GPS定位系统的开发开题报告

1、电子电路设计课程设计开题报告题目：GPS定位系统的开发学院：班级： 姓名： 学号： 指导老师： 日期： 一、 课题简介：GPS的使用现在已经非常普及，大到航空航海系统，小到个人移动设备，都有着它的身影。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。就功能而言，GPS就是在地球经纬座标系下对被测对象的方位进行测定，同时可以提供较高精度与实时的测定数据。对于基于单片机的便携式设备，如果要获取持有者的位置信息，则GPS是最好的解决方案。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。设计了一套方案，以

2、软、硬件相结合的方式完成整个GPS数据接收和显示的过程。本课题采用GPS模块GR-87、单片机AT89S52、液晶显示屏LCD1602设计一款可以实时显示当前所在位置的纬度、经度等信息，要求定位精度为5m左右。本设计的主要目的是在GPS和单片机的理论和知识上，选用Atmel公司的AT89S52接收GPS模块的数据并由1602液晶显示结果。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。二、 研究的意义：GPS 技术在军事、通讯、气象、勘探

3、、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20200KM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

4、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

5、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。三、 硬件方案的选取：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ro

6、m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：(1)OEM板军用板，精确度高，是集成模块，易于携带。(2)键盘模块按键多，使用功能强大，可以实现多种功能。(3)AT89S54内存大，方便使用大程序。(4)外置ROM，便于存储数据以及调用。(5)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。(6)AT89S54非常用芯片，不易获取。(7)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。(8)整个电路硬件多，布局难。方案二：主要芯片器

7、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：(1)电路硬件少，结构简单易懂。(2)GR-87成本低，性价比高。(3)AT89S52流行，内存8K足够使用。(4)数据口刚好够用

8、。(5)结构简单，硬件及软件功能有一定的局限性。(6)GR-87以及接线不方便携带。最终选择了方案二，理由如下：1.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。2.课题按键功能的实现不需要键盘模块，只需46个按键即可。3.AT89S52内存足够用，不用再定做AT89S544.虽然缺少了外置ROM，但减少了分时复用的麻烦。5.方案二的I/O口分配合理。四、 软件设计思路：单片机程序流程图：大概就根据上述流程图进行单片机程序的编写，并且进行相关调试。上图中其他部分和一般的单片机程序没有什么特殊之处，重点难点在于中断程序中GPRMC语句的判断识别上。查阅相关资料，G

9、PRMC语句的大致结构如下：$GPRMC，*hhGPRMC格式如下：$ 帧头标志符GPRMC GPS推荐的最短数据 GPRMC UTC24小时制标准时间, 格式为. hhmmss. sss# 信号接收状态: A 为数据OK; V 为警告 纬度值, 格式为. ddmm. mmmm 表明南北半球, N 为北半球, S 为南半球 经度值, 格式为. dddmm. mmmm 表明东西经, E为东经、W 为西经 速度, 此处为0 方位角, 范围0. 359. 9. 日月年, 格式为.日日/月月/年年# 磁偏角: 0. 00. 180.。此处不输出 地磁变化方向: 向西偏差为E或W。此处不输出 模式指示(仅NMEA 0183 3. 00版本输出) :A= 自主定位, D= 差分, E= 估算, N= 数据无效* 校验和隔离符号 校验和 帧尾结束符只需对上面GPRMC语句的帧结构有上述了解，编写中断程序就比较轻松了。五、 人员分工和工作安排：人员分工安排：姓名分工张洁硬件系统的搭建（元器件的采购，系统