GPS模块使用手册

顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 1 将单片机和实惠一网打尽 GPS 模块使用手册模块使用手册 一 一 GPS 模块的几个重要指标模块的几个重要指标 1 卫星轨迹卫星轨迹 全球有 24 颗 GPS 卫星沿 6 条轨道绕地球运行 每 4 个一组 GPS 接收模块就是靠接 收这些卫星来进行定位的 但一般在地球的同一边不会超过 12 颗卫星 所以一般选择可以 跟踪 12 颗卫星以下的器件就可以了 当然 所能跟踪的卫星数越多 性能越好 大多数 GPS 接收器可以追踪 8 12 颗卫星 计算 2 维坐标至少需要 3 颗卫星 4 颗卫星可以计算 3 维坐标 2 并行通道并行通道 由于最多可能有 12 颗卫星是可见的 GPS 接收器必须按顺序访问每一颗卫星来获取 每颗卫星的信息 所以市面上的 GPS 接收器大多数是 12 并行通道型的 这允许它们连续 追踪每一颗卫星的信息 12 通道接收器的优点包括快速冷启动和初始化卫星的信息 而且 在森林地区可以有更好的接收效果 一般 12 通道接收器不需要外置天线 除非是在封闭的 空间 如船舱或车厢中 3 定位时间定位时间 定位时间是指重启 GPS 接收器时 确定现在位置所需的时间 对于 12 通道接收器 冷启动时的定位时间一般为 3 5 min 热启动时为 15 30 s 4 定位精度定位精度 普通 GPS 接收器的水平位置定位精度在 5 10 m 内 5 DGPS 功能功能 DGPS 是一个固定的 GPS 接收器 用于接收卫星的信号 DGPS 可以准确地计算出理 论上卫星信号传送到的精确时间 然后将它与实际传送时间相比较 并计算出差值 DGPS 将这个差值发送出去 其它 GPS 接收器就可以利用这个差值得到一个更精确的位置 读数 5 10 m 或者更少的误差 许多 GPS 设备提供商在一些地区设置了 DGPS 发送机 供客户免费使用 只要客户所购买的 GPS 接收器有 DGPS 功能即可 6 信号干扰信号干扰 要获得一个很好的定位信号 GPS 接收器必须至少能接收到 3 5 颗卫星 如果是在 峡谷中或两边高楼林立的街道上 或者是在茂密的丛林里 有可能接收不到足够的卫星 无法定位或者只能得到二维坐标 同样 如果在一个建筑里面 有可能无法更新位置 一 些 GPS 接收器有单独的天线可以贴在挡风玻璃上 或者将一个外置天线放在车顶上 这有 助于接收器收到更多的卫星信号 二 二 HOLUX M 89 GPS 模块特性模块特性 我们选用的是台湾生产的 HOLUX M 89 GPS 模块 并为其配备了 PCB 板 以方便与 单片机进行连接 下面与反面如下图所示 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 2 将单片机和实惠一网打尽 HOLUX M 89 GPS 接收卫星信号时一般还需要配备天线 如下图所示 HOLUX M 89 GPS 模块主要特性如下 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 3 将单片机和实惠一网打尽 产品特征产品特征 通 道 并行 32 通道 频 率 L1 1575 42MHz C A 码 1 023MHZ 码片速率 跟踪灵敏度 159dB 动态性能动态性能 速 度 515 米 秒 加速度 4g 颠 簸 20 米 秒 捕获时间捕获时间 重获取时间 0 1 秒 热启动时间 1 秒 温启动时间 33 秒 冷启动时间 36 秒 精度精度 定位 10 米 2D RMS 1 5 米 DGPS 速度 0 1 米 秒 时间 1ms 数据特性数据特性 I O 信息 1 个全双工串行 TTL 接口 数据传输速率 4800 38400 标准 9600 格式 SiRF 二进制和 NMEA 0183 v3 01 GGA GLL GSA GSV RMC VTG DGPS 协议 RTCM SC 104 类型 1 2 和 9 脉冲延时 100ms 电气特性电气特性 输入电压 3 3 5VDC 后备电源 直流 3V 输入电流 80mA 物理特性物理特性 尺寸 25 4mm D 25 4mm W 3mm H 重量 7g 环境特性环境特性 操作温度 30 85 存贮范围 40 85 三 三 12864 显示显示 GPS 数据实验数据实验 1 HOLUX M 89 GPS 模块与模块与 DD 900 实验开发板的连接实验开发板的连接 HOLUX M 89 GPS 模块安装在一块 PCB 板上 板上引出有 6 针间距为 2 54mm 的插针 可方便地与顶顶电子开发的 DD 900 实验开发板进行连接 各插针管脚功能及其与 DD 900 实验开发板的连接方法如下 1 脚 指示灯 通电常亮 接收到卫星开始闪烁 模块板上带有 LED 灯 实验时可不 接 2 脚 外部复位输入 模块内部有复位电路 实验时可不接 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 4 将单片机和实惠一网打尽 3 脚 模块串口数据输出 接 DD 900 实验开发板 MCU 的 RXD 脚 P30 脚 4 脚 模块串口数据输入 接 DD 900 实验开发板 MCU 的 TXD 脚 P31 脚 5 脚 GND 接 DD 900 实验开发板的地端 6 脚 电源输入 电压范围 3 3 5V 接 DD 900 实验开发板的 3 3V 或 5V 端 2 GPS 源程序实验步骤源程序实验步骤 1 打开 STC 下载软件 将 12864 液晶屏显示 GPS 数据 C51 源程序 中的 GPS 12864 hex 目标文件下载到 DD 900 实验开发板上 2 取一只 12864 液晶显示屏 将其插到 DD 900 实验开发板上 3 将 GPS 模块与天线连接好 4 找四根杜邦线 将 GPS 模块与 DD 900 实验开发板的连接好 断开 232 与单片 机的短接插针 使单片机只能与 GPS 模块进行通信 5 打开 DD 900 实验开发板电源 约几十秒后 在 12864 液晶屏上即可显示出经度 纬度 时间 海拔高度等信息 如下图所示 以上信息的意思为 东经 120 度 23 7285 分 北纬 36 度 17 3538 分 时间为 15 点 10 分 52 秒 海拔高度为 145 6 米 需要注意的是 实验时 要将 GPS 模块和天线放置在室外 以便接收到卫星信号 另 外 GPS 启动时需要一定的启动时间 GPS 启动后才能接收到并计算出正确的数据 另外 如果你没有采用 DD 900 实验开发板 而是采用其它实验板 需要将单片机晶 振频率设置为 11 0592MHz 以保证 GPS 模块与单片机按照 9600 的波特率进行通信 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 5 将单片机和实惠一网打尽 四 用串口调试助手查看四 用串口调试助手查看 GPS 数据数据 1 GPS 模块与模块与 DD 900 的连接的连接 1 GPS 模块通过 DD 900 实验开发板串口 可以方便地与 PC 机进行连接 连接方法 如下 2 GPS 模块的 3 脚 模块串口数据输出 接 DD 900 实验开发板 MCU 的 TXD 脚 P31 脚 注意 与上个实验不同 3 GPS 模块的 4 脚 模块串口数据输入 接 DD 900 实验开发板 MCU 的 RXD 脚 P30 脚 注意 与上个实验不同 4 GPS 模块 5 脚 GND 接 DD 900 实验开发板的地端 5 GPS 模块 6 脚 电源输入 接 DD 900 实验开发板的 3 3V 或 5V 端 6 取下 DD 900 的 MCU 2 实验方法实验方法 连接完成后 打开顶顶串口调试助手 选择好串口 一般为串口 1 如果采用 USB 转 串口 要选择虚拟串口号 本例采用的是 USB 转串口 虚拟串口号为 COM5 波特率选择为 9600 校验位为 NINE 数据位为 8 停止位为 1 以上设置完成后 打开串口 即可在接收窗口中接收到有关的 GPS 数据 如图所示 五 其它五 其它 1 GPS 模块与模块与 PC 机的通信机的通信 模组可以直接采用电平转换电路 MAX232 将 GPS 模块的串口和 PC 机的串口连接 用 串口调试工具和 GPS 模块调试软件监控模块输出的数据 注意 模块的默认波特率为 9600 PC 机串口波特率必须设置成 9600 如果没有接 GPS 天线或收不到卫星信号 模组 上的 LED 灯一直常亮 如果收到有效的卫星信号 LED 开始闪烁 2 GPS 的数据协议的数据协议 GPS 数据格式支持 NMEA0183 V 3 01 数据协议 格式 NMEA0183 V3 01 GPGGA 1 次 1 秒 GPGSA 1 次 5 秒 GPGSV 1 次 5 秒 GPRMC 1 次 1 秒 GPVTG 1 次 1 秒 下面是调试模组用串口监控到的数据 无卫星状态 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 6 将单片机和实惠一网打尽 GPGGA 000355 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 44 GPGSA A 1 1E GPGSV 1 1 00 79 GPRMC 000355 026 V 8960 0000 N 00000 0000 E 0 00 0 00 060180 N 79 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K N 32 GPGGA 000356 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 47 GPRMC 000356 026 V 8960 0000 N 00000 0000 E 0 00 0 00 060180 N 7A GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K N 32 GPGGA 000357 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 46 GPRMC 000357 026 V 8960 0000 N 00000 0000 E 0 00 0 00 060180 N 7B GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K N 32 GPGGA 000358 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 49 GPRMC 000358 026 V 8960 0000 N 00000 0000 E 0 00 0 00 060180 N 74 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K N 32 GPGGA 000359 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 48 GPRMC 000359 026 V 8960 0000 N 00000 0000 E 0 00 0 00 060180 N 75 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K N 32 GPGGA 000400 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 43 GPGSA A 1 1E GPGSV 1 1 00 79 GPRMC 000400 026 V 8960 0000 N 00000 0000 E 0 00 0 00 060180 N 7E GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K N 32 GPGGA 000401 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 42 GPRMC 000401 026 V 8960 0000 N 00000 0000 E 0 00 0 00 060180 N 7F GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K N 32 GPGGA 000402 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 41 GPRMC 000402 026 V 8960 0000 N 00000 0000 E 0 00 0 00 060180 N 7C GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K N 32 GPGGA 000403 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 40 GPRMC 000403 026 V 8960 0000 N 00000 0000 E 0 00 0 00 060180 N 7D GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K N 32 GPGGA 000404 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 47 GPRMC 000404 026 V 8960 0000 N 00000 0000 E 0 00 0 00 060180 N 7A GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K N 32 GPGGA 000405 026 8960 0000 N 00000 0000 E 0 0 137 0 M 13 0 M 46 GPGSA A 1 1E 有卫星状态 GPGGA 090113 000 3958 2847 N 11616 6454 E 1 8 1 00 67 6 M 6 7 M 78 GPRMC 090113 000 A 3958 2847 N 11616 6454 E 0 00 0 00 080110 A 60 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D GPGGA 090114 000 3958 2847 N 11616 6456 E 1 8 1 00 67 7 M 6 7 M 7C GPRMC 090114 000 A 3958 2847 N 11616 6456 E 0 00 0 00 080110 A 65 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D GPGGA 090115 000 3958 2846 N 11616 6456 E 1 8 1 00 67 7 M 6 7 M 7C 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 7 将单片机和实惠一网打尽 GPRMC 090115 000 A 3958 2846 N 11616 6456 E 0 00 0 00 080110 A 65 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D GPGGA 090116 000 3958 2846 N 11616 6456 E 1 8 1 00 67 8 M 6 7 M 70 GPRMC 090116 000 A 3958 2846 N 11616 6456 E 0 00 0 00 080110 A 66 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D GPGGA 090117 000 3958 2845 N 11616 6457 E 1 8 1 00 67 8 M 6 7 M 73 GPGSA A 3 29 15 10 18 09 21 24 27 1 28 1 00 0 79 08 GPGSV 3 1 10 24 78 302 38 15 77 207 42 29 36 238 48 10 33 073 24 76 GPGSV 3 2 10 21 29 310 39 08 22 054 18 15 276 42 27 14 167 36 7D GPGSV 3 3 10 09 05 175 35 40 45 GPRMC 090117 000 A 3958 2845 N 11616 6457 E 0 00 0 00 080110 A 65 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D GPGGA 090118 000 3958 2846 N 11616 6457 E 1 8 1 00 67 8 M 6 7 M 7F GPRMC 090118 000 A 3958 2846 N 11616 6457 E 0 00 0 00 080110 A 69 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D GPGGA 090119 000 3958 2846 N 11616 6458 E 1 9 0 85 67 8 M 6 7 M 7C GPRMC 090119 000 A 3958 2846 N 11616 6458 E 0 00 0 00 080110 A 67 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D GPGGA 090120 000 3958 2847 N 11616 6459 E 1 9 0 85 67 8 M 6 7 M 76 GPRMC 090120 000 A 3958 2847 N 11616 6459 E 0 00 0 00 080110 A 6D GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D GPGGA 090121 000 3958 2847 N 11616 6460 E 1 9 0 85 67 8 M 6 7 M 7D GPRMC 090121 000 A 3958 2847 N 11616 6460 E 0 00 0 00 080110 A 66 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D GPGGA 090122 000 3958 2847 N 11616 6461 E 1 9 0 85 67 8 M 6 7 M 7F GPGSA A 3 29 15 10 18 09 21 24 08 27 1 14 0 85 0 77 0D GPGSV 3 1 10 24 78 302 38 15 77 207 42 29 36 238 48 10 33 073 22 70 GPGSV 3 2 10 21 29 310 39 08 22 054 21 18 15 276 42 27 14 167 36 7E GPGSV 3 3 10 09 05 175 35 43 46 GPRMC 090122 000 A 3958 2847 N 11616 6461 E 0 00 0 00 080110 A 64 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D GPGGA 090123 000 3958 2848 N 11616 6462 E 1 9 0 85 67 8 M 6 7 M 72 GPRMC 090123 000 A 3958 2848 N 11616 6462 E 0 00 0 00 080110 A 69 GPVTG 0 00 T M 0 00 N 0 00 K A 3D 2 GPS 语句数据格式语句数据格式 GPS 模块可以输出多种数据格式输出语句 这样 在源程序中 我们通过对这些输出 语句进行解析 就可以得到 GPS 的定位数据 下面重点介绍下面重点介绍 GPRMC 和和 GPGGA 输出语句 输出语句 1 GPRMC 输出语句输出语句 其标准格式为 GPRMC A hh 例如 GPRMC 024813 640 A 3158 4608 N 11848 3737 E 10 05 324 27 150706 A 50 标准定位时间 UTC time 格式 时时分分秒秒 秒秒秒 hhmmss sss 定位状态 A 数据可用 V 数据不可用 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 8 将单片机和实惠一网打尽 纬度 格式 度度分分 分分分分 ddmm mmmm 纬度区分 北半球 N 或南半球 S 经度 格式 度度分分 分分分分 经度区分 东 E 半球或西 W 半球 相对位移速度 0 0 至 1851 8 knots 节 相对位移方向 000 0 至 359 9 度 实际值 日期 格式 日日月月年年 ddmmyy 磁偏角 000 180 度 前导位数不足则补 0 磁偏角方向 E 东 W 西 A 语句结束标志符 hh 从 开始的所有 ASCII