基于GPS的四轴飞行器的导航系统设计

1、 密级： 题 目：四轴飞行器的GPS导航系统设计学 院： 系 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 起讫日期： 目录摘 要1第一章 绪论31.1 四轴飞行器定义31.2 国内外研究现状及发展趋势3第二章 四轴飞行器GPS导航模块分析实现设计52.1 GPS导航系统整体实现程序流程图52.2 GPS导航系统实现方向框图52.3 GPS导航模块介绍62.4 GPS导航模块协议信息接收分析设计62.5 GPS导航模块协议信息提取设计92.6 LCD12864液晶显示设计102.7 按键响应设计10第三章 四轴飞行器GPS导航模块硬件设计113.1 最小系统硬件设计113.1.1 单片机

2、STC89C52113.1.2 单片机晶振部分123.1.3 单片机复位部分133.1.4 电源模块部分133.1.5 轻触按键控制部分143.2 12864液晶显示硬件设计143.3 GPS导航模块硬件设计17第四章 结束语184.1 展望184.2 小结与体会18参考文献19附录20目录内容：中文宋体，英文和数字Times New Roman，小四页码编号：摘要,Abstract使用页码“I,II,”；正文开始使用页码“1,2,3,”；小节标题左侧缩进1字符；页码数字居中对齐 摘要四轴飞行器的GPS导航系统设计摘 要在四轴飞行器诞生之前，如某地发生灾害，救援人员到达现场路途艰辛，派无人机探

3、路虽可以节省时间成本很高，动辄几十万。而且一些地方要求微小的操作空间，这时四轴飞行器的优势就凸显出来。但同时，在一些如气象部门或者测绘部门等等的四轴飞行器的使用中，四轴飞行器的一些短板就日益凸现出来。例如飞行器的续航问题，飞行规划问题等。在一些没有导航仪的飞行器上我们想知道飞行器的位置我们都无从知晓。对于此问题的解决办法就是给飞行器安装一个GPS导航仪并配备自动导航系统。下文就是关于基于GPS的四轴飞行器的导航系统的设计。本文致力于研究四轴飞行器在GPS导航的前提下能够实时显示飞行器的当前时间，位置有经度和纬度，海拔和速度信息。为以后四轴飞行器的自主导航研究打下基础。本文的重要步骤如下：（1）

4、 读取U-blox公司的VK1612U7M3型GPS导航模块从卫星接收的数据并分析提取我们需要的时间、位置、速度等信息。（2） 把从GPS模块提取的信息经过MCU处理后由LCD12864液晶直观的显示出来，并且能通过按键切换不同的显示界面。关键词：GPS，LCD12864，四轴飞行器注意格式1AbstractThe Design of GPS navigation system for QuadrotorAbstractAbstract: Before the invention of quadrotor, It's hard for rescue workers to arrive

5、if a disaster occurs. Sending an UAV can be quick but it usually costs a lot, even hundreds of thousands. Some places require small operating space, then the advantages quadrotor would stand out.The use of quadrotor has been in lots of area such as the meteorological department or surveying and mapp

6、ing departments. But at the same time, its disadvantages such as endurance and path planning come out gradually. We have no way to figure out the location of some aircrafts without navigator. We can solve this problem by installing a GPS navigator on the aircraft with an automatic navigation system.

7、 In the next, I give my design on GPS-based navigation system of the quadrotor.In this paper, we were devoted to find out if the quadrotor equipped with GPS navigation able to show the real-time and the position including longitude ,latitude, altitude and speed information during the flight. My rese

8、arch will lay great foundation for future research of quadrotor autonomous navigation. I do it as follows:(1) Read the U-blox company's GPS navigation data of VK1612U7M3 received from the satellite and analyze the extraction time we need, location, speed and other information.(2) Handle the info

9、rmation extracted from the GPS module with MCU, then visual displays it with LCD12864, switching the key can get different displays.Keywords: GPS，LCD12864，quadrotor.2第一章 绪论第一章 绪论1.1 四轴飞行器定义图1-1 四轴飞行器四轴飞行器是微型飞行器的其中一种，也是一种智能机器人。其构造特点是在它的四个角上各装有一旋翼，由电机分别带动，叶片可以正传，也可以反转。为了保持飞行器的稳定飞行，在四轴飞行器上装有3个方向的陀螺仪和3轴

10、加速度传感器组成惯性导航模块，通过电子调控器来保证其快速飞行。1.2 国内外研究现状及发展趋势四轴飞行器可搭载GPS、北斗导航系统、高清摄像头、各种科研设备甚至武器系统,民用型的飞行器可执行灾情调查救援任务;各种通讯中继等。军用的飞行器可执行高空定点侦查,情报搜寻以及武装攻击等高风险任务。在中国有一家世界级的全球顶尖的无人机飞行平台和影像系统自主研发和制造商深圳市大疆创新科技有限公司(DJI),其成立于2006年,作为一家在无人飞行器控制系统及无人机解决方案的研发和生产商在全球处于领先地位,在全球有40多个国家都有它的客户。通过大疆不断的努力并致力于为无人机工业、行业用户以及专业航拍应用提供性

11、能最、体验最好的革命性智能解决方案和飞控产品。作为全球顶尖的无人机飞行平台和影像系统自主研发和制造商，DJI大疆创新始终以领先的技术和尖端的产品为发展核心。从最早的商用飞行控制系统起步，逐步研发推出了ACE直升机飞控系统、多旋翼飞控系统、S1000筋斗云高画质专业飞行平台、多旋翼一体机Phantom、Ronin三轴手持云台系统等产品系列。不仅填补了国内外多项技术空白，并成为全球同行业中领军企业。目前，DJI以“飞行影像系统”为核心发展方向，通过多层次的空中照相机方案，带给人类全新的飞行感官体验，使得飞行在普罗大众中皆能随心所欲。下图1-2为大疆无人机的几款无人机产品。图1-2 大疆无人机的几款

12、无人机产品在国外，在德国，由德国MICRODRONES公司生产的型号MD4-200四旋翼飞行器如图1-3，机体采用碳塑材料，因而它兼具轻巧和高强度的特点，同时该材料也使MD4-200可以抗电磁干扰。其AAHRS(高度、姿态和航向参考系统)使用了如下几种传感器：加速计、陀螺仪、磁力计、气压计、湿度计、温度计。通过使用4个同步无刷直驱电马达，飞行器的噪音非常小(当转速小于2000转/分钟，在3米处噪音小于63分贝)。选配的GPS系统能够实现空间位置锁定与自动航点导航功能，还可以选择以microSD卡作为记录器的飞行记录仪来实时记录和分析飞行数据，所有重要的飞行数据都可以下载到数据中心，包括电池状态

13、、高度、姿态、位置、飞行时间等。MD4-200还具有安全保护措施以避免坠毁，它能够在电量不足和失去控制信号时自主降落。目前MD4-200可以完成一次充电不低于20分钟的飞行时间。2006年4月在德国上市以来，短短的16个月里，在欧洲已经销售了超过250套MD4-200四旋翼飞行器系统，它们被用于许多不同领域：航空摄影、空中考古、空中监视、植被调查、消防救灾、边境控制、警察、特种部队和军队等等。图1-3 德国MICRODRONES公司生产的型号MD4-200四旋翼飞行器31第二章 四轴飞行器GPS导航模块分析实现设计第二章 四轴飞行器GPS导航模块分析实现设计2.1 GPS导航系统整体实现程序流

14、程图程序流程图是人们对解决程序问题的方法，思路或者算法的一种描述。流程图的优点是：采用简单规范的符号，画法简单。结构清晰，逻辑性强。便与描述，容易理解。程序流程图不能随意画，一旦随意画就会显得程序结构杂乱无章，这样的程序让人非常难以理解和接受，并且容易出错。因此程序必须遵守三个结构：顺序结构，选择结构，循环结构。在流程图中，不同的图形代表着不同的含义。图2-1为本设计的程序流程：图2-1 程序流程图2.2 GPS导航系统实现方向框图GPS导航系统的实现方案框图如图2-2所示，系统采用STC89C52RC单片机作为控制器。显示界面采用12864点阵液晶显示屏显示GPS芯片接收到的定位数据、时间数

15、据以及单片机发出的导航数据。GPS模块型号为U-blox公司的VK1612U7M3型。图2-2 GPS导航系统的实现方案框图在本课题中，主要研究内容有3个方面：GPS导航系统设计、按键响应设计、LCD12864同步显示设计。2.3 GPS导航模块介绍GPS导航模块设计：GPS模块型号为U-blox公司的VK1612U7M3型。该模块的优势是灵敏度高，跟踪灵敏度-165dBm，捕捉灵敏度-148dBm，功耗在60mw左右，通讯方式是TTL电平(默认波特率9600)。冷启动平均33秒，热启动平均只要1秒。在自动模式下精度小于2.5m，在SBAS模式下精度小于3m。设置一个按键，用以切换不同界面。图

16、2-3为GPS导航模块实物图：图2-3 GPS导航模块实物图2.4 GPS导航模块协议信息接收分析设计在上文中已经介绍了GPS导航模块，在下文中主要介绍GPS导航模块的工作方式，数据分析提取方式。GPS定位系统的工作原理是由地面主控站收集各监测站的观测资料和气象信息,计算各卫星的星历表及卫星钟改正数,按规定的格式编辑导航电文,通过地面上的注入站向GPS卫星注入这些信息。测量定位时,用户可以利用接收机的储存星历得到各个卫星的粗略位置。根据这些数据和自身位置,由计算机选择卫星与用户联线之间张角较大的四颗卫星作为观测对象。观测时,接收机利用码发生器生成的信息与卫星接收的信号进行相关处理,并根据导航电

17、文的时间标和子帧计数测量用户和卫星之间的伪距。将修正后的伪距及输入的初始数据及四颗卫星的观测值列出3个观测方程式,即可解出接收机的位置,并转换所需要的坐标系统,以达到定位目的。如此GPS芯片就能接收从卫星发来的一系列GPS数据信息。我们需要的就是从这些数据中分析提取出我们需要的时间、位置、速度信息。该协议信息包括GGA位置测定系统的定位资料、GSV导航卫星资料、RMC导航卫星特定精简资料、VTG方向及速度等相关资料。这里以接收GGA数据为例，给出的格式如下：$GPGGA,hhmmss,dddmm.mmmm,a,dddmm.mmmm,a,x,xx,x.x,x.x,M,M,x.x,xxxx*CS例

18、1：$GPGGA,153925.00,2839.70832,N,11547.48216,E,1,05,1.96,58.0,M,-4.3,M,*78图2-4.1 坐标定位通过下文所述可读出上面例子中的位置信息为：北纬28度39.70832分，西经115度47.48216分，格林威治时间为：15点39分25.00秒。GPS数据格式：、GPS固定数据输出语句($GPGGA)；这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。$GPGGA语句包括17个字段：语句标识头，世界时间，纬度，纬度半球，经度，经度半球，定位质量指示，使用卫星数量，水平精确度，海拔高度，高度单位，大地水准面高度，高度单位，差分G

19、PS数据期限，差分参考基站标号，校验和结束标记(用回车符<CR>和换行符<LF>)，分别用14个逗号进行分隔。该数据帧的结构及各字段释义如下：$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*xx<CR><LF>$GPGGA：起始引导符及语句格式说明(本句为GPS定位数据)；<1>UTC时间，格式为hhmmss.sss；

20、<2>纬度，格式为ddmm.mmmm(第一位是零也将传送)；<3>纬度半球，N或S(北纬或南纬)；<4>经度，格式为dddmm.mmmm(第一位零也将传送)；<5>经度半球，E或W(东经或西经)；<6>定位质量指示，0=定位无效，1=定位有效；<7>使用卫星数量，从00到12(第一个零也将传送)；<8>水平精确度，0.5到99.9；<9>天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米，M指单位米；<10>大地水准面高度，-9999.9到9999.9米，M指单位米；<11>

21、差分GPS数据期限(RTCMSC-104)，最后设立RTCM传送的秒数量；<12>差分参考基站标号，从0000到1023(首位0也将传送)；*语句结束标志符；xx从$开始到*之间的所有ASCII码的异或校验和；<CR>回车；<LF>换行；、可视卫星状态输出语句($GPGSV)；例2：$GPGSV,3,1,11,02,28,279,26,03,14,040,27,05,06,215,06,57,331,27*79标准格式：$GPGSV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<

22、;7>,<4>,<5>,<6>,<7>*hh<CR><LF>各部分含义为：<1>总的GSV语句电文数：3；<2>当前GSV语句号：1；<3>可视卫星总数：11；<4>卫星号：02；<5>仰角：28度；<6>方位角：279度；<7>信噪比：26dB(后面依次为第03，05，06号卫星的信息)；*总和校验域；hh总和校验数：79；<CR>回车；<LF>换行；注：每条语句最多包括四颗卫星的信息，每颗卫星的信息有四个数

23、据项，即：<4>卫星号，<5>仰角，<6>方位角，<7>信噪比。、GPRMC（建议使用最小 GPS 数据格式）；例3：$GPRMC,153925.00,A,2839.70832,N,11547.48216,E,0.189,260415,A*7C通过下文可读出：当前日期为2015年04月26日，相对位移速度为0.189m/s。$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<1

24、1><CR><LF><1>标准定位时间（UTCtime）格式：时时分分秒秒.秒秒秒（hhmmss.sss）；<2>定位状态，A=数据可用，V=数据不可用；<3>纬度，格式：度度分分.分分分分（ddmm.mmmm）；<4>纬度区分，北半球（N）或南半球（S）；<5>经度，格式：度度分分.分分分分；<6>经度区分，东（E）半球或西（W）半球；<7>相对位移速度，0.0至1851.8knots<8>相对位移方向，000.0至359.9度。实际值；<9>日期，格式：

25、日日月月年年（ddmmyy）；<10>磁极变量，000.0至180.0；<11>度数；<12>Checksum.(检查位)；从卫星接收到的每一条协议信息就可以根据以上表格对应查询。$做信息接收标志位进行中断。图2-4为GPS导航模块从卫星接收的协议信息通过串口调试助手显示出来。图2-4.2 调试接收数据2.5 GPS导航模块协议信息提取设计在接收并分析了GPS导航模块与卫星之间的协议信息后，接下来就是提取接受信息中的我们需要的时间、位置、速度信息，如图2-4。时间信息包含年月日、时分秒，分别可以根据GPS数据格式$GPRMC和$GPGGA中提取；位置信息包含

26、纬度和经度可分别在$GPGGA中提取；速度信息可在$GPRMC中提取。故在单片机中可设置串口中断，当串口接收到$这个字符时代表单片机接收到协议信息并开始准备接收从GPS模块传送过来的数据，单片机串口中断中含有寄存器可以保存接收到的数据信息，当接收到一定量的数据后停止接收并从中提取对应字符数据。2.6 LCD12864液晶显示设计把GPS导航模块接收到的协议信息经过处理后得到我们需要的时间、位置、速度信息后通过12864显示出来。并通过按键来切换不同的显示界面。2.7 按键响应设计通过按键来切换12864不同的显示界面。第三章 四轴飞行器GPS导航模块硬件设计第三章 四轴飞行器GPS导航模块硬件

27、设计3.1 最小系统硬件设计3.1.1 单片机STC89C52STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但也做了很多改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。STC89C52具有8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口，如图3-1-1所示。图3-1-1 单片机STC89C52以下为STC89C52的管脚说明：P0口：P0口为一个

28、8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写“1”时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器

29、可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，

30、P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口：P3.0 RXD（串行输入口）；P3.1 TXD（串行输出口）；P3.2 /INT0（外部中断0）；P3.3 /INT1（外部中断1）；P3.4 T0（记时器0外部输入）；P3.5T1（记时器1外部输入）；P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）；P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）；P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FL

31、ASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平

32、时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高

33、低电平要求的宽度。3.1.2 单片机晶振部分如图3-1-2所示，为单片机的晶振电路部分。其中C1、C2为33pF的电容，它是振荡回路交联电容，如果没这两个电容的话，振荡部分会因为没有回路而停振。电路就不能正常工作。Y1就是11.0592MHZ的晶振。一般来说单片机内部有一个带反馈的线性反相放大器，外界晶振（或接陶瓷振荡器）和电容就可组成振荡器，晶振结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的。可以说晶振就是单片机的心脏，为单片机工作提供动力。图3-1-2 单片机晶振电路部分3.1.3 单片机复位部分如图3-1-3所示，为单片机的复位电路部分。复

34、位电路，就是利用它把电路恢复到起始状态。当电源低于单片机正常工作电压，影响单片机工作；程序跑飞，时钟失步等情况下需要使单片机复位。该复位电路为按键复位，按键复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则VCC的+5V电平就会直接加到RST端。按键复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使保持按钮接通达几十毫秒，所以完全能够满足复位的时间要求。图3-1-3 单片机复位电路部分3.1.4 电源模块部分如图3-1-4所示，为单片机的电源模块部分。电源模块包括一个四脚直排针(P2)，一个蓝白自锁开关(K1)，一个1K限流电阻(R5

35、)和一个发光二极管(L1)。电源模块能够为电路提供电源。图3-1-4 电源模块部分3.1.5 轻触按键控制部分如图3-1-5所示，为轻触按键控制部分。其中S1为12864显示界面切换按钮，按下12864会从时分秒、纬度和经度显示界面切换到年月日和速度显示界面。其余按键为备用按键图3-1-5 轻触按键控制部分3.2 12864液晶显示硬件设计液晶显示模块是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及

36、串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。外观尺寸：93×70×12.5mm。视域尺寸：73×39mm，如图3-1-6.1所示为12864液晶外形尺寸图。图3-1-6.1 外形尺寸图LCD12864引脚说明：引脚号引脚名称方向功能说明1VSS-模块的电源地2VDD-模块的电源正端3V0-LCD驱动电压输入端4RS(CS)H/L并行的指令/数据选择信号；串行的片选信号5R/W(SID)H/L并行的读写选择信号；串行的数据口6E(CLK)H/L并行的使能信号；串行的同步时钟7DB0H/L数据08DB1H/L数据19DB2H/L数据210DB3H/

37、L数据311DB4H/L数据412DB5H/L数据513DB6H/L数据614DB7H/L数据715PSBH/L并/串行接口选择：H-并行；L-串行16NC空脚17/RETH/L复位（低电平有效）18NC空脚19LED_A-背光源正极（LED+5V）20LED_K-背光源负极（LED-OV）如图3-1-6.2所示，为本实验的12864液晶显示部分。图3-1-6.2 12864液晶显示部分当模块在接受指令前，微处理顺必须先确认模块内部处于非忙碌状态，即读取BF标志时BF需为0，方可接受新的指令；如果在送出一个指令前并不检查BF标志，（一般在输入每天指令前加个delay）那么在前一个指令和这个指令

38、中间必须延迟一段较长的时间，即是等待前一个指令确实执行完成。使用的液晶具体指令集如下：1、 清除显示RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLLH功能：清除显示屏幕，把DDRAM位址计数器调整为“00H”。2、位址归位RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLHX功能：把DDRAM位址计数器调整为“00H”，游标回原点，该功能不影响显示DDRAM。3、位址归位RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLHI/DS功能：执行该命令后，所设置的行将显示在屏幕的第一行。显示起始行是由Z地址计数器控制的，该命令自动将

39、A0-A5位地址送入Z地址计数器，起始地址可以是0-63范围内任意一行。Z地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后自动加一。4、显示状态开/关RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLHDCB功能：D=1；整体显示ONC=1；游标ONB=1；游标位置ON。5、游标或显示移位控制RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLHS/CR/LXX功能：设定游标的移动与显示的移位控制位：这个指令并不改变DDRAM的内容。6、读取忙碌状态（BF）和位址RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LHBFAC6AC5AC4AC

40、3AC2AC1AC0功能：读取忙碌状态（BF）可以确认内部动作是否完成，同时可以读出位址计数器（AC）的值。其中汉字显示坐标为：X坐标Line180H81H82H83H84H85H86H87HLine290H91H92H93H94H95H96H97HLine388H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FHLine498H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH使用这些代码可以使LCD12864显示出我们需要的数据。如图3-1-6.3为实际效果显示。图3-1-6.3 12864液晶实际效果显示3.3 GPS导航模块硬件设计GPS导航模块是从外购买所得，直接拿来使用即可。使用+5V供电，模块R

41、XD口与51单片机TXD口相连，模块TXD口与单片机RXD口相连。另初次定位需要一定时间，请耐心等待，当板子上的D2信号指示灯由暗变为闪烁后表示已经接收到定位信息，可通过串口调试助手来观察接收到的数据。如图2-3所示。第四章 结束语第四章 结束语4.1 展望目前使用的GPS导航模式还太单一，在多干扰和远距等复杂环境下还显无力。还有例如惯性导航，视觉导航等等由于时间和成本限制这些功能都没有，以后有机会希望可以做出一架功能完整的四轴飞行器。4.2 小结与体会本文为四轴飞行器GPS导航模块设计，首先对市场上的四轴飞行器的导航模式进行考察，大致了解了四轴飞行器的导航方式和原理，然后决定了四轴飞行器导航

42、模式，软硬件设计。基于本科在熊剑老师实验室学习的经验使用自己最熟悉的51单片机，使用串口进行通讯。从这次毕业设计中体会到当今高精尖技术也是最基本的技术一点一滴的积累起来的，只有把最基本的技术学习通透才能慢慢向高精尖技术发展。时刻鞭策着在这条路上奋斗的我。参考文献参考文献1 蔡体菁,刘莹,宋军,等.嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统J.仪器仪表学报,2010,31(12):26952699.2 古月徐,杨忠,龚华军.基于DSP的飞行控制器的设计,J.自动化技术与应用.2005,24(2):2832.3 朱文华.GPS定位精度误差的分析研究J.电子元器件应用,2010(6):7274.4

43、刘晓杰,赵晓晖,顾海军等.微小型四旋翼无人机实时嵌入式控制系统设计与实现J.电子技术应用,2009(5):3538.5 严隽,高金源,屠巴宁.小型无人机水平导航研究J.飞行力学,2000,18,2427.6 陈亚萍,陈明.基于DSP和CPLD的液晶显示控制器的设计.J.计算机测量与控制,2007,15(4):482484.7 严隽,高金源,屠巴宁.小型无人机水平导航研究J.飞行力学,2000,18,2427.8 谢昭莉,蒋涛,刘亮.基于ARM嵌入式系统的VGA接口的研究与设计.J.液晶与显示,2007,22(6):761764.参考文献内容：中文宋体，英文Times New Roman，四号，

44、1.35倍行距，参考文献应在文中相应地方按出现顺序标引。附录附录程序太多，主要内容不够。编写的部分C语言程序如下：#include "main.h"#include "LCD12864.h"#include "GPS.h"/定义变量unsigned char KEY_NUM = 0;bit Page = 0;sbit P12=P12;unsigned char xdata Display_GPGGA_Buffer68;unsigned char xdata Display_GPRMC_Buffer68;bit Flag_OV = 0;

45、bit Flag_Calc_GPGGA_OK = 0;bit Flag_Calc_GPRMC_OK = 0;/*/主函数/*void main()unsigned char i = 0;LCD12864_Reset();/初始化液晶LCD12864_HAIZI_SET();/设置为普通模式Delay_ms(100);LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x80);/指针设置LCD12864_write_word("欢迎使用GPS 导航");LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x90);/指针设置LCD12864_write_

46、word(" 初始化进行中 ");LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x88);/指针设置LCD12864_write_word(" Loading.");LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x98);/指针设置LCD12864_write_word(" (*_*) ");Uart_Init();while(1)Scan_Key();if(Flag_GPS_OK = 1 && RX_Buffer4 = 'G' && RX_Buffer6

47、 = ',' && RX_Buffer13 = '.')/确定是否收到"GPGGA"这一帧数据for( i = 0; i < 68 ; i+)Display_GPGGA_Bufferi = RX_Bufferi;Hour = (Display_GPGGA_Buffer7-0x30)*10+(Display_GPGGA_Buffer8-0x30)+8;/UTC时间转换到北京时间UTC+8/0X30为ASCII码转换为数字if( Hour >= 24)/溢出Hour %= 24;/获取当前HourFlag_OV = 1

48、;/日期进位elseFlag_OV = 0;Min_High = Display_GPGGA_Buffer9;Min_Low = Display_GPGGA_Buffer10;Sec_High = Display_GPGGA_Buffer11;Sec_Low = Display_GPGGA_Buffer12;Flag_Calc_GPGGA_OK = 1;if(Page = 0 && Flag_Calc_GPGGA_OK = 1)LED1 = LED1;Flag_Calc_GPGGA_OK = 0;LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x80);/设置指针

49、LCD12864_write_word("");/显示内容LCD12864_Data_Write(Hour/10+0x30);LCD12864_Data_Write(Hour%10+0x30);LCD12864_write_word("时");LCD12864_Data_Write(Min_High);LCD12864_Data_Write(Min_Low);LCD12864_write_word("分");LCD12864_Data_Write(Sec_High);LCD12864_Data_Write(Sec_Low);LCD12

50、864_write_word("秒");LCD12864_write_word("");LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x90);/设置指针LCD12864_write_word("纬度：");/显示内容LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer28);/N 或者 SLCD12864_Data_Write(' ');LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer17);/纬度LCD12864_Data_Write(Di

51、splay_GPGGA_Buffer18);/纬度LCD12864_write_word("°");LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer19);/纬度LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer20);/纬度LCD12864_write_word("' ");LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x88);/设置指针LCD12864_write_word("经度：");/显示内容LCD12864_Data_Writ

52、e(Display_GPGGA_Buffer42);/E 或者 WLCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer30);/经度LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer31);LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer32);LCD12864_write_word("°");LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer33);LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer34);LCD1

53、2864_write_word("' ");LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x98);/设置指针LCD12864_write_word("海拔： ");/显示内容LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer54);LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer55);LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer56);LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer57);LCD1

54、2864_write_word("米");if(Flag_GPS_OK = 1 && RX_Buffer4 = 'M' && RX_Buffer52 = ',' && RX_Buffer59 = ',')/确定是否收到"GPRMC"这一帧数据for( i = 0; i < 68 ; i+)Display_GPRMC_Bufferi = RX_Bufferi;Year_High = Display_GPRMC_Buffer57;Year_Low = Dis

55、play_GPRMC_Buffer58;Month_High = Display_GPRMC_Buffer55;Month_Low = Display_GPRMC_Buffer56;Day_High = Display_GPRMC_Buffer53;Day_Low = Display_GPRMC_Buffer54;if(Flag_OV = 1)/有进位UTCDate2LocalDate();/UTC日期转换为北京时间Flag_Calc_GPRMC_OK = 1;if(Page = 1 && Flag_Calc_GPRMC_OK = 1)LED1 = LED1;Flag_Calc_GPRMC_OK = 0;LCD12864_NoWaitIdle_COM_Writ