江南大学大学生创新训练计划项目结题验收材料(样表)

1、 大学生创新训练计划项目结题验收材料项目名称基于单片机车载GPS车况定位显示系统的研究与设计项目负责人李子健 所学专业电子信息工程所在学院物联网工程学院电话(手机子信箱821892844项目起止年月2013年10月2014年9月第一指导教师李英专业技术职务副教授/研究生电话(手机子信箱Liying-551结题日期2014-10-08江 南 大 学 教 务 处 制目 录1大学生创新训练计划项目结题验收表. .2大学生创新训练计划项目总结报告. . . . . .3大学生创新训练计划项目成果精粹. .4大学生创新训练计划项目成果佐证材料. .江南

2、大学大学生创新训练计划项目结题验收表学院名称：物联网工程学院 填写日期：2014年 09月项目名称基于单片机车载GPS车况定位显示系统的研究与设计项目编号项目组成员姓名学号承担工作量（）本人签字备注负责人李子健070311012120李子健成员1梁凯伟070311012220梁凯伟成员2程微微070311011920程微微成员3洪冬梅070311012020洪冬梅成员4蒋娜070311012120蒋娜指导教师姓名年龄职称联系电话（手机）指导教师1李英58副教导教师21、 研究成果简介 GPS模块中选用M-87GPS，将其装置到车辆上，并通过卫星定位获取该车辆具体位置。

3、通过DF接收和发射无线通信模块，传递GPS获得的两车之间的车距，车速等信息。经过数据分析，在LCD显示模块中显示周围车辆位置关系及其车速信息， 最终研制基于单片机的车载GPS系统定位显示系统1套。2、 成果特色及创新点：特色：造价成本低、系统稳定且精度高，传输性能好创新点：1、GPS选用M-87型号 2、系统基于单片机稳定性更高 3、DF接收发生模块传输性能稳定三、成果形式及数量：文献综述 份； 专利 个；调研报告 份； 软件 件；设计作品 份； 图纸 套；实验记录 份； 论文 篇；制作实物 件： 课件 件；心得体会 份； 其它 。四、指导教师意见： 签名：2014年09月 日五、验收专家组意

4、见：1、专家组意见：2、专家组建议： 推荐参加竞赛； 希望进一步产品化； 申请专利； 发表论文； 推荐参加成果展示专家组成员签字：2014年10月08日六、学院意见：验收结论：通过 不通 负责人签字：毛力 学院盖章 2014年10月08日七、学校意见： 负责人（签名）： 盖章： 年 月 日大学生创新训练计划 基于单片机车载GPS车况定位显示系统的研究与设计总结报告江 南 大 学二一四 年 十 月1、项目的立项依据（包括项目的研究意义、应用价值、国内外研究现状分析，并附主要参考文献目录）研究意义及应用价值：受建筑物拐角视觉盲点及恶劣天气等原因影响，汽车在行驶过程中，常常因不能得知其他车辆的位置信

5、息而发生交通事故。为改善这一现状，我们团队拟研究基于单片机的车载GPS车况定位显示系统。国内外研究现状分析： 目前的定位系统主要应用的是车载GPS定位，驾驶员能够通过车载GPS了解车辆位置、车辆行使方向、车速及所处海拔高度等信息，除此之外， GPS导航仪还提供全程语音提示，驾车者无须观察显示界面就能够完成导航的全过程，使行车更加安全舒适。但是，目前的GPS定位系统仍然存在一定的局限性，它无法监测到其他车辆信息，也就无法实时检测到行驶车辆之间的距离，避免追尾事故的发生。而且国内外的车距检测系统也并不完善，技术尚未成熟，有待开发。2、 研究内容、研究目标及拟解决的关键问题研究内容：研制基于单片机的

6、车载GPS系统定位显示系统1套。研究目标：1) 定车行程跟踪：对事先确定好的特定车辆进行行程跟踪。在实际的业务中，用户根据自己的需要，通过选择特定的车辆车牌号，系统能够根据用户指定的车牌号，把车辆当前所在的地理位置以地图形式显示出来，同时显示行驶速度、方向、以及终端运行信息，而不是GPS返回来的经度和纬度等数字信息。2) 定点车辆跟踪：通过鼠标选定某一地理区域，系统显示出在该地点区域内的车辆分布情况，用户可有选择的查看车辆的具体位置信息。3) 目标锁定跟踪：在多目标监控状态下，监控窗口可以指定一个目标为锁定跟踪目标（主控车辆）。当锁定目标运动出当前监控窗口地图显示区域时，系统通过地图滚动使锁定

7、目标保持在窗口视野中。4) 车辆显示状态控制：在跟踪车辆的操作过程中，用户有时并不希望在地图上显示所有的车辆，也就是说用户可以通过某种手段控制车辆的显示状态。车辆显示状态控制功能就是相当于一个显示状态控制开关。拟解决的关键问题：1) 实时监控功能使车辆的状况（位置、附近建筑、行驶方向、行驶速度、车辆工作状态等）一目了然。 2) 电子栅栏功能使车辆在规定好的区域内行驶，超出区域自动报警，防止车辆被骗去出售。 3) 轨迹回放功能轻松追回车辆。 4) 保障你车辆的安全。3、拟采取的研究方法及可行性分析1) GPS模块：装置到车辆上的小型装置，是GPS车载单元的一部分，用来排汇卫星所传递的信息，GPS

8、的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。2) 无线通信模块：a) DF数据发射模块：DF数据发射模块的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定 度极高， DF发射模块未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口。比如用PT2262等编码集成电路配接时

9、，直接将它们的数据输出端第17脚接至DF数据模块的输入端即可。DF数据模块具有较宽的工作电压范围312V，当发射电压为12V时，空旷地传输距离700800米。但是一般实用距离只有标称距离的20甚至更少，这点需要在开发时注意考虑。b) DF数据接收模块：DF接收模块的工作电压为5伏，静态电流4毫安，接收灵敏度为105dbm，接收天线最好为2530厘米的导线，。该接收模块的天线输入端有选频电路且抗干扰能力较强、辐射极小。在使用该模块时，如果利用单片机的软件解码可以省略解码芯片，使系统的硬件得以简化，但是要考虑单片机的时钟频率的倍频会对接收模块的干扰，比如单片机应离开接收模块，降低单片机的工作频率，

10、中间加入屏蔽等，更应该避免共用一条地线。另外，该接收模块工作时一般输出的是高电平脉冲，不是直流电平，所以不能用万用表测试，调试时可用一个发光二极管串接一个3K的电阻监测DF模块的输出状态。3、显示模块：用来显示位置路况等视频图象信息。我们选用LCD显示器，其优点为：机身薄，节省空间；省电，不产生高温；低辐射，益健康；画面柔和不伤眼4、项目特色与创新点特色：造价成本低、系统稳定且精度高，传输性能好创新点：1、GPS选用M-87型号 2、系统基于单片机稳定性更高 3、DF接收发生模块传输性能稳定大学生创新训练计划基于单片机车载GPS车况定位显示系统的研究与设计成 果 精 粹江 南 大 学二一四 年

11、 十 月1.1.1 GPS定义利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题；随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。图1.1 GPS卫星空间分布示意图1.1.2 GPS定位基本原理GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，

12、确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据。1.1.3 GPS特点（1）全球全天候定位 GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续的导航定位服务（除打雷闪电不宜观测外）。 （2）定位精度高 应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m，100-500km可达10-7m，1000km可达10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁

13、波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。 实时单点定位(用于导航)：P码12m ；C/A码510m。 静态相对定位：50km之内误差为几mm+(12ppm*D)；50km以上可达0.10.01ppm。 实时伪距差分(RTD)：精度达分米级。 实时相位差分(RTK)：精度达12cm。 （3）观测时间短 随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟；采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。 因而使用GPS技术建立控制

14、网，可以大大提高作业效率。 （4）测站间无需通视 GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标费用约占总经费的30%50%），同时也使选点工作变得非常灵活，也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。 （5）仪器操作简便 随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”。在观测中测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。 如果在一个

15、测站上需作长时间的连续观测，还可以通过数据通讯方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。另外，现在的接收机体积也越来越小，相应的重量也越来越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度。 （6）可提供全球统一的三维地心坐标 GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度，另外，GPS定位是在全球统一WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。 （7）应用广泛1.2 HULUX M-87简介1.2.1 HULUX M-87 参数（1）GPS芯片是MTK，系统内存是4MB；（2）模块灵敏度：159dBm，卫星通道

16、：32通道，定位精度：= 24) /判断得到的时间是否超过24小时，超出变作减24处理 j - = 24; g_DisTime0 = j/10+0; /将北京时间高一位作码型变换并赋予高一位显示 g_DisTime1 = j%10 +0;/将北京时间高二位作码型变换并赋予高二位显示 在调试中出现一个奇怪的问题，在作了以上的处理后时间的小时位数据并不完全正确，高位显示的与北京时间相同，但低位却与UTC时间相同。在做了各种尝试（如在UTC时间上做加9处理、直接给六位时间g_DisTime5赋值等）后总结出这样一个问题，以上的算法处理只对六位数据位的高一位处理有效，低五位的显示始终都是正确UTC时间

17、。经过分析，初步认定上面的程序并没有被完全的执行。因GPS接收模块源源不断的传送数据给单片机处理，在运行过程中定位信息大约每秒钟更新一次，在主函数中对收到的时间进行处理时有可能会出现还没来得及处理完毕时便接收到下一帧数据，故时间的处理就可能会有只对高一位处理完成而没完成处理好低五位时又进入了串行口中断，那么液晶显示的结果就是经过处理的高一位(北京时间)和未经处理的低五位(UTC时间)。考虑到以上原因，将原放在主函数的时间转换处理程序放置在到中断时一收到UTC时间就对其进行转换处理。经过了调试，终于在液晶上显示出来正确的北京时间，证明了以上的分析、推断的正确性。程序：#include#defin

18、e uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit lcd_en=P26;sbit lcd_rs=P24;sbit lcd_rw=P25;sbit lcd_psb=P21;unsigned char count_1=0;unsigned char count_2=0;unsigned char message6;bit begin=0;uchar a,b,c,d,i,flag;uchar table062;void delay(uint z);void write_com(uchar com);void write_date(uchar dat

19、e);void init();void main() init(); write_com(0x90);/局部定义数组并写入液晶 for(a=0;a16;a+) uchar table1=GPS 信号接收中; write_date(table1a); write_com(0x8b);/局部定义数组并写入液晶 for(a=0;a=0)&(d=15)/前15秒显示经纬度 /以下给液晶写经纬度内容 uchar table3=纬度：; uchar table4=经度：; if(d=1) write_com(0x01);/显示之前清屏 write_com(0x80); for(a=0;a7;a+) write_date(table3a); write_com(0x88); for(a=0;a7;a+) write_date(table4a); write_com(0x92); fo