最新——基于单片机的GPS定位显示系统

基于单片机的GPS定位显示系统赵倩妮（吉首大学张家界学院，湖南吉首 416000）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，使其成为了迄今最好的导航定位系统。

本文以郑州紫辰科技开发有限公司的ZG-P1121Q GPS接收模块为例，介绍了GPS的通信协议。

讨论了基于单片机的GPS接收系统设计, 提出了对GPS 全球定位系统定位信息的接收以及对各定位参数数据的提取方法，并给出了系统的硬件电路及软件流程图。

通过本设计方法，本系统由单片机控制GPS模块较为精确地计算和显示日期、时间、经度、纬度等卫星信息。

关键词：GPS；ZG-P1121Q；单片机；MGLS-12864Design of Global Positioning System Based onSingle Chip MicrocontrollerZhaoqianni(College of Zhangjiajie,Jishou University,Jishou,Hunan 416000)AbstractThe Global Positioning System is an very importeant part in the information time, which is widely implied in our pratical life. It's the characteristic of perfect performance, high precision and widely impliment that makes it the best navigation positioning system till now. This article has introduced the GPS correspondence agreement taking the ZG-P1121Q GPS sending and receiving moule that provided by the Beijing Techshine Science and Technology Limited Company as an example. And discussed the system design on the base of single chip computer, proposed the method of the GPS system's imformation's receiving and withdrawing of the position parameter data. The article has provided the hardware circtuit and software struct. The system that the single chip computer cotrolling the GPS module can precisely calculate and show the satellite information of date, time, longitude, latitude and so on.Key words：GPS; ZG-P1121Q; Microcontroller; MGLS-12864目录第一章绪论 (4)1.1 课题背景与实际意义 (4)1.2 GPS系统概念组成及其原理 (4)1.3 GPS的作用及其前景 (5)第二章硬件设计 (8)2.1 总体功能介绍 (9)2.1.1 GPS接收板 ........................................................ 错误!未定义书签。

2.1.2单片机的选型2.2 看门狗电路设计 (16)2.3 串口电平转换电路设计 (17)2.4 电源模板设计 (17)2.5 键盘接口与LED显示电路设计 (18)2.5.1可编程键盘/显示接口芯片8279 (19)第三章软件设计 (20)3.1 软件系统设计 (20)3.2电源设计.......................................................................... 错误!未定义书签。

3.3系统电路设计.................................................................. 错误!未定义书签。

第四章调试与结果.................................................................... 错误!未定义书签。

4.1软件调试 (29)4.2系统测试结果 (9)4.3结论 (30)致谢................................................................................................ 错误!未定义书签。

参考文献........................................................................................ 错误!未定义书签。

第一章绪论1.1课题背景与实际意义全球定位系统GPS(Global Positioning System)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。

GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业，基于单片机实现实时时间、经纬度等综合信息显示的设计方法具有重要的意义。

现在利用GPS定位信息显示进行实时导航、定位、授时系统已经被广泛地使用了。

本次课题使用GARMIN公司的GPS25-LVS系列OEM (Original Equipment Manufacturer)接收板及单片机实现GPS实时时间、经纬度等综合信息显示的设计方法。

1.2 GPS系统概念组成及其原理（Global Positioning System）全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

其主要目的是为陆、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，是美国独霸全球战略的重要组成。

经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

全球定位系统由三部分构成：(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。

原理：24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。

考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。

事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。

由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。

为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。

接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。

实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

1.3 GPS的作用及其前景全天候全球卫星定位调度监控中心根据需要可随时了解所有车辆的实时位置，并能在中心的电子地图上准确地显示车辆当时的状态（如速度，运行方向等信息）。

本系统的电子地图采用矢量方式，对任意指定区域的车辆进行查询；可任意放大、缩小、移动电子地图；可进行同屏多窗口显示监控，或将目标锁定在某窗口，自动跟踪等；监控车辆的参数主要为：车辆位置（精确到15米）、运行速度（精确到1公里/小时）、运动方向（精确到1度）及时间信息（精确到1秒）；紧急报警调度监控中心收到车载终端发来的报警信号(如主动紧急报警、非法破坏报警、非法入侵报警、非法移动报警)，系统进行自动分类处理，以声音的方式提示监控人员，同时报警的车辆在地图上以醒目方式显示报警状态和报警地点，并将报警目标的监视级别提升，同时自动记录轨迹。

监控人员可根据报警情况及时进行指挥调度和警情处理。

信息查询中心控制系统具备丰富的、全面的数据信息，可应客户要求，确认客户密码后提供下列服务：1 车辆信息查询：提供车辆的相关信息查询，例如车辆位置及运动状态、车牌号、车型、驾驶员名称、所属单位及通讯联系方式等；2 地理信息查询：提供地图信息、位置标定、道路检索、信息查询，例如沿途主要建筑物、加油站、酒店、火车站、飞机场、公安局、居民区等；4、防劫（防盗）、远程断油断电控制功能该功能突出的特点之一是能最大程度地保护驾驶员的生命财产安全。

当车辆被盗抢时，驾驶员可避免与劫匪正面发生冲突，只要悄悄按下报警开关，或脱险下车后用电话向中心报警，十秒钟左右中心就能收到报警信号（车辆被盗即移动50米时，调度管理中心即可收到报警信号），管理系统根据车辆档案库，显示出报警车辆的各种数据（如编号、车型、车牌、颜色、驾驶员姓名、年龄、性别等），同时，中心的电子地图上能立即显示出报警车辆的位置、速度、运行方向等信息，使车辆和罪犯无处遁形。

调度监控中心经授权后可随时对车辆进行实时监听（需sim卡开通语音功能）和控制（遥控熄火），锁定车辆位置，配合警方快速出动警力，跟踪捕捉罪犯，解救遇险司机，缴回被盗抢的车辆。