基于单片机的GPS定位仪的设计

基于单片机的GPS定位仪的设计

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。就功能而言，GPS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。

本设计是基于AT89S52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LCD1602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。

目录

1 引言 (1)

1.1GPS技术的应用 (1)

2 方案选择 (2)

2.1方案一 (2)

2.2方案二 (2)

3硬件设计 (4)

3.1系统总体结构图 (4)

3.2各模块设计 (4)

3.2.1 单片机引脚连接电路 (4)

3.2.2 LCD显示电路 (5)

3.2.3 LM7805稳压电路 (6)

3.2.4 GPS接收模块 (7)

4 软件设计 (8)

4.1程序流程图 (8)

4.2单片机串行通信 (8)

4.3GPS接收语句设计 (9)

4.4LCD1602流程图 (11)

5系统调试 (13)

5.1单片机下载口调试 (13)

5.2LCD1602调试 (13)

5.3GPS定位坐标调试 (14)

5.4LM7805供电部分调试 (15)

6总结 (17)

1 引言

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。陆地、海洋和空间的广大用户，只要持有一种能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收机，就可以全天时、全天候和全球性地测量运动载体的七维状态参数和三维状态参数。其用途之广，影响之大，是任何其他无线电接收设备望尘莫及的。不仅如此，GPS卫星的入轨运行，还为大地测量学、地球动力学、地球物理学、天体力学、载人航天学、全球海洋学和全球气象学提供了一种高精度、全天时、全天候的测量新技术。纵观现状，GPS 技术有下述用途。

1.1 GPS技术的应用

各种车辆的行驶状态监控；旅游者或旅游车的景点导游；应急车辆（如公安、急救车等）的快速引导行驶；高精度时间比对和频率控制；大气物理观测；地球物理资源勘探；工程建设的施工放样测量；大型建筑和煤气田的沉降检测；板内运动状态和地壳形变测量；陆地以及海洋大地测量基准的测定；工程、区域、国家等各种类型大地测量控制网的测量和建设；请求救援在途实时报告；引导盲人行走；平整路面的实时监控，精细农业。

远洋船舶的最佳航线测定；远洋船队在途中航行的实时调度和监测；内河船只的实时调度和自主导航测量；海洋救援的搜索和定点测量；海底管道铺设测量；海岸地球物理勘探；水文测量；浮筒抛设和暗礁爆破等海洋工程的精确定位；港口交通管制；海洋灾难检测。

民航飞机的在途自主导航；飞机精密着陆；飞机空中加油控制；飞机编队飞行的安全保护；航空援救的搜索和定点测量；机载地球物理勘探；飞机探测灾区大小和标定测量；摄影和遥感飞机的七维状态参数和三维姿态参数测量。

由此可见GPS技术已经延伸到各个领域的方方面面，本文的主要目的是在GPS和单片机的理论和知识上，选用意法半导体公司的AT89S52提取GPS模块的接收数据并由1602液晶显示接收数据。在此设计过程中，主要熟悉GS-91U7 GPS 模块各性能指标，结合单片机串行通信知识能实现对GPS接收到的卫星信息进行提取，而后在1602液晶显示平台上选择性的显示数据。

2 方案选择

2.1方案一

主要芯片器件：

GPS ，GPS-OEM 板；单片机，AT89S54；键盘模块；液晶LCD1602；电平转换MAX232；外置ROM 等。

图2-1硬件结构图

OEM 模块通过电平转换MAX232与AT89S54进行串行通信，其中GPS 传入单片机的为GPRMC 格式的语句，需要在单片机中进行数据拆分等操作。将取得的GPS 数据发送到单片机中进行处理，通过键盘模块的按键控制，单片机判断后进行操作，或将数据存储到外置rom 中，在此期间，LCD1602始终显示当前位置的经纬度。

方案一特点：

(1) OEM 板军用板，精确度高，是集成模块，易于携带。

(2) 键盘模块按键多，使用功能强大，可以实现多种功能。

(3) AT89S54内存大，方便使用大程序。

(4) 外置ROM ，便于存储数据以及调用。

(5) GPS-OEM 板需经过电平转化MAX232才可与单片机通信。并且OEM 成本高，性价

比一般。

(6) AT89S54非常用芯片，不易获取。

(7) 使用外置ROM 需要占用至少8个数据口，如图2.1所示，需要对某个数据口进

行分时复用。加大了电路复杂性。

(8) 整个电路硬件多，布局难。

2.2方案二

GPS OEM 键盘模块 AT89S54

MAX232 LCD1602 外置ROM

主要芯片器件：

GPS，GS-91U7；单片机，AT89S52；3个按键；液晶LCD1602等

GS-91U7

LCD1602

AT89S52

按键

图2-2硬件结构图

GS-91U7模块与单片机AT89S52直接可以进行串行通信，其中GPS传入单片机的为GPRMC格式的语句，需要在单片机中进行数据拆分等操作。将取得的GPS数据发送到单片机中进行处理，通过按键控制，单片机判断后进行操作，在此期间，LCD1602始终显示当前位置的经纬度。

方案二特点：

(1)电路硬件少，结构简单易懂。

(2)GS-91U7成本低，性价比高。

(3)AT89S52流行，内存足够使用。

(4)数据口刚好够用。

(5)结构简单，硬件及软件功能有一定的局限性。

最终选择了方案二，理由如下：

1.GPS选择GS-91U7，它可以满足课题要求，并且其性价比高，而且不需要

电平转换。

2.课题按键功能的实现不需要键盘模块，只需4~6个按键即可。

3.AT89S52内存足够用

4.虽然缺少了外置ROM，但减少了分时复用的麻烦。

5.方案二的I/O口分配合理。