基于单片机的GPS定位系统

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基于单片机的GPS定位信息显示系统设计毕业设计

基于单片机的GPS定位信息显示系统设计毕业设计目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 论文主要内容 (2)第二章 GPS定位信息显示系统方案设计 (3)2.1 GPS全球定位系统简介 (3)2.2 GPS信号接收方案选择 (5)2.3 GPS接收模块的研究 (5)2.4 总体方案的设计 (6)第三章基于单片机的GPS硬件电路设计 (8)3.1 基于单片机的GPS硬件电路总体结构 (8)3.2 基于单片机的GPS定位信息显示系统设计硬件电路简介 (8)3.2.1 STC89C52简介 (8)3.2.2 SiRF Star II GPS信号接收模块 (12)3.2.3 12864液晶显示模块介绍 (13)3.3 基于单片机的GPS硬件连接介绍 (15)第四章基于单片机的GPS软件设计 (17)4.1 NMEA-0183数据格式 (17)4.1.1 输入语句 (17)4.1.2 输出语句 (18)4.2 基于单片机的GPS定位系统软件开发环境―Keil uVision2 (20)4.2.1 8051开发工具 (20)4.2.2 uVision2集成开发环境 (20)4.2.3 编辑器和调试器 (21)4.2.4 测试程序 (22)4.2.5 Keil C编译步骤 (23)4.3 基于单片机的GPS软件设计思路 (25)4.4 模块软件设计 (26)4.4.1 液晶模块初始化模块 (26)4.4.2 GPS数据接收模块 (29)第五章系统调试与实验结果 (31)5.1 硬件调试 (31)5.2 软件调试 (31)5.3 实验结果 (32)5.4 实验结果分析 (33)第六章总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录 (37)第一章绪论1.1课题背景及意义1978年2月22日第一颗GPS试验卫星的入轨运行，开创了以导航卫星为动态已知点的无线电导航定位的新时代。

GPS卫星所发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的空间信息资源[1]。

单片机在GPS定位系统中的应用研究

单片机在GPS定位系统中的应用研究一、引言GPS（全球定位系统）是一种利用卫星进行地理定位的系统，已经广泛应用于各种领域。

而在GPS定位系统中，单片机作为一个重要的控制核心，发挥着关键作用。

本文将研究单片机在GPS定位系统中的应用，探讨其原理、功能和优势。

二、GPS定位系统的原理GPS定位系统由GPS卫星、地面控制中心、用户终端三部分组成。

GPS卫星通过发射信号并接收回传信号，用户终端利用接收到的信号进行定位计算，地面控制中心负责GPS卫星的管理和维护。

在这个过程中，单片机扮演着数据处理和控制的角色。

三、单片机在GPS定位系统中的功能1. 数据解析和处理：单片机能够接收和解析GPS卫星发射的信号，提取出所需的定位数据。

通过算法计算、数据处理和校准，单片机能够准确地计算出终端的地理位置。

2. 位置跟踪和导航：单片机可以实时地跟踪用户终端的位置，并提供导航功能。

通过不断更新位置信息，单片机能够预测用户目的地并提供路线规划。

3. 数据存储和传输：单片机能够将定位数据存储在内部存储器或外部存储器中，供后续分析和应用。

同时，单片机还可以通过无线通信方式将位置数据传输给其他设备或系统。

四、单片机在GPS定位系统中的优势1. 节省成本：相比于传统的定位系统，单片机具有体积小、功耗低、成本较低等优势。

这使得单片机在大规模应用时可以降低系统开发和维护的成本。

2. 灵活性和可定制性：单片机具有灵活的编程性质，能够根据实际需求进行定制开发。

单片机还可以与其他外部器件或传感器进行兼容，进一步提升GPS定位系统的功能和性能。

3. 实时性和稳定性：由于单片机的高性能和强大的数据处理能力，GPS定位系统能够实时地获取位置信息并准确计算。

单片机的稳定性也保证了系统长时间运行的可靠性。

五、实际应用案例1. 车辆定位和追踪：利用单片机和GPS模块，可以实现对车辆的定位和追踪。

这对于物流行业、公共安全、车辆租赁等领域具有重要意义。

2. 无人机导航：单片机和GPS模块的组合可以实现对无人机的导航和航迹规划。

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。

基于单片机的GPS定位系统设计文献综述

基于单片机的GPS定位系统设计文献综述GPS定位系统是一种利用全球卫星定位系统（Global Positioning System，GPS）来确定地理位置的技术。

在现代社会，GPS定位系统在各个领域中广泛应用，包括交通、军事、航空航天、物流等。

基于单片机的GPS定位系统是其中的一种应用方式，通过使用单片机作为主控芯片，实现对GPS模块的控制和数据处理，可以实现车辆、人员等的实时定位和追踪。

本文将对基于单片机的GPS定位系统进行综述，包括定位原理、系统组成、关键技术以及应用场景等方面的内容。

1. 定位原理GPS定位系统是基于卫星信号的定位技术，通过接收来自卫星的定位信息，利用三角测量等方法计算出自身的地理位置。

GPS系统由24颗卫星组成，其中至少有4颗卫星同时可见时，就能够确定一个点的位置。

基于单片机的GPS定位系统通过接收和解析卫星发射的导航信号，计算出自身的经纬度信息，从而实现定位功能。

2. 系统组成基于单片机的GPS定位系统主要由三个部分组成：GPS模块、单片机和显示模块。

2.1 GPS模块：GPS模块是实现定位功能的关键部件，它接收卫星发射的导航信号，并将信号转换为数字信号供单片机使用。

GPS模块通常包括天线、接收机和定位引擎等部分。

2.2 单片机：单片机是系统的核心处理器，负责接收和处理GPS模块传递过来的定位数据，并进行进一步的计算和控制。

单片机通常采用较为低功耗的微控制器，具有较好的计算和控制能力。

2.3 显示模块：显示模块将通过单片机处理的定位数据展示给用户，可以采用LCD液晶显示屏、LED数码管等形式，以直观的方式展示地理位置信息。

3. 关键技术基于单片机的GPS定位系统设计中，涉及到以下几个关键技术：3.1 GPS信号接收与解析：GPS信号由卫星发射，经过天线接收后需要进行解析。

这个过程包括信号放大、频率合成、数字信号处理等环节，需要设计合适的电路和算法来实现。

3.2 数据处理与计算：单片机接收到GPS模块传来的经纬度等数据后，需要进行进一步的计算和处理。

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轨迹记录系统-毕业设计

摘要论文研究的GPS定位系统主要分为四大部分： GPS定位，单片机MPS430，GPRS 传输及PC机用户界面部分。

GPS定位使用的是ET-662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则使用美国TI公司低功耗MPS430单片机。

在整个硬件系统中MSP430单片机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。

PC 机用户部分采用的是 C#编写的界面，通过自动调用百度地图的API 函数，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 GPS 模块、GPRS 模块和单片机的外围电路设计，PCB 电路板设计制作。

软件部分则是包含了 MSP430 单片机控制 GPS 和 GPRS 模块的程序，以及用 C#编写的控制百度地图,数据库的程序。

关键词：PC机用户界面；GPS；GPRS；MPS430ABSTRACTThe GPS positioning system of this paper can be divided into four parts: the first part is the system of GPS positioning, the second part is the GPRS transmission and the third part is the software on monitor PC，the fouth part is signal microcontroller MSP430.The vehicle position monitoring system of this paper can be divided into three parts: the first part is the system of GPS positioning, the second part is the GPRS transmission and the third part is the software on monitor PC.the GPS positioning uses the ET-662 module, and the GPRS module uses SIM900A which comes from Simcom Company. This paper chooses TI’s ultralow power consumption mixed signal microcontroller MSP430 as the MCU. In the hardware system, The MSP430 microcontroller works as the main control chip.GPS module gets the information of Moving objects position and sends it to the MSP430 microcontroller. Then MSP430 takes control of GPRS module and sends the information to monitor PC which is online. The software on monitor PC is written by C#, and will automatic calls baidu map API functions to take control of baidu map. The position information of Moving objects will be displayed on computer. So that users can monitor the Moving objects easily.Key word: software on monitor PC; GPS; GPRS; MSP430目录1 引言 (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 (2)2.3.3 GPRS相关技术 (5)2.3.4上位机软件相关技术 (8)2.4 主要技术指标 (8)3 系统总体设计 (9)3.1 总体结构框图 (9)3.2 芯片的选择 (9)3.3.1 GPS模块：ET-662 (9)3.3.2单片机模块:MSP430F196 (9)3.3.3 数据传输模块：SIM900A (10)3.3其他说明 (10)4 硬件电路设计 (11)4.1MSP430单片机电路设计 (11)4.1.1 MSP430单片机介绍 (11)4.1.2MSP430外围电路 (12)4.2 GPS模块电路设计 (14)4.2.1GPS模块介绍 (14)4.2.2GPS模块外围电路 (16)4.3 GPRS模块电路设计 (17)4.3.1 GPRS模块介绍 (17)4.3.2 GPRS模块外围电路 (18)5 软件设计 (22)5.1 软件总述 (22)5.2 单片机MPS430软件设计 (23)5.2.1 单片机读取GPS数据 (23)5.2.2 单片机发送GPS数据 (23)5.3 GPS软件设计 (24)5.4 GPRS软件设计 (24)5.5 PC机软件设计 (24)5.5.1数据的标注 (24)5.5.2数据的存储 (24)5.5.3数据的调用 (24)6 系统的总体组装与调试 (25)6.1系统组装 (25)6.2 实测 (26)7 结束语 (29)致谢................................................................................................... 错误!未定义书签。

基于单片机的GPS定位信息显示系统设计

六.系统调试与实验结果
硬件调试：检查所设计的硬件电路板所有的器件和引脚是否正确。将仿真插头插入单片机插座进行调试，检查各接口是否满足设计的要求。将写入程序的单片机插入硬件电路单片机管座，查看液晶显示器1602显示结果是否符合设计要求。将程序代码经过Keil软件仿真生成的（.hex）文件，用编程器将生成的文件导入单片机 STC89C52中。
三.GPS定位信息显示系统方案设计 GPS全球定位系统简介 GPS信号接收方案选择 GPS接收模块的研究
总体方案的设计
GPS全球定位系统简介
全球定位系统由三部分组成： 1. 地面控制部分，由主控站(负责管理、协调整
个地面控制系统的工作)、地面天线(在主控站的
控制下，向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成。 2. 空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面上。 3. 用户装置部分，主要由GPS接收机和卫星天线组成。系统的结构框图如下图所示：
四、注意事项 1.本 GPS 模块在使用时正面需要面向天空，才能保证信号的良好，如果是反面面向天空，也会有信号只是信号要比正面的时候差一些。 2.模块在冷启动后接上有些客户机时，由于客户机程序不同的原因，显示不出卫星状态，此现象是正常，这时需再稍等片刻待 GPS 定位成功即可
1602液晶显示模块
硬件电路简介
STC89C52简介： STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8 位单片机，采用40引脚双列直插封装方式。引脚图如下图所示。
引脚说明：主电源引脚（2根）： VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源； GND(Pin20)：接地线。外接晶振引脚（2根）： XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端； XTAL2(Pin18)：片内振荡电路的输出端。控制引脚（4根）： RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位； ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号； PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号；

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。

基于单片机的GPS定位系统

摘要GPS技术在军事、通讯、气象、勘探、导航、遥感、大地测量、地球动力以及天文等众多学科领域得到极其广泛的应用，推动了科学技术的迅猛发展，也丰富了人类的科学文化生活。

现在，GPS的外型设计已经转向便携式发展，逐步踏入寻常百姓的生活中。

所以，对GPS的研究具有十分重要的意义。

论文主要研究GPS的定位原理与技术，单片机的编程及其应用，液晶屏的功能及其实现方法。

制作了一套设计方案，以软、硬件相结合的方式完成整个GPS 数据接收和显示的过程。

完成了一台液晶显示的手持式GPS定位接收设备，并能依次显示实时时间及所在地的经纬度。

该定位系统完成后，定位精度能达到15m，所以该装置在测控领域的应用开发中具有一定的实用价值和借鉴价值。

关键词：GPS；卫星；导航；定位ABSTRACTGPS technology an extremely wide range of applications in many fields of military, communications, meteorology, exploration, navigation, remote sensing, geodesy, geodynamic, and astronomy, and promote the rapid development of science and technology, but also rich scientific and cultural life of the human. Now, GPS, lightweight design has turned to a portable development, step by step into the lives of ordinary people. There fore, the GPS has great significance.Thesis principle of GPS positioning technology, microcontroller programming and its application, the function of the LCD screen and its implementation. Produced a design, a combination of hardware and software to complete the entire process GPS data receiver and display. Completed a LCD handheld GPS positioning receiving device, and in order to display real-time time and location of the latitude and longitude. After the completion of the positioning system, the positioning accuracy can reach 15m, so that the device has some practical value in the monitoring and control application development and reference value.Key Words：GPS; Satellite; Navigation; Orientation目录1 GPS概述 (1)1.1 GPS特点 (1)1.2 GPS用途 (1)1.3 全球四大GPS系统 (1)1.4 中国GPS导航系统的发展 (2)1.5 GPS组成概述 (2)1.5.1 空间星座部分 (3)1.5.2 地面监控部分 (4)1.5.3 用户设备部分 (4)1.6 GPS原理 (5)1.6.1 GPS定位方法分类 (6)1.6.2 静态定位和动态定位 (8)1.7 GPS接收定位数据的原理 (10)1.8 TG35—D410模块介绍 (11)2 AT89C51单片机 (13)2.1 主要功能特性 (13)2.2 管脚说明 (13)2.3 振荡器特性 (15)2.4 芯片擦除 (15)2.5 时钟电路 (15)2.6 复位电路 (16)2.7 AT89C51单片机的串口模式 (16)2.7.1 串行端口处于模式0 (17)2.7.2 串行端口处于模式1 (17)2.7.3 串行端口处于模式2 (18)2.7.4 串行端口处于模式3 (19)2.7.5 串行端口的波特率规划 (19)3 TG12864E液晶显示器 (20)3.1 主要的技术参数和性能 (20)3.2 模块的外部接口 (20)3.3 模块的主要硬件构成 (21)3.4 具体指令介绍 (22)3.5 显示步骤 (24)4 GPS定位系统的设计过程 (25)4.1 整体设计 (25)4.2 电路图的设计 (25)4.2.1 GPS接收器部分 (25)4.2.2 LCD部分 (26)4.2.3 电压输入部分 (26)4.3 软件部分 (27)4.3.1 串口通信程序设计 (27)4.3.2 LCD显示程序 (29)4.4 GPS数据包解析 (29)4.5 主体程序架构及完整程序 (31)5 毕业设计总结 (32)5.1 设计体会 (32)5.2 结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录一 (35)附录二 (36)1 GPS概述1.1 GPS特点全球定位系统的主要特点：（1）全球、全天候工作。

基于51单片机的GPS定位系统设计

基于51单片机的GPS定位系统设计
GPS定位系统是一种高精度、高可靠性的定位技术，基于51单
片机的GPS定位系统可以用于车辆、船只、无人机等物体的追踪和
导航。

以下是基于51单片机的GPS定位系统设计的步骤：
1. 硬件设计：
GPS模块：选择一款支持串口通信，输出NMEA协议的GPS模块。

51单片机：选择适当的型号，具备较好的计算和通信能力。

显示模块：可以选择LCD显示屏或OLED显示屏来显示当前的定
位信息。

电源模块：GPS模块和51单片机都需要可靠的电源供应，可以
选择锂电池或干电池。

外部存储模块：为了存储历史定位数据，可以选择SD卡存储模块。

2. 软件设计：
a.串口通信程序：通过串口通信程序从GPS模块接收NMEA协议
的数据。

b.解析程序：解析NMEA协议的数据，并提取相关的定位信息
（经度、纬度、速度、时间等）。

c.定位算法：采用常见的定位算法（如卡尔曼滤波、迭代解算等）来计算当前位置。

d.存储程序：将计算出的位置信息存储到SD卡中。

e.显示程序：利用LCD或OLED显示屏显示当前的定位信息。

3. 系统测试
将系统部署到实际场景中进行测试，记录数据并进行分析。

根据测试结果对系统进行改进和优化，以提高其可靠性和精度。

总之，基于51单片机的GPS定位系统设计需要较高的硬件和软件开发能力，需要深入了解GPS原理、51单片机编程以及相关算法的实现方式。

基于单片机的GPS定位系统设计研究进展

基于单片机的GPS定位系统设计研究进展GPS定位系统是一种利用全球定位系统（GPS）卫星进行定位的技术。

它可以通过接收来自卫星的定位信号，计算出接收器的位置以及相关的信息。

在当今社会，GPS定位系统广泛应用于交通管理、导航仪器、军事设备等领域。

本文将探讨基于单片机的GPS定位系统设计的研究进展。

1. GPS定位系统原理GPS定位系统的基本原理是通过接收至少四颗卫星发出的信号，并计算出信号的传播时间差来确定接收器的位置。

在GPS定位系统中，至少需要接收到4颗卫星的信号才能进行准确的定位和测量。

2. 基于单片机的GPS定位系统设计基于单片机的GPS定位系统设计是将GPS接收器与单片机进行集成，以实现位置定位、导航和数据处理等功能。

单片机作为中央处理单元，负责接收和处理来自GPS模块的信号，并将定位结果通过显示屏或其他输出设备显示出来。

3. 单片机选择与接口设计在设计基于单片机的GPS定位系统时，选择合适的单片机至关重要。

单片机应具备足够的计算和处理能力，支持通信接口和外围设备的连接。

例如，常用的单片机有STM32、Arduino等。

同时，还需要考虑单片机与GPS模块之间的接口设计，确保数据传输的可靠性和稳定性。

4. 电源管理与功耗优化基于单片机的GPS定位系统通常需要考虑电源管理和功耗优化。

由于GPS模块和单片机本身的功耗较高，需要合理设计电源电路，以降低系统的功耗和延长电池寿命。

常见的功耗优化方法包括将GPS模块和单片机设置为低功耗模式、优化代码，以及合理选择电源供应电压等。

5. 数据处理与应用开发基于单片机的GPS定位系统不仅可以实现位置定位功能，还可以进行数据处理和应用开发。

例如，可以根据定位结果进行路径规划和导航功能的开发，将定位数据与地图数据进行关联，以实现更智能的导航功能。

此外，还可以将定位数据传输到云服务器进行存储和分析，以实现更复杂的数据处理和应用开发。

6. 系统可靠性与精度提升在设计基于单片机的GPS定位系统时，系统的可靠性和定位精度是需要考虑的重要因素。

基于单片机的GPS定位系统设计研究综述

基于单片机的GPS定位系统设计研究综述GPS定位系统是一种基于全球卫星定位系统的技术，通过接收卫星发射的信号来确定地理位置。

单片机是一种集成电路，在嵌入式系统中广泛应用。

基于单片机的GPS定位系统设计研究集合了这两种技术，具有较高的实用性和应用价值。

首先，基于单片机的GPS定位系统设计研究需要明确系统的功能需求和设计目标。

这包括确定系统的定位精度要求、功能模块划分、数据处理和通信等方面。

通过明确需求和目标，可以为系统的设计和实现提供明确的指导。

在功能模块划分方面，基于单片机的GPS定位系统通常包括GPS接收模块、数据处理模块和通信模块。

GPS接收模块负责接收卫星发射的信号，并解析和提取定位信息。

数据处理模块对接收到的定位信息进行处理和计算，确定地理位置。

通信模块负责与其他设备或系统进行数据交互，如实时定位数据上传和远程控制等。

为了提高系统的定位精度，设计研究中可以引入增强定位技术。

例如，可以结合惯性导航系统（INS）和地面台站网络等技术，进一步提升定位精度和鲁棒性。

INS可以通过测量加速度和角速度等信息，结合GPS定位结果，对位置进行改进和修正。

地面台站网络可以利用多基站之间的信号时差差分定位算法，消除大气延迟等误差，提高定位的精度和可靠性。

在系统设计过程中，还需要考虑功耗、成本和体积等方面的限制。

单片机作为嵌入式系统的核心，应当能够满足系统的需求，并具有较低的功耗。

此外，成本和体积也是设计中需要考虑的因素，系统需要在满足功能需求的同时，具备一定的经济性和可实现性。

设计研究中还需要关注系统的稳定性和可靠性。

稳定性是指系统在各种环境条件下，如天气变化、信号干扰等情况下的工作表现。

可靠性则是指系统能够持续地提供准确的定位信息，具备良好的工作稳定性和长期使用能力。

为了验证设计研究的有效性，可以进行实验和仿真研究。

通过搭建实验平台，采集实际的GPS定位数据，并进行数据处理和分析，以评估系统的性能和精度。

基于单片机的GPS定位系统

基于单片机的GPS定位系统基于单片机的GPS定位系统随着科技的不断发展，定位系统在各个领域的应用越来越广泛。

基于单片机的GPS定位系统，将单片机技术和GPS技术相结合，具有体积小、功耗低、性能稳定等优点，被广泛应用于智能交通、人员跟踪、车辆监控等领域。

本文将详细介绍基于单片机的GPS定位系统的设计和实现方法。

一、系统概述基于单片机的GPS定位系统主要包括单片机、GPS模块和外部设备等组成部分。

其中，单片机作为主控芯片，负责系统的数据处理和控制信号输出；GPS模块负责接收GPS信号，并提取出位置信息；外部设备包括存储器、显示设备等，用于存储和显示定位信息。

二、GPS模块GPS模块是整个定位系统的核心部分，其性能直接影响到整个系统的精度和稳定性。

选择一款合适的GPS模块对于系统设计至关重要。

目前，市场上主流的GPS模块均支持NMEA-0183协议，该协议规定了GPS接收机与计算机或其他设备之间的通信协议，使得GPS数据能够被单片机等设备读取和处理。

三、单片机单片机是整个系统的控制核心，需要具备处理数据和控制外部设备的能力。

考虑到系统的功耗和性能要求，选择一款具有低功耗、高性能的单片机至关重要。

常用的单片机包括STM32、ARMCortex-M系列等。

四、系统设计基于单片机的GPS定位系统的设计主要包括硬件电路设计和软件程序设计两部分。

硬件电路设计主要包括单片机、GPS模块、外部设备等部分的电路设计。

其中，单片机与GPS模块之间的通信接口需要遵循NMEA-0183协议，同时还需要考虑单片机的电源供电、信号干扰等问题。

软件程序设计主要包括单片机的程序设计和GPS数据的处理。

单片机的程序设计需要根据系统的需求进行编写，包括对外部设备的控制、数据处理等。

GPS数据的处理需要将接收到的GPS数据进行解析，提取出位置信息，并将其存储或传输给外部设备。

五、实现细节在实现基于单片机的GPS定位系统时，需要注意以下几点：1、单片机与GPS模块之间的通信接口需要遵循NMEA-0183协议，否则可能导致数据读取错误。

基于单片机的GPS定位系统设计文献综述

基于单片机的GPS定位系统设计文献综述引言全球定位系统（GPS）是一种基于卫星导航系统的定位技术，旨在确定接收器在全球范围内的准确位置和时间。

由于其高精度和广泛的应用领域，GPS定位技术已成为许多领域的重要组成部分，包括航空航天、交通运输、地质勘测以及智能导航等。

尤其在基于单片机的应用中，GPS定位系统的设计更是具有重要意义。

本文将综述基于单片机的GPS定位系统设计的相关文献，以期为相关领域的研究和开发提供参考。

GPS定位系统的基本原理GPS定位系统基于卫星导航系统，其基本原理是通过接收来自多颗卫星的信号，并通过对信号进行解算和处理，确定接收器的位置信息。

其主要包括以下几个步骤：1.接收卫星信号：GPS接收器通过天线接收来自多颗卫星的信号，包括卫星的位置、时间以及导航数据。

2.信号解算：GPS接收器对接收到的信号进行解算，计算其距离、速度和时间等信息。

3.定位计算：根据接收到的多颗卫星信号和解算结果，通过三角计算法或其他定位算法，计算出接收器的准确位置。

4.数据处理与显示：GPS接收器对定位结果进行处理和显示，以便用户了解接收器的位置和导航信息。

基于单片机的GPS定位系统设计实例1. 硬件设计在基于单片机的GPS定位系统设计中，硬件设计是一个重要的方面。

例如，一些研究通过选择合适的GPS接收器模块、天线和其他外围设备，实现了低成本、小体积和低功耗的GPS 定位系统。

2. 软件设计软件设计是基于单片机的GPS定位系统设计中另一个关键的方面。

一些研究通过编写适当的嵌入式软件，实现了GPS信号的接收、解算和定位计算。

此外，还开发了一些功能强大的软件算法，用于提高定位精度和降低计算复杂度。

3. 定位算法在基于单片机的GPS定位系统设计中，定位算法是一个关键的研究方向。

许多研究使用三角计算法、卡尔曼滤波算法和粒子滤波算法等定位算法，以实现准确的位置计算和跟踪。

4. 数据处理与显示数据处理与显示是基于单片机的GPS定位系统设计中的一个重要环节。

单片机GPS定位系统的设计与应用综述

单片机GPS定位系统的设计与应用综述摘要：单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器、存储器和输入/输出设备的集成电路芯片，广泛应用于各种领域。

而全球定位系统（GPS）则是一种由美国开发的卫星导航系统，可以提供全球范围内的精准定位和导航服务。

本文综述了单片机与GPS技术的结合，介绍了单片机GPS定位系统的设计原理、硬件搭建和应用领域。

一、设计原理单片机GPS定位系统的设计原理基于以下几个关键要素：1. GPS模块：GPS模块是将接收到的卫星信号转换为可供单片机处理的电信号的硬件设备。

它负责从卫星接收GPS信号，并把解码后的数据通过串口或I2C总线传输给单片机进行处理。

2. 单片机：单片机作为整个系统的核心，负责接收GPS模块传输的数据，并进行解析、处理、存储等操作。

它可以根据接收到的GPS数据计算出当前的经纬度、速度、航向等信息。

3. 外围设备：为了增强单片机GPS定位系统的功能，可以添加一些外围设备，比如LCD显示屏、蜂鸣器、SD卡等，以方便数据的显示、存储和报警等功能。

二、硬件搭建单片机GPS定位系统的硬件搭建需要以下几个主要的组成部分：1. GPS模块：选择一款符合需求的GPS模块，可直接通过串口或者I2C总线与单片机进行连接。

2. 单片机：选择一款适合的单片机，常用的有AVR、PIC等系列，根据系统需求选择合适的型号。

3. 外围电路：包括供电电路、晶振电路、通信电路等。

在硬件搭建中需要注意的问题：1. 电源供应稳定：为GPS模块和单片机提供稳定的电源是系统正常运行的关键。

2. 通信接口选择：根据GPS模块的类型选择适当的通信接口，如UART或I2C 等。

3. 接地和屏蔽：在布线时需要注意接地和屏蔽，以提高系统的抗干扰性能。

三、应用领域单片机GPS定位系统广泛应用于以下几个领域：1. 车辆定位与导航：通过安装在车辆上的单片机GPS定位系统，可以实时获取车辆的位置信息，并提供导航功能，方便车辆管理和导航。

基于51单片机的GPS定位系统

摘要全球定位系统(GPS)是由美国国防部开发的一种先进的无线电导航系统。

该系统能够全天候、全方位的为海陆空用户提供连续的、高精度的三维坐标、三维速度和时间等信息。

它所具有的诸多优点是其他导航设备所无法比拟地。

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。

本设计详细介绍了一种成本低又能满足性能使用要求的经济型GPS接收机的设计方案。

此方案基于单片机、GPS模块和1602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；单片机；上位机；LCD1602ABSTRACTGlobal Positioning System(GPS) is the most advanced radio navigation system which was developed by the U.S Department of Defence. The system can be used under any weather conditions, all day long and anywhere on the earth. It can provide land, marine and airborne user with continuous, highly accurate three-dimension position, velocity, time dataetc. It has various advantages that are unexampled other kind of navigation equipment. Now GPS receivers, as a type of advanced equipment on navigation and positioning, have been widely used in both military and civil field.This design introduced in detail one kind of low-cost economy GPS receiver's design proposal which can satisfy the performance operation requirements .This plan is based on single chip computer、GPS and 1602 liquid crystal display monitors, and has realized the GPS signal extraction, the demonstration and the basic keyboard control operation and so on using the C language. By practical measurement, the receiver can achieve GPS information receive and display. It has small size and low cost, can be used in wild adventure tourism, taxi positioning and operations at sea.KEY WORDS:GPS; MCU;PC; LCD1602目录前言 (3)第1章GPS系统简介及设计方案选择 (4)1.1 GPS系统简介 (4)1.1.1 GPS由来及发展 (4)1.1.2 GPS定位基本原理 (4)1.1.3 GPS接收机定位流程 (4)1.1.4 任务的描述 (5)1.2 设计方案选择 (6)1.2.1 方案一 (6)1.2.2方案二 (6)第2章系统硬件设计 (7)2.1单片机 (7)2.2 GPS模块 (7)2.2.1 概述 (12)2.2.2 主要技术参数................................ 错误!未定义书签。

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大学实验室开放项目成果（论文）题目：基于单片机的GPS定位系统摘要全球定位系统（GPS）是美国研发的第二代卫星无线电导航系统。

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。

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。

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。

本文主要研究GPS 的定位原理与技术，单片机的编程及其应用，液晶屏的功能及其实现方法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，本设计在测控领域的应用开发中具有一定的实用价值和借鉴价值。

关键词：GPS定位，液晶显示，单片机AbstractGlobal Positioning System (GPS) is a U.S. research and development of the second generation satellite radio navigation system. Its purpose is worldwide on the ground and air targets for accurate positioning and monitoring. It provides users with a global, all-weather, continuous, real-time, high-precision three-dimensional coordinates, three velocity and time information. With the GPS civilian and cost reduction, has been into people's daily life, many cell phone, PDA and other handheld devices are equipped with GPS. This paper studies the principles and techniques of GPS positioning, microcontroller programming and its application, the function of the LCD screen and its implementation method of the control system is mainly complete to accept data, time display, display longitude, latitude, display and other regular features. This scheme is based on single-chip, GPS module and 12,864 LCD screen and other hardware, and apply the C language implementation of the GPS signal extraction, display and keyboard control basic operations. After practice tests, this receiver can meet the basic GPS receivers and display, you can do small size, high accuracy, continuous navigation, monitoring and control of the design in the field of application development has certain practical value and reference value.Keywords: GPS positioning, LCD, microcontroller目录引言 (4)第一章、GPS系统简介 (5)1.1 GPS系统的定位精度 (5)1.2 GPS系统定位原理 (7)第二章、方案硬件设计 (9)2.1 GPS技术参数 (9)2.2 单片机最小系统 (10)2.3 电源模块 (11)2.4 液晶显示部分 (12)第3章系统软件设计 (14)3.1 程序初始化模块 (14)3.2 软件系统调试 (15)参考文献 (16)附录 (17)引言GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。

20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。

主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

在机械领域GPS则有另外一种含义：产品几何技术规范(Geometrical Product Specifications)-简称GPS。

GPS的前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit)，1958年研制，1964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精确定位的基础。

而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道，该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的1%时也能将其检测出来。

伪随机码的成功运用是GPS得以取得成功的一个重要基础。

海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动态服务，然而系统过于复杂。

由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将2者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局(JPO)领导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。

该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。

最初的GPS计划在美国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。

每个轨道上有8颗卫星，地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。

这样，粗码精度可达100m，精码精度为10m。

由于预算压缩，GPS计划不得不减少卫星发射数量，改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上，然而这一方案使得卫星可靠性得不到保障。

1988年又进行了最后一次修改：21颗工作星和3颗备用星工作在互成60度的6条轨道上。

这也是GPS卫星所使用的工作方式。

第一章、GPS系统简介1.1GPS系统的定位精度GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。

它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。

二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面。

三是用户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组成。

民用的定位精度可达10米内。

GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。

而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到（由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。

GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。

C/A码频率1.023MHz，重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。

而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。

导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。

它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。

导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。

前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。

后两帧共15000b。

导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。

当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。

可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。

然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。

所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。

GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及GPS系统信息，如卫星状况等。

GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。

对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。

GPS接收机对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。

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