DOC《摘要》

25 引言 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. 全球定位系统(Global Positioning System 简称GPS)是美国第二代军用导航系统,可实现全球范围内的实时导航和定位.GPS由太空卫星、地面控制系统、用户设备三个部分组成. 太空卫星共有27颗,24颗运行,3颗备用.24颗可操作的工作卫星以55°的倾角分布在地球上空20~200KM的6个轨道面上.这些卫星轨道上的分布状态使地球上的任何位置在任意时候都可以同时收到至少6颗卫星的定位信息,这些卫星则不断地给全球用户发送位置和时间的广播数据. 地面控制系统主要作用有:根据监控系统对GPS的观测数据计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等,并将这些数据注入到卫星中去;

对卫星进行控制,对卫星进行发布指令;

接收卫星信号,监测卫星状态等. 用户设备用于接收GPS卫星所发出的信号,利用这些信号进行导航定位等工作. GPS系统的基本定位原理是:每颗GPS卫星时刻发布其位置和时间数据信号,用户接收机可以测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟,根据信号传输的速度可以计算出接收机到不同卫星的距离.同时收集至少4颗卫星的数据时,就可以算出三维坐标、速度和时间. 由于GPS具有全球覆盖以及精度高、定位速度快、实时性好、抗干扰能力强等特点,近年来在国内外得到了广泛的应用,在各个领域发挥了极大的作用,已成为了信息时代不可以或缺的一部分. 本文的主要目的是在GPS和单片机的理论和知识上,选用Atmel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GR-87 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并且利用语音芯片ISD1730进行播报音. 方案选择 方案一 主要芯片器件: GPS,GPS-OEM板;

单片机,AT89S54;

语音芯片,ISD1730;

键盘模块;

液晶LCD1602;

电平转换MAX232;

外置ROM等. 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,或将已得的经纬度通过ISD1730语音模块播报出,再次期间,LCD1602始终显示当前位置的经纬度. 方案一特点: OEM板军用板,精确度高,是集成模块,易于携带. 键盘模块按键多,使用功能强大,可以实现多种功能. AT89S54内存大,方便使用大程序. 外置ROM,便于存储数据以及调用. 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. AT89S54非常用芯片,不易获取. 使用外置ROM需要占用至少8个数据口,如图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. 整个电路硬件多,布局难. 方案二 主要芯片器件: GPS,GR-87;

单片机,AT89S52;

语音芯片,ISD1730;

3个按键;

液晶LCD1602等GR-87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,例如将已得的经纬度通过ISD1730语音模块播报出,并在特殊的经纬度范围内播报地址信息,在此期间,LCD1602始终显示当前位置的经纬度. 方案二特点: 电路硬件少,结构简单易懂. GR-87成本低,性价比高. AT89S52流行,内存8K足够使用. 数据口刚好够用. 结构简单,硬件及软件功能有一定的局限性. GR-87以及接线不方便携带. 最终选择了方案二,理由如下: GPS选择GR-87,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. 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. AT89S52内存足够用,不用再定做AT89S54 虽然缺少了外置ROM,但减少了分时复用的麻烦. 方案二的I/O口分配合理. 硬件设计 系统总体结构图 系统总结构图如图3.1所示,其中,单片机P1.0~P1.3口进行按键控制,GR87与单片机串行通信,单片机的TXD连接GR-87的RXD1,GR-87的RXD2口闲置.LCD经上拉电阻与单片机P0口连接,ISD1730相关控制口与P3口中的部分I/O口相连.系统由统一的电源5V供电. 单片机引脚连接电路 AT89S52简介 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器.使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容.片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器.在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案.AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路.另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式.空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作.掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止. 如图3.