基于单片机的GPS定位显示系统
同济大学（软件学院）宋秀萍
天津海运职业学院天津300461
【摘要】GPS系统组成中的三大部分：太空部分、监控部分和用户部分，环环相扣。基于单片机的GPS定位显示系统，对于增强各个部分的联系与衔接起到了很好的作用。本文就单片机的GPS定位显示系统做了初步探究。
【关键词】GPS；单片机；显示系统；定位
中图分类号：TH85文献标识码：A文章编号：
一、前言
GPS定位系统的应用始于美国，近几年对GPS的发展与改进有了很大的进展。我国GPS系统的应用起步稍晚，但是近几年也有长足发展。GPS系统广泛应用于通信、军事以及民用设施。在现有的GPS接收模块GR-87的基础上,利用单片机对GR-87输出的信息(时间、经度、纬度、海拔、速度等)进行提取和处理,通过显示模块显示出来,从而实现实时定位、导航的功能，使得GPS的应用有了更广阔的舞台。
二、GPS系统简介
1、GPS系统组成
GPS系统主要分为三部分:太空部分、监控部分和用户部分。
（1）、太空部分
太空部分包括24颗工作卫星，以55°倾角分布在地球上空20～200km的6个轨道上，运行周期为12恒星时。这样的分布使地球上任何位置的用户在任意时刻都可以同时接收到至少6颗卫星的定位信号，这些卫星则不断的给全球用户发送位置和时间的广播数据。
（2）、监控部分
监控部分由分布在全球的若干个跟踪站组成的监控系统构成，根据其作用的不同，这些跟踪系统又可被分为主控站、监测站和注入站，其中主控站有一个，注入站有三个，监测站有五个。主控站的任务是收集、处理各监测站对GPS的监测数据，从而计算出每个卫星的星历和卫星钟的改正参数。注入站的任务是将主控站计算出来的卫星的星历和卫星钟的改正参数注入到卫星中去。监测站的任
务是对每颗卫星进行监测，并向主控站提供卫星的观测数据
（3）用户部分
用户部分是满足用户定位精度和动态特性要求的接收机，其作用是接收GPS 卫星所发出的无线电信号，并利用这些信号进行导航、定位等工作。用户部分由GPS接收机数据处理软件以及相应的用户设备等组成。
2、GPS定位原理
GPS系统的基本定位原理是利用测距交汇的原理确定点位的。天空中每颗GPS卫星时刻在发布自己的位置和时间数据等信号，用户接收机可以通过测量与每颗卫星的时间延迟来确定与卫星之间的距离，用户接收机每时刻至少可以接收到3颗卫星的信号，因此以每颗卫星为圆心，以测量到的距离为半径，分别画3个圆，它们的交点便是用户的位置。在开发GPS定位系统的过程中，并不需要去关心如何计算坐标数据，这些工作GPS芯片都会自动完成，因此只需要考虑选择合适的芯片即可。
3、GPS的应用
（1）、GPS技术的陆地应。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。GPS技术的海洋应用
（2）、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；远洋渔船的结队航行和作业调度；海洋油气平台的就位和复位测定；海底沉船位置的精确探测；海底管道铺设测量；海岸地球物理勘探；水文测量；海底大地测量控制网的布测；海底地形的精细测量；船运货物失窃报警；净化海洋（如海洋溢油的跟踪报告）；海洋纠纷或海损事故的定点测定；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。
（3）、GPS技术的航空应用。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。
（4）、GPS技术的航天应用。低轨道通讯卫星群的实时轨道测量；卫星入轨和卫星回收的实时点位测量；载入航天器的在轨防护探测；星载GPS的遮掩天体大小和大气参数测量；对地观测卫星的七维状态参数和三维姿态参数测量。
三、GPS接收机工作原理及输出数据格式
1、工作原理
GPS定位技术的基本原理是采用测量学中通用的测距交会方法．GPS接收机在某一时刻接收到4颗以上的GPS卫星信号导航电文,通过变频、放大、滤波等一系列处理过程,实现对GPS卫星信号的跟踪、锁定、测量,从而产生计算位置的数据信息（包括:纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向、卫星状况等),经由I/O口输出串行数据。
2、GPS输出数据格式
GPS输出数据采用ASCII码，按照NMEA-0183格式进行异步串行通信。其基本定义为：波特率4800(默认值)，8bit数据，无奇偶校验，1bit开始位，1bit停止位。GPS输出语句有十余种，GPS Mouse输出的语句有很多，其中$GPGGA定位数据语句是最为常用的语句。在实际应用中，一般只需提取时间和位置信息，并对定位数据的有效性进行验证。
四、采集GPS定位信息的单片机系统设计
1、硬件设计
硬件部分主要由GPS25-LVS接收板、AT89S52单片机、RT1602C字符型液晶显示器等部分组成。AT89S52单片机与MCS-51单片机产品兼容，8K字节系统可编程Flash存储器、结构简单、功能丰富、性价比高。1602字符型液晶，它使用方便，能直接与单片机连接，通过指令编程来实现对数据的读写操作。在RT1602C液晶显示器电路中，V0通过电位器调整对比度。AT89S52单片机的串行口采用TTL电平，而GPS25-LVS的接口引脚5RXD1和引脚4TXD1也采用TTL电平传输串行数据，所以GPS25-LVS的接口引脚5和引脚4可分别直接与单片机的TXD和RXD 引脚相连，无需电平转换。在基于单片机采集与显示GPS定位信息系统的设计中，
使用11.0592MHz的标准石英晶振
2、软件设计方案
本系统软件由4个模块组成。分别是系统初始化模块；信号接收与处理模块；数据显示模块；延时模块。系统初始化模块：在用户对设备加电时，对单片机的硬件端口做初始化操作；对GPSOEM板初始化；对液晶显示模块做初始化操作：设置显示模式为16字×2行；将定位数据指针指向80H，即屏幕第0行第1列；显示屏清屏；开显示屏和设置光标；显示光标移动设置。信号接收与处理模块：该模块的功能是使单片机的串口接收从GPS OEM板发送来的GPS定位数据，做如下操作：判断接收的字符是否是“$”字符；如果是则将记录标志位置1；然后再接收信息内容，在收到“*”字符ASCII码后再接收两个字节结束接收,然后根据语句标识区分出信息类别以对收到ASCII码进行处理显示。数据显示模块：负责将有用的定位信息数据显示在指定位置。延时模块：设置对单片机的更新时间为8秒。
五、试验及精度分析
根据上述设计制作了一台基于单片机采集与显示GPS定位信息实验测量仪，电路连接好后将GPS Mouse伸出实验室窗外固定好，以便能够接收到卫星信号液晶显示器右下角显示的是GPS定位指示,“1”表示无差分定位，GPS Mouse正常工作（本文所用的GPS液晶显示器中的“（BJ）”表示北京时间而不是格林尼治时间，在比例尺为1：25000的武汉市区某军用地图,一般的交通地图、旅游地图等没有经纬度和等高线）上找到上述固定GPS Mouse的测试点，得到该测试点的经纬度和高度坐标分别为：30°37.6430',114°17.1600'和20.5m，比较2组数据关系，测量的经纬度误差小于0.1°，高度误差值为 3.9m，在本设计所用的GPS Mouse位置精度范围内，说明本系统测试的数据符合精度要求。
六、结束语
基于单片机的GPS定位系统，是GPS定位系统的基础上的发展与革新。基于单片机的GPS定位系统，是在采集GPS定位信息的的基础上设计出的单片机系统。在硬件设计与软件设计上都有更高的要求，并通过试验及精度分析都有很好的效果。
参考文献
[1]赵志礼,孟庆辉,张松涛，等.基于单片机的GPS定位信息处理[J]电子测试,2009.
[2]万映辉,邸晓奕,张水平.基于NDIS的网络嗅探器的设计与实现[J].计算机工程,2004,
[3]李光飞.GPS定位信息的单片机控制显示系统[J].微计算机信息，2004.
基于单片机的GPS定位显示系统
作者：宋秀萍
作者单位：同济大学（软件学院），天津海运职业学院
刊名：
城市建设理论研究（电子版）
英文刊名：ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu
年，卷(期)：2013(23)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/4f6382749.html,/Periodical_csjsllyj2013232461.aspx
GPS定位信息显示系统毕业论文 目录 第1章 GPS简介及基本理论 (1) 1.1 关于GPS的概述 (1) 1.2 GPS的组成 (3) 1.3 GPS信号结构 (6) 第2章方案论证 (8) 2.1 单片机的选择 (8) 2.1.1 AT89C51 (8) 2.1.2 AT8051 (8) 2.2 显示器的选择 (9) 2.2.1 LED动态显示扫描方式 (9) 2.2.2 LED静态显示扫描方式 (10) 2.3 GPS接收板的选择 (10) 第3章硬件电路设计 (11) 3.1 单片机最小系统介绍 (12) 3.1.1 所用单片机引脚介绍 (12) 3.1.2 复位电路 (14) 3.1.3 时钟电路 (15) 3.2 显示电路 (16) 3.2.1 LED显示器结构 (16) 3.2.2 LED显示器工作原理 (17) 2.2.3 LED显示器驱动电路 (17) 3.3 GPS模块与处理器接口电路 (18) 3.4 存储器电路 (19) 3.5 GPS模块串口电路 (20) 3.6 电源电路 (22)
第4章软件部分设计 (23) 4.1 GPS25-LVS的信息输出格式 (23) 4.2 主程序设计 (24) 4.3 单片机的信息接收处理 (26) 总结 (28) 致谢............................................... 错误!未定义书签。参考文献 (29) 附录1：总图 (31) 附录2：部分源程序 (32)
第1章 GPS简介及基本理论 1.1 关于GPS的概述 GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Position 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。 自古以来，人类就致力于定位和导航的研究工作。1957年10月世界上第一颗卫星发射成功之后，利用卫星惊醒定位和导航的研究工作提到了议事日程。1958年底，美国海军武器试验室委托霍布金斯大学应用物理实验室研究美国军用舰艇导航服务的卫星系统，即海军导航卫星系统（Navy Navigation Satellite System—NNSS）。这个系统中，卫星的轨道通过地极，所以又称为子午仪卫星导航系统(Transit)。1964年1月用于北极星核潜艇的导航定位研究成功，并逐步用于各种军舰的导航定位。1967年7月，经美国政府批准，对其广播星历解密，并提供民用，为远洋船舶导航和海上定位服务。由此显示出了卫星定位的巨大潜力。尽管子午仪卫星导航系统已得到广泛应用，并显示出巨大的优越性，但是，这系统再实际应用方面却存在十分严重的缺陷。改系统是由5－6个卫星组成的导航网。卫星运行高度较低（平均约1000km），运行周期为107分钟。对同一个卫星每天通过次数最多为13次。由于采用多普勒定位原理，一台接收机一般需要观测15次合格的卫星通过，才能达到±10M的单点定位精度，再全球围，它给出的定位信息只能是全天候的连续二维坐标——经度和纬度，不能给出高程。这种系统，一方面由于所需的观测时间较长，不能给用户，尤其是高动态用户（如：飞机、车辆等）提供实时和导航服务；另一方面，由于卫星导航较低，受大气影响严重，定位精度的提高受到限制，因而限制了高动态用户和高精度用户的使用。对舰船而言，利用这个系统只能对惯性导航系统和其他无限电导航系统进行连续的精确修正，它的作用远不能满足全球实时定位
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
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
Abstract Global 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
第一章51单片机概述....................................................................................................... - 1 - 1.1 单片机概述............................................................................................................. - 1 - 1.2 51单片机系统的结构组成及性能 .................................................................. - 1 - 1.2.1 结构组成...................................................................................................... - 1 - 1.2.2 80C51单片机引脚介绍........................................................................... - 2 - 1.2.3 单片机主要部件功能............................................................................... - 3 - 1.3 8255芯片介绍....................................................................................................... - 4 - 1.3.1 工作原理...................................................................................................... - 5 - 1.3.2 工作方式...................................................................................................... - 5 - 1.4 8250芯片介绍....................................................................................................... - 6 - 1.5 LCD液晶显示器介绍 ......................................................................................... - 6 - 第二章GPS定位系统简介.............................................................................................. - 7 - 2.1 GPS定位系统的发展.......................................................................................... - 7 - 2.2 GPS定位系统的基本原理................................................................................. - 7 - 2.3 GPS模块的主要技术参数................................................................................. - 8 - 2.4 GPS定位系统的组成部分................................................................................. - 8 - 2.5 GPS定位的流程................................................................................................... - 9 - 2.6 GPS定位系统的特点.......................................................................................... - 9 - 第三章硬件连接电路...................................................................................................... - 11 - 3.1 电路设计要求与目的 ........................................................................................ - 11 - 3.2 电路设计原理...................................................................................................... - 11 - 3.3 GPS与单片机、LCD的电路连接 ................................................................ - 12 - 第四章软件设计............................................................................................................... - 13 - 4.1 系统工作流程...................................................................................................... - 13 - 4.2 软件的设计........................................................................................................... - 13 - 4.2.1 程序框图.................................................................................................... - 13 - 4.2.2 实验连线.................................................................................................... - 15 - 4.2.3 运行实验程序GPS.ASM ...................................................................... - 15 - 4.3 数据显示与分析 ................................................................................................. - 17 -
GPS导航定位原理以及定位解算算法 全球定位系统（GPS）是英文Global POSitiOning SyStem 的字头缩写词的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。 GPS用户部分的核心是GPS接收机。其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导 航数据解码等工作。导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算；根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差（主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差）等各种实时误差的计算, 并将其从伪距中消除；根据上述结果进行接收机PVT （位置、速度、时间）的解算；对各精 度因子（DoP）进行实时计算和监测以确定定位解的精度。 本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分，基带信号处理部分可参看有关资料。本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪，对伪距进行了计算，并对导航数据进行了解码工作。 1 地球坐标系简述 要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系，地球表面的GPS接收机的位置是相 对于地球而言的。因此，要描述GPS接收机的位置，需要采用固联于地球上随同地球转动 的坐标系、即地球坐标系作为参照系。 地球坐标系有两种几何表达形式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点（即0经度方向），Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系（即指向东经90 度方向）。 地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转 轴重合。地球表面任意一点的大地纬度为过该点之椭球法线与椭球赤道面的夹角φ经度 为该点所在之椭球子午面与格林威治大地子午面之间的夹角λ,该点的高度h为该点沿椭 球法线至椭球面的距离。设地球表面任意一点P在地球直角坐标系内表达为P（ X，y，Z ），在地球大地坐标系内表达为P （φλ，h）。则两者互换关系为：大地坐标系变为直角坐标 系： (1)
全球四大卫星定位系统 一．GPS系统（美国） 二．北斗系统（中国） 三．GLONASS系统（俄罗斯） 四．伽利略卫星导航系统（欧盟） GPS系统（美国） GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近200亿美元，于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。GPS利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。 GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。 （1）空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。 （2）控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。 （3）用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。 主要功能： 导航 测量 授时
标准：全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys 种类： GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。 北斗卫星导航系统 中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System， 统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。 段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户 度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 系统构成 北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨 道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，
中文摘要 GPS定位系统在人们的日常生活中已被广泛使用，已然成为人们生活中的重要组成部分。因其具有定位精度高、价格低廉、适用性强等特点，在许多领域都占有主导地位。本次设计将介绍一种简易GPS卫星定位显示系统，GPS模块采用ublox 公司旗下的NEO-6M模块，同时主控MCU采用51单片机STC89C52，显示屏幕采 用常见的LCD-12864液晶屏，通过对单片机串口接收到的GPS数据包进行解析并显示在12864液晶上，实现实时地理位置信息的采集与显示。同时采用电池供电以实现体积小巧、携带方便。 关键词：GPS定位；STC89C52 NEO-6M；LCD-12864； 第一章绪论 1.1 课题背景及意义 GPS全球卫星导航系统在军事，商用，民用上都具有广阔的领域，现在应用GPS 的产品已经随处可见，比如常见的汽车导航仪，GPS测距测亩仪，GPS定位追踪搜救系统等等，虽然这些功能都比较强大，但差不多都是应用在特定的领域，结合其他的功能模块一起设计使用的，而且仪器价格高，而且对于需要简单定位功能来说没有必要那么复杂。所以在这种情况下，本次设计的定位显示系统满基本的GPS的定位系统的需求。 1.2 课题研究的目标和任务 本次设计的主要任务是通过单片机与GPS模块进行通信，解析出NEMA-0183语句并提取需要的经纬度、时间日期在12864液晶上进行显示。在此次设计过程中，主要熟悉所选用的GPS接收模块的性能指标，接收并解析它所输出的数据包，用 C语言编写相关单片机控制和解析程序，并在液晶显示器成功的显示相关的信息。 第二章 GPS定位信息显示系统方案设计 2.1 全球GPS卫星导航系统系统简介 GPS卫星到现在为止已经设计了三代，第一代为实验卫星，一共发射了11颗卫星，设计的寿命是5年，现在已经停止工作了。第二代称之为工作卫星，一共发射了28颗，寿命是7.5年，从1989年开始发射到1994年上半年发射完成。第三代卫星尚在设计中计划20颗，用来取代第二代提高并改善卫星定位系统。GPS 卫星定位系统给民用开放的定位精度是10米，对外提供了地精度的卫星信号，如果发生战争将随时关闭对某个地区的服务。 欧盟Galile卫星导航计划，该系统由30颗高轨道卫星组成，卫星将给用户提供精准的定位时间和误差不超过1米的定位精度，面对的困难：“Galile系统” 的开发成本高达30亿欧元，还有美国政府的极力反对也推迟了“伽利略”计划的进行。 俄罗斯GLONASS：与GPS导航系统类似是俄罗斯以空间为基础的无线电导航系统，于20世纪70年代开始启动 GLONASS计划，1996年完成24颗卫星的布局，卫星具备完全工作能力，不过由于经济原因现在天空中的GLONASS卫星仅为8颗。 中国北斗系统：我国的北斗是是自主研发独立运行的全球卫星导航系统，在2003年完成了区域导航的测试系统，然后开始构建全球范围的北斗卫星导航系统，在2012年开始为亚太大部分地区提供服务，并计划在2020年搭建完成全球卫星导
汽车GPS定位系统 设计方案
南京长途客运总公司汽车GPS定位/记录仪 系统建设方案 J T-O M R O N 目录
第一章前 言 (1) 第二章系统总体设计 (3) 第三章系统总体设计方案………………………………… (11) 第四章监控管理系统设计方案……………………………… (14) 第五章系统建设方案………………………………………… (19)
第一章前言 随着经济的高速发展,车辆已经成为了一种非常重要的交通工具,它已成为了企业业务和私人生活中的一部分。客运行业是各省市地区的重要经济形式,随着交通运输行业之间的竞争不断加剧,带来了诸多的交通和管理问题,因此运输企业采取种种措施来监控和保护车辆日常运作。但在车辆实际的运作中,有时出现车辆被盗、司机来公车干私活、司机未按规定的路线行驶、企业无法高速快效的进行车辆调度等等问题,而过去运输企业对车辆采取的种种措施已经往往只能起到事后补救的作用。因此企业产生了对车辆进行实时监控和管理的需求。如何运用现代化管理手段合理调度、提高车队的使用效率、降低事故的发生,已成为一个迫切需要解决的课题摆到了运输行业各企业的面前。 对于客运企业来说,主要想实现对车辆进行跟踪、调度、管理和对车辆和司机进行安全保障等需要,一般有如下的需求: ●当出现被盗情况时,即时发现和制止盗窃行为。 ●随时了解到自己的车辆所在地点。 ●怎么才能有效的监控车辆在途中的运营情况。 ●怎样控制票款的流失。 ●更有效的监控业务的执行情况。
●司机是否按公司的规章行车。 ●对车辆的营运历史进行有效管理。 ●更有效的提高车辆的调度。 ●车辆是否在制定的路线和制定的区域行驶。 ●在行车过程中,当出现异常情况时,能随时随地获得帮助。 针对上述问题,我们依靠自身成熟的技术,同时借鉴国内外成功的经验,现已在ITS(智能交通系统)领域中率先迈出了坚实的一步,取得了重大进展,公司研发、生产的GPS车载记录仪是一项引进国外最新科技成果、融全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、全球移动通信系统(GSM)以及计算机数据处理技术和现代数据通讯技术于一体的尖端高科技项目,设计成具有卫星定位、数字通讯、调度管理、防劫防盗、报警等多功能的高科技综合信息管理系统,为用户提供最佳的管理手段,增强行业的竞争能力,同时也能为用户带来显著的社会效益和经济效益。在中国一些大中城市也越来越多地成为运输行业的常规配置,是城市交通现代化管理的必然趋势。
简单对比全球四大卫星导航系统 2011年12月27日，对于中国的高精度测绘定位领域来说是一个不平凡的日子，中国北斗卫星导航系统(CNSS)正式向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务，这是世界上第三个投入运行的卫星导航系统。 在此之前，美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)早在上世纪90年代就已经建成并投入运行。与此同时，欧盟也在打造自己的卫星导航系统——“伽利略”计划。 那么，这四大卫星导航系统之间到底有着怎么样的区别和联系呢？下面，就让我们来逐个分析一下，通过四大卫星导航系统的优劣分析，给大家一个较为明显的概念。 四大卫星导航系统各有优势，详情如下： GPS：成熟 GPS，作为大家最为熟悉的定位导航系统，她最大的特点就是技术方面最为成熟。 美国“全球定位系统”（GPS），是目前世界上应用最广泛、也是技术最成熟的导航定位系统。GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星。1994年3月，由24颗卫
星组成的导航“星座”部署完毕，标志着GPS正式建成。 中国北斗：互动开放 北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。目前市面上定位导航仪器公司如国外的天宝、拓普康，国内的华测导航等都已支持北斗卫星导航定位系统。 欧盟伽利略：精准 伽利略定位系统是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS”之称。伽利略定位系统总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外，还有2个地面控制中心。 俄罗斯格洛纳斯：抗干扰能力强 早在美苏冷战时期，美国和苏联就各项技术特别是空间技术方面争锋相对，在美国GPS技术遍布全国的同时，苏联也没闲着，一直忙于研发自己的全球导航定位系统。俄罗斯的这套格洛纳斯系统便是其不断努力的结果。格洛纳斯由24颗卫星组成，也是由军方负责研制和控制的军民两用导航定
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-12864
Design of Global Positioning System Based on Single Chip Microcontroller Zhaoqianni (College of Zhangjiajie,Jishou University,Jishou,Hunan 416000) Abstract The 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
本科毕业设计（论文） 题目基于单片机的GPS定位 系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
全球四大卫星导航系统 美国GPS系统 目前世界使用最多的全球卫星导航定位系统是美国的GPS系统。它是世界上第一个成熟、可供全民使用的全球卫星定位导航系统。该系统由28颗中高轨道卫星组成，其中4颗为备用星，均匀分布在距离地面约20000千米的6个倾斜轨道上。 俄罗斯格洛纳斯系统 格洛纳斯是前苏联国防部于20世纪80年代初开始建设的全球卫星导航系统，从某种意义上来说是冷战的产物。该系统耗资30多亿美元，于1995年投入使用，现在由俄罗斯联邦航天局管理。格洛纳斯是继GPS之后第2个军民两用的全球卫星导航系统。 欧洲伽利略系统 伽利略系统是欧空局与欧盟在1999年合作启动的，该系统民用信号精度最高可达1米。 计划中的伽利略系统由30颗卫星组成。2005年12月28日，首颗实验卫星Glove-A发射成功，第2颗实验卫星Glove-B在2007年4月27日由俄罗斯联盟号运载火箭于哈萨克斯坦的拜科努尔基地发射升空。 中国北斗系统 北斗全球卫星定位导航系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，提供开放服务和授权服务两种模式。根据系统建设总体规划，2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 2011年4月10日，我国成功发射第八颗北斗导航卫星，标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建设完成，我国自主卫星导航系统建设进入新的发展阶段。从当初的“最高机密”，到今日向民用市场推广，北斗计划已经走过了20多年。曾经的主力科学家已经成了白发苍苍的院士，北斗系统的理论创始人也已经故去。4月10日4时47分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。这是一颗倾斜地球同步轨道卫星。这颗卫星将与2010年发射的5颗导航卫星共同组成“3+3”基本系统(即3颗GEO卫星加上3颗IGSO卫星)，经一段时间在轨验证和系统联调后，将具备向我国大部分地区提供初始服务条件。今明两年，我国还将陆续发射多颗组网导航卫星，完成北斗区域卫星导航系统建设，满足测绘、渔业、交通运输、气象、电信、水利等行业，以及大众用户的应用需求。 中国卫星导航系统管理办公室负责人冉承其介绍，目前，北斗卫星导航系统正按照“三步走”发展战略稳步推进第一步，2003年建成北斗导航试验系统。系统由三颗地球同步静止轨道卫星和地面系统组成，可为我国及周边地区的中、低动态用户提供定位、短报文通信和授时服务，已应用于水利、渔业、交通、救援等国民经济领域，经济和社会效益显著。第二步，2012年左右，将建成由10余颗卫星组成的北斗区域卫星导航系统，具备覆盖亚太地区的服务能力，采用无源定位体制，具有定位、导航、授时以及短报文通信功能。第三步，2020年左右，建成由30余颗卫星组成，覆盖全球的北斗全球卫星导航系统，系统性能达到同期国际先进水平。 北斗卫星导航系统除了能够提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，还保留了北斗卫星导航试验系统的短报文通信、差分服务和完好性服务特色，是我国经济社会发展不可或缺的重大空间信息基础设施。
GPS与导航的区别 GPS与导航是两个不同的概念,GPS可以说是一种技术，而导航则是利用这种技术而创造出来的一种产品；所以说导航是在GPS的基础上发展起来的。GPS其实就是一些经纬度和海拔高度的数据信息，对于绝大部分终端用户来说即使知道了也没多少实际作用；导航就不一样了，只要您打开导航系统，并确定了您要去的目的地，导航系统便会自动完成行驶路径的规划，并配合专业文字及语言报读信息引导您安全快捷到达您的目的地。简单地说，导航就是“带路人”，而且这个“带路人”的道路数据非常庞大，天目领航导航系统现在的电子地图覆盖范围已经超过市面上其他任何一种导航产品的地图覆盖范围，达到了一千二百多个城市的具体地图数据（地图具体覆盖范围请转到主营产品里了解）。四、GPS防盗和GPS导航 GPS防盗是利用GPS全球卫星定位技术来实现远程追踪防盗的，属于较早期的GPS产品；而GPS导航则是利用GPS技术并配合电子地图来实现智能导航功能的，属于高新GPS产品；所以两者不是同一个概念，作用当然也不同。但现在仍有一部分人一听到GPS就以为是防盗的，要知道装了GPS防盗的客户一旦去到生疏城市就不很清楚自己行驶在什么地方，也不很清楚要怎样才能更快到达目的地，想知道自己的位置还要打电话到监控服务中心咨询；但有了GPS导航系统以上的问题就全迎刃而解了，不但能让您对自己正行驶的地理位置了如指掌，更能指引您轻松快捷到达您想去的目的地。当然，GPS导航不具备GPS防盗的防盗功能，而
GPS防盗也不具备GPS导航的导航功能，这就是两者的区别。为保证GPS正常工作必须外接GPS天线。室外定位时，首先要远离高层建筑物或上方有遮挡的地方(如立交桥下)，某些特殊地方由于有辐射等干扰信号的原因，会出现盲区无法定位。如在某地无法定位，请移动到十几米外。所以永盛杰导航仪的说明书才会讲搜星的时候最好到空旷地带，这样比较快。
目录 一、系统整体概述 (2) （一）主要内容 (2) （二）系统方案的总体设计 (2) 二、硬件设计 (3) （一）硬件总体结构框图 (3) （二）单片机的介绍 (3) 1.STC89C52的简介 (3) 2.STC89C52引脚图 (4) （三）GPS（UBLOX NEO 6M）模块介绍 (4) 1. UBLOX NEO 6M简介 (4) 2. UBLOX NEO 6M性能和管脚定义 (5) （四）LCD(12864)模块介绍 (5) 1. LCD(12864)简介 (5) 2.LCD(12864)引脚介绍 (5) 3.LCD(12864)操作时序 (6) （五）硬件电路PCB板的绘制 (6) 1. 原理图的绘制 (6) 2. PCB板的绘制 (7) 3. 实际硬件电路 (8) 三、软件设计 (8) （一）软件设计思路 (8) （二）模块化软件设计 (9) 1. GPS接收模块设计 (9) 2. 单片机模块设计 (10) 3. 显示模块设计 (11) 四、系统调试与结果 (13) （一）硬件调试 (13) （二）软件调试 (13) （三）设计结果 (14) 五、总结 (16) 参考文献 (17) 附录 (18)
一、系统整体概述 （一）主要内容 在学习C51系列单片机和GPS定位原理以及GPS相关知识的理论知识基础上，我们需要在种类繁多的单片机和GPS类型中选择合适的单片机和GPS模块，GPS模块的作用是用来接收卫星信号然后提取相应的信息，单片机作为本次设计系统的控制核心，对GPS模块接收到的信息进行处理，然后用液晶显示屏实时显示预设的数据信息。 系统的具体实现主要由软硬件设计结合完成。硬件设计核心是单片机最小系统的设计，然后在最小系统的基础上设计本次设计所需的外围电路，借助成品GPS模块，完成硬件电路的焊接，该设计硬件电路设计并不复杂，而且体积小便于携带。软件设计的核心内容是实现GPS模块与单片机的通信进而完成系统设计的要求，因为模块化设计具有功能清晰、调试方便等优点，而且在不同平台上移植方便，所以这次设计的思路是采用模块化设计，整个软件开发环境用Keil 软件，采用C语言编程，硬件则为使用Altium Designer。 （二）系统方案的总体设计 本次设计的目标是要在单片机的基础上完成GPS定位信息显示系统设计。根据设计预设的要求，我们设计是以单片机为控制核心，控制GPS接收模块，最后利用液晶显示设备就可以实现系统设计目标。 市场上单片机种类很多，C51系列单片机，STM系列单片机等等。通过考虑单片机的普适性、所具备的功能、具体I/0口的性能以及价格是否经济实用等因素，本次设计采用C51系列单片机。系统整体是由硬件设计和软件设计两部分设计而成，采用C51系列单片机、GPS定位模块、LCD液晶显示模块设计而成。硬件设计主要由单片机（STC89C52）、GPS模块（UBLOX NEO 6M）、LCD12864液晶显示模块等组成；接收GPS模块传送的数据信息是软件设计的重点，进而获得当前所处位置的经纬度、航向和海拔等信息。