选择本设计中GPS 信息是以串行数据方式发送到单片机，但是不同的GPS 模块输出电平并不相同。
GARMIN 公司的GPS 输出电平是RS-232电平[4]，HOLUX M-87 GPS 则输出CMOS 电平。
这里所提到的GPS 模块方案主要指GPS 与单片机连接方式。
若系统选用的是GARMIN 公司的GPS25-LVS GPS 模块，系统设计提出了以下两种方案。
方案一：用MAXIM 公司的MAX232芯片连接RS232输出电平的GPS 与单片机RS-232的逻辑电平以公共地对称，其逻辑0电平规定在+3～+25V 之间，逻辑1电平则在-3～-25V 之间，要使用正负极性的双电源。
传统的CMOS/TTL 电平逻辑电平以地为标准不对称设置，其逻辑0电平规定小于0.7V ，逻辑1电平规定大于3.2V 。
方案图如图4所示。
图4 用MAX232芯片方案图本方案中MAX232芯片能将+5V 或者更低的电压变换成RS-232所需的+10V 以上的电压，然后再用电压反转电路(芯片内部电路)将+10V 变成-10V ，这样就可以得到RS-232所需的电压。
同时可以将RS-232电平转成CMOS /TTL 电平。
但是本设计只是GPS 单向往单片机发数据，所以用一个芯片来完成单向电平转化太浪费。
方案二：用三极管完成电平转换考虑到设计中单片机只需接收GPS 发来的数据，不用向GPS 发数据。
只需将GPS 输出的RS-232电平通过简易模拟电路转成TTL 电平即可。
运用三极管特性设计本方案如图5所示。
本方案借助三极管特性将±10V 电压转成TTL 的±5V ，不仅成本低，而且电路简单易于实现。