摘要GPS技術(shù)在軍事、通訊、氣象、勘探、導(dǎo)航、遙感、大地測(cè)量、地球動(dòng)力以及天文等眾多學(xué)科領(lǐng)域得到極其廣泛的應(yīng)用，推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，也豐富了人類的科學(xué)文化生活。現(xiàn)在，GPS的外型設(shè)計(jì)已經(jīng)轉(zhuǎn)向便攜式發(fā)展，逐步踏入尋常百姓的生活中。所以，對(duì)GPS的研究具有十分重要的意義。論文主要研究GPS的定位原理與技術(shù)，單片機(jī)的編程及其應(yīng)用，液晶屏的功能及其實(shí)現(xiàn)方法。制作了一套設(shè)計(jì)方案，以軟、硬件相結(jié)合的方式完成整個(gè)GPS數(shù)據(jù)接收和顯示的過(guò)程。完成了一臺(tái)液晶顯示的手持式GPS定位接收設(shè)備，并能依次顯示實(shí)時(shí)時(shí)間及所在地的經(jīng)緯度。該定位系統(tǒng)完成后，定位精度能達(dá)到15m，所以該裝置在測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)發(fā)中具有一定的實(shí)用價(jià)值和借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：GPS；衛(wèi)星；導(dǎo)航；定位ABSTRACTGPStechnologyanextremelywiderangeofapplicationsinmanyfieldsofmilitary,communications,meteorology,exploration,navigation,remotesensing,geodesy,geodynamic,andastronomy,andpromotetherapiddevelopmentofscienceandtechnology,butalsorichscientificandculturallifeofthehuman.Now,GPS,lightweightdesignhasturnedtoaportabledevelopment,stepbystepintothelivesofordinarypeople.Therefore,theGPShasgreatsignificance.ThesisprincipleofGPSpositioningtechnology,microcontrollerprogramminganditsapplication,thefunctionoftheLCDscreenanditsimplementation.Producedadesign,acombinationofhardwareandsoftwaretocompletetheentireprocessGPSdatareceiveranddisplay.CompletedaLCDhandheldGPSpositioningreceivingdevice,andinordertodisplayreal-timetimeandlocationofthelatitudeandlongitude.Afterthecompletionofthepositioningsystem,thepositioningaccuracycanreach15m,sothatthedevicehassomepracticalvalueinthemonitoringandcontrolapplicationdevelopmentandreferencevalue.KeyWords：GPS;Satellite;Navigation;Orientation目錄1GPS概述······················································11.1GPS特點(diǎn)·················································11.2GPS用途·················································11.3全球四大GPS系統(tǒng)·········································11.4中國(guó)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展···································21.5GPS組成概述·············································21.5.1空間星座部分··········································31.5.2地面監(jiān)控部分··········································41.5.3用戶設(shè)備部分··········································41.6GPS原理·················································51.6.1GPS定位方法分類·····································61.6.2靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位···································81.7GPS接收定位數(shù)據(jù)的原理···································101.8TG35—D410模塊介紹·····································112AT89C51單片機(jī)··············································132.1主要功能特性·············································132.2管腳說(shuō)明·················································132.3振蕩器特性···············································152.4芯片擦除·················································152.5時(shí)鐘電路·················································152.6復(fù)位電路·················································162.7AT89C51單片機(jī)的串口模式································162.7.1串行端口處于模式0··································172.7.2串行端口處于模式1··································172.7.3串行端口處于模式2··································182.7.4串行端口處于模式3··································192.7.5串行端口的波特率規(guī)劃·································193TG12864E液晶顯示器··········································203.1主要的技術(shù)參數(shù)和性能·····································203.2模塊的外部接口···········································203.3模塊的主要硬件構(gòu)成·······································213.4具體指令介紹·············································223.5顯示步驟·················································244GPS定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程·······································254.1整體設(shè)計(jì)·················································254.2電路圖的設(shè)計(jì)·············································254.2.1GPS接收器部分······································254.2.2LCD部分············································264.2.3電壓輸入部分·········································264.3軟件部分·················································274.3.1串口通信程序設(shè)計(jì)·····································274.3.2LCD顯示程序········································294.4GPS數(shù)據(jù)包解析··········································294.5主體程序架構(gòu)及完整程序···································315畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)··················································325.1設(shè)計(jì)體會(huì)················································325.2結(jié)論·····················································32參考文獻(xiàn)·························································33致謝·····························································34附錄一···························································35附錄二···························································361GPS概述1.1GPS特點(diǎn)全球定位系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：（1）全球、全天候工作。定位精度高。單擊定位精度優(yōu)于10m，采用差分定位，精度可達(dá)厘米級(jí)和毫米級(jí)。應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，GPS相對(duì)定位精度在50KM以內(nèi)可達(dá)10-6，100-500KM可達(dá)10-7，1000KM可達(dá)10-9。在300-1500M工程精密定位中，1小時(shí)以上觀測(cè)的解其平面其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測(cè)距儀測(cè)定得邊長(zhǎng)比較，其邊長(zhǎng)較差最大為0.5mm,校差中誤差為0.3mm。（2）功能多，應(yīng)用廣，觀測(cè)時(shí)間短。隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20KM以內(nèi)相對(duì)靜態(tài)定位，僅需15-20分鐘；快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量時(shí)，當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時(shí)，流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間只需1-2分鐘，然后可隨時(shí)定位，每站觀測(cè)只需幾秒鐘。1.2GPS用途全球定位系統(tǒng)的主要用途：（1）陸地應(yīng)用，主要包括車輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大氣物理觀測(cè)、地球物理資源勘探、工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、市政規(guī)劃控制等；（2）海洋應(yīng)用，包括遠(yuǎn)洋船最佳航程航線測(cè)定、船只實(shí)時(shí)調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測(cè)量以及海洋平臺(tái)定位、海平面升降監(jiān)測(cè)等；（3）航空航天應(yīng)用，包括飛機(jī)導(dǎo)航、航空遙感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載人航天器防護(hù)探測(cè)等。1.3全球四大GPS系統(tǒng)美國(guó)GPS：由美國(guó)國(guó)防部于20世紀(jì)70年代初開(kāi)始設(shè)計(jì)、研制，于1993年全部建成。1994年，美國(guó)宣布在10年內(nèi)向全世界免費(fèi)提供GPS使用權(quán)，但美國(guó)只向外國(guó)提供低精度的衛(wèi)星信號(hào)。據(jù)信該系統(tǒng)有美國(guó)設(shè)置的“后門”，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)，美國(guó)可以關(guān)閉對(duì)某地區(qū)的信息服務(wù)。歐盟“伽利略”：1999年，歐洲提出計(jì)劃，準(zhǔn)備發(fā)射30顆衛(wèi)星，組成“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)。今年該計(jì)劃正式啟動(dòng)。俄羅斯“格洛納斯”：尚未部署完畢。始于上世紀(jì)70年代，需要至少18顆衛(wèi)星才能確保覆蓋俄羅斯全境；如要提供全球定位服務(wù)，則需要24顆衛(wèi)星。中國(guó)“北斗”：2003年我國(guó)北斗一號(hào)建成并開(kāi)通運(yùn)行，不同于GPS，“北斗”的指揮機(jī)和終端之間可以雙向交流。去年5月12日四川大地震發(fā)生后，北京武警指揮中心和四川武警部隊(duì)運(yùn)用“北斗”進(jìn)行了上百次交流。北斗二號(hào)系列衛(wèi)星今年起將進(jìn)入組網(wǎng)高峰期，預(yù)計(jì)在2015年形成由三十幾顆衛(wèi)星組成的覆蓋全球的系統(tǒng)。1.4中國(guó)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展中國(guó)GPS導(dǎo)航的市場(chǎng)潛力巨大。截至到2005年底，中國(guó)擁有車載導(dǎo)航設(shè)備的車輛不足10萬(wàn)輛，相對(duì)于3000萬(wàn)輛的汽車總數(shù)來(lái)說(shuō)，普及率不到1%。而日本的汽車車載導(dǎo)航安裝率高達(dá)59%，歐美約占25%。2006年便攜導(dǎo)航市場(chǎng)應(yīng)該有近5億元的規(guī)模，而隨著市場(chǎng)的高速發(fā)展及新品牌的層出不窮，預(yù)計(jì)2009年中國(guó)汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)終端的銷售額將接近100億元。即將過(guò)去的2008年，被人們稱為中國(guó)的“3G元年”。眾所周知，目前在國(guó)內(nèi)通信領(lǐng)域，最火的就是正在試運(yùn)行的TD-SCDMA——3G標(biāo)準(zhǔn)。作為新一代的通信技術(shù)，3G帶給人們非常多的期許。3G牌照的全面發(fā)放，也成了人們共同關(guān)注的焦點(diǎn)。其實(shí)在國(guó)內(nèi)的GPS導(dǎo)航領(lǐng)域也在經(jīng)歷著一場(chǎng)蛻變，第三代PND類導(dǎo)航產(chǎn)品的應(yīng)運(yùn)而生，已經(jīng)把人們帶進(jìn)了全新的導(dǎo)航時(shí)代。衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，將成為十一五”發(fā)展的亮點(diǎn)。在“十一五”期間，衛(wèi)星導(dǎo)航在其它領(lǐng)域如航空、海路、鐵路、建筑、電信、電力等方面的應(yīng)用都會(huì)有很大的發(fā)展空間。衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在三方面：一是衛(wèi)星導(dǎo)航的多系統(tǒng)并存，使系統(tǒng)可用性得以提高，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼜V闊；二是多元組合導(dǎo)航技術(shù)正在得到推廣應(yīng)用，主要有GPS與移動(dòng)通信基站定位、陀螺、航位推算技術(shù)等的組合應(yīng)用；三是衛(wèi)星導(dǎo)航與無(wú)線通信等其它高技術(shù)相結(jié)合，如GPS接收機(jī)嵌入到蜂窩電話、便攜式PC、PDA和手表等通信、安全和消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，從根本上促進(jìn)了IT技術(shù)的整體發(fā)展。1.5GPS組成概述全球定位系統(tǒng)(GPS)主要有三大組成都分，即空間星座部分、地面監(jiān)護(hù)部分和用戶設(shè)備部分。1.5.1空間星座部分（1）衛(wèi)星星座的構(gòu)成與現(xiàn)狀全球定價(jià)系統(tǒng)的空間衛(wèi)星星座部分，將由24顆衛(wèi)星組成。其中包括3顆備用衛(wèi)星。工作衛(wèi)星分布在6個(gè)軌道面內(nèi)，每個(gè)軌道面上分布有4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道面相對(duì)地球赤道面的傾角為55度，各軌道平面相交點(diǎn)的赤經(jīng)相關(guān)60度，在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升交距角相差30度。軌道平均高度約為20200km，衛(wèi)星運(yùn)行周期為11小時(shí)58分。因此，同一觀測(cè)站上每天出現(xiàn)的衛(wèi)星分布圖形相同，只是每天提前約4分鐘。每顆衛(wèi)晝每天約有5個(gè)小時(shí)在地平線以上，同時(shí)位于地平線以上的衛(wèi)星數(shù)目隨時(shí)間和地點(diǎn)而異，最少為4顆，最多可達(dá)11顆。GPS衛(wèi)星在空間的上述配置，保障了在地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻均至少可以同時(shí)觀測(cè)到4顆衛(wèi)星，加之衛(wèi)星信號(hào)的傳播和接收不受天氣的影響，因此GPS是一種全球性、全天候的連續(xù)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)。不過(guò)也應(yīng)指出，GPS衛(wèi)星的上述分布，在個(gè)別地區(qū)仍可能在某一短時(shí)間內(nèi)(例如數(shù)分鐘)只能觀測(cè)到4顆圖形結(jié)構(gòu)較差的衛(wèi)星，而無(wú)法達(dá)到必要的定位精度。空間部分的3顆備用衛(wèi)星，將在必要時(shí)根據(jù)指令代替發(fā)生故障的衛(wèi)星，這對(duì)于保障GPS空間部分正常而高效地工作是極其重要的。（2）GPS衛(wèi)星及其功能GPS衛(wèi)星的主體呈圓柱形，直徑約為1.5m，重約774kg包括(310kg燃料)，兩側(cè)設(shè)有兩塊雙葉太陽(yáng)能板能自動(dòng)對(duì)日定向，以保證衛(wèi)星正常工作的用電。每顆衛(wèi)星裝有4高精度原子鐘(2臺(tái)銣鐘和2臺(tái)銫鐘)，這是衛(wèi)星的核心設(shè)備。它將發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)頻率，為GPS測(cè)量提供高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。（3）GPS衛(wèi)星的基本功能是：①接收和儲(chǔ)存由地面監(jiān)控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信息，接受執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令；②衛(wèi)星上設(shè)有微處理機(jī)，進(jìn)行部分必要的數(shù)據(jù)處理工作；③通過(guò)星載的高精度銫鐘和銣鐘提供精密的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)；④向用戶發(fā)送導(dǎo)航與定位信息；

⑤在地面監(jiān)控站的指令下，通過(guò)推進(jìn)器調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)和啟用備星。一股來(lái)說(shuō)，在大地測(cè)量學(xué)和大地重力學(xué)中，或者是把人造地球衛(wèi)星作為一個(gè)高空觀測(cè)目標(biāo)，通過(guò)測(cè)定用戶接收機(jī)與衛(wèi)星之間的距離或距離差來(lái)完成導(dǎo)航與定位任務(wù)，或者是把衛(wèi)星作為一個(gè)傳感器，通過(guò)觀測(cè)衛(wèi)星運(yùn)行軌道的攝動(dòng)來(lái)研究和測(cè)定地球重力場(chǎng)的影響和模型。不過(guò)，對(duì)于后一種應(yīng)用，通常要求衛(wèi)星軌道較低，而GPS衛(wèi)星的軌道高度平均達(dá)20200km，對(duì)地球重力異常的反應(yīng)靈敏度較低。所以它主要是作為具有精確位置信息的高空目標(biāo)，放廣泛地用于導(dǎo)航和定位。1.5.2地面監(jiān)控部分GPS的地面監(jiān)控部分目前主要由分布在全球的5個(gè)地面站所組成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測(cè)站、主控站和信息注入站。（1）監(jiān)測(cè)站現(xiàn)有5個(gè)地面站均具有監(jiān)測(cè)站的功能。監(jiān)控站是在主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集中心。站內(nèi)設(shè)有雙頻GPS接收機(jī)、高精度原子鐘、計(jì)算機(jī)各一臺(tái)和若干臺(tái)環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。接收器對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，以采集數(shù)據(jù)和監(jiān)視衛(wèi)星的工作狀況。原于鐘提供時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，而環(huán)境傳感器收集有關(guān)當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)。所有觀測(cè)資料內(nèi)計(jì)算機(jī)進(jìn)行初步處理并存儲(chǔ)和傳送到主控站，用以確定衛(wèi)星的精密軌道。（2）主控站主控站一個(gè)，設(shè)在科羅拉多(ColoradoSprings)。主控站除協(xié)調(diào)和管理所有地面監(jiān)控系統(tǒng)的工作外，其主要任務(wù)是：根據(jù)本站和其它監(jiān)測(cè)站的所有觀測(cè)資料推算編制各衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣層的修正參數(shù)等，并把這些數(shù)據(jù)傳遞到注入站。提供全球定位系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)。各監(jiān)測(cè)站和GPS衛(wèi)星的原子鐘應(yīng)與主控站的原子同步或測(cè)出其間的差，并把這些鐘差信息編入導(dǎo)航電文送到注入站。調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定的軌道遠(yuǎn)行。啟用備用衛(wèi)星以代替失效的工作衛(wèi)星。（3）注入站注入站現(xiàn)有3個(gè)，分別設(shè)在印度洋的迭哥加西亞(DiegoGarcia)，南大西洋的阿松森島(Asencion)和南太平洋的卡瓦加蘭(Kwajalein)。注入站的主要設(shè)備包括一臺(tái)直徑為3.6m的天線、一臺(tái)C波段發(fā)射機(jī)和一臺(tái)計(jì)算機(jī)。其主要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其它控制指令等注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)系統(tǒng)，并監(jiān)測(cè)注入信息的正確性。整個(gè)GPS的地面監(jiān)控部分，除主控站外均無(wú)人值守。各站間用現(xiàn)代化的通訊系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，在原子鐘和計(jì)算機(jī)的驅(qū)動(dòng)和精確控制下，各項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。為了提高GPS衛(wèi)星的定軌精度，當(dāng)系統(tǒng)建成后將會(huì)適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)站的數(shù)量并改善其在全球的分布。1.5.3用戶設(shè)備部分全球定位系統(tǒng)的空間部分和地面監(jiān)控部分，是用戶廣泛應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航和定位的基礎(chǔ)，而用戶只有通過(guò)用戶設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用GPS導(dǎo)航和定位的目的。用戶設(shè)備的主要任務(wù)是接收GP5衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息及觀測(cè)量，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理順完成導(dǎo)航和定位工作。根據(jù)GPS用戶的不同要求，所需的接收設(shè)備各異。隨著GPS定位技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，許多國(guó)家都在積極研制、開(kāi)發(fā)適用于不同要求的GPS接收機(jī)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件。1.6GPS原理GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)計(jì)算出接收機(jī)的具體位置。而衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文。當(dāng)用戶接受到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時(shí)所處位置，從而用戶在大地坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知。然而，由于用戶接受機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標(biāo)x、y、z外，還要引進(jìn)一個(gè)Δt即衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù)，然后用4個(gè)方程將這4個(gè)未知數(shù)解出來(lái)。所以如果想知道接收機(jī)所處的位置，至少要能接收到4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。接收器與衛(wèi)星之間的距離計(jì)算：其中：C是光速經(jīng)過(guò)整理得：對(duì)得方程組：其中按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對(duì)定位（差分定位）。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收機(jī)位置的方式，它只能采用偽距觀測(cè)量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對(duì)定位（差分定位）是根據(jù)兩臺(tái)以上接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定觀測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置的方法，它既可采用偽距觀測(cè)量也可采用相位觀測(cè)量，大地測(cè)量或工程測(cè)量均應(yīng)采用相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位。GPS接收機(jī)可接收到可用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)的時(shí)間信息，用于預(yù)報(bào)未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報(bào)星歷。在GPS觀測(cè)量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機(jī)可以根據(jù)兩個(gè)頻率的觀測(cè)量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)（大氣有明顯差別），應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。1.6.1GPS定位方法分類

利用GPS進(jìn)行定位的方法有很多種。若按照參考點(diǎn)的位置不同，則定位方法可分為（1）絕對(duì)定位。即在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，利用一臺(tái)接收機(jī)來(lái)測(cè)定該點(diǎn)相對(duì)于協(xié)議地球質(zhì)心的位置，也叫單點(diǎn)定位。這里可認(rèn)為參考點(diǎn)與協(xié)議地球質(zhì)心相重合。GPS定位所采用的協(xié)議地球坐標(biāo)系為WGS-84坐標(biāo)系。因此絕對(duì)定位的坐標(biāo)最初成果為WGS-84坐標(biāo)。（2）相對(duì)定位。即在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，利用兩臺(tái)以上的接收機(jī)測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)至某一地面參考點(diǎn)（已知點(diǎn)）之間的相對(duì)位置。也就是測(cè)定地面參考點(diǎn)到未知點(diǎn)的坐標(biāo)增量。按用戶接收機(jī)在作業(yè)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，則定位方法可分為（1）靜態(tài)定位。即在定位過(guò)程中，將接收機(jī)安置在測(cè)站點(diǎn)上并固定不動(dòng)。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，這種靜止?fàn)顟B(tài)只是相對(duì)的，通常指接收機(jī)相對(duì)與其周圍點(diǎn)位沒(méi)有發(fā)生變化。（2）動(dòng)態(tài)定位。即在定位過(guò)程中，接收機(jī)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。GPS絕對(duì)定位和相對(duì)定位中，又都包含靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。即動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位、靜態(tài)絕對(duì)定位、動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和靜態(tài)相對(duì)定位。若依照測(cè)距的原理不同，又可分為測(cè)碼偽距法定位、測(cè)相偽距法定位、差分定位等。1GPS測(cè)量的基本觀測(cè)量由于衛(wèi)星信號(hào)含有多種定位信息，根據(jù)不同的要求和方法，可獲得不同的觀測(cè)量：測(cè)碼偽距觀測(cè)量（碼相位觀測(cè)量）；測(cè)相偽距觀測(cè)量（載波相位觀測(cè)量）；多普勒積分計(jì)數(shù)偽距差；干涉法測(cè)量時(shí)間延遲；目前，在GPS定位測(cè)量中，廣泛采用的觀測(cè)量為前兩種，即碼相位觀測(cè)量和載波相位觀測(cè)量。2測(cè)碼偽距測(cè)量2．1碼相位測(cè)量測(cè)碼偽距測(cè)量是通過(guò)測(cè)量GPS衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)用戶接收機(jī)的傳播時(shí)間，從而計(jì)算出接收機(jī)至衛(wèi)星的距離，即式中：——傳播時(shí)間；——光速2．2測(cè)碼偽距觀測(cè)方程及其線性化GPS采用單程測(cè)距原理，要準(zhǔn)確地測(cè)定站星之間的距離，必須使衛(wèi)星鐘與用戶接收機(jī)鐘保持嚴(yán)格同步，同時(shí)考慮大氣層對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的影響。3測(cè)相偽距測(cè)量3．1載波相位測(cè)量載波相位測(cè)量是通過(guò)測(cè)量GPS衛(wèi)星發(fā)射的載波信號(hào)從GPS衛(wèi)星發(fā)射到GPS接收機(jī)的傳播路程上的相位變化，從而確定傳播距離。因而又稱為測(cè)相偽距測(cè)量。3．2載波信號(hào)的傳播時(shí)間衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際傳播時(shí)間表示為：3．3測(cè)相偽距觀測(cè)方程及其線性化4整周未知數(shù)的確定4.1平差待定參數(shù)法4.2快速解算法（FARA）4.3動(dòng)態(tài)法5周跳的探測(cè)分析與修復(fù)周跳就是由于GPS接收機(jī)對(duì)于衛(wèi)星信號(hào)的失鎖，而導(dǎo)致GPS接收機(jī)中載波相位觀測(cè)值中的整周計(jì)數(shù)所發(fā)生的突變。產(chǎn)生周跳的主要原因是衛(wèi)星信號(hào)失鎖，例如衛(wèi)星信號(hào)被障礙物遮擋而暫時(shí)中斷，或受到無(wú)線電信號(hào)干擾而造成失鎖等。這些原因都會(huì)使計(jì)數(shù)器的整周數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤，由于載波相位觀測(cè)量為瞬時(shí)觀測(cè)值，因此不足一周的小數(shù)部分總能保持正確。1.6.2靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位

一絕對(duì)定位原理GPS絕對(duì)定位又叫單點(diǎn)定位，即以GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測(cè)值為基礎(chǔ)，并根據(jù)衛(wèi)星星歷確定的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，直接確定用戶接收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)（地球質(zhì)心）的絕對(duì)位置。根據(jù)用戶接收機(jī)天線所處的狀態(tài)不同，絕對(duì)定位又可分為靜態(tài)絕對(duì)定位和動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。因?yàn)槭艿叫l(wèi)星軌道誤差、鐘差以及信號(hào)傳播誤差等因素的影響，靜態(tài)絕對(duì)定位的精度約為米級(jí)，而動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位的精度約為10~40m。因此靜態(tài)絕對(duì)定位主要用于大地測(cè)量，而動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位只能用于一般性的導(dǎo)航定位中。1靜態(tài)絕對(duì)定位原理接收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)下，確定觀測(cè)站坐標(biāo)的方法，稱為靜態(tài)絕對(duì)定位。這時(shí)，接收機(jī)可以連續(xù)地在不同歷元同步觀測(cè)不同的衛(wèi)星，測(cè)定衛(wèi)星至觀測(cè)站的偽距，獲得充分的觀測(cè)量，通過(guò)測(cè)后數(shù)據(jù)處理求得測(cè)站的絕對(duì)坐標(biāo)。根據(jù)測(cè)定的偽距觀測(cè)量的性質(zhì)不同分為：1．1測(cè)碼偽距靜態(tài)絕對(duì)定位1．2測(cè)相偽距靜態(tài)絕對(duì)定位2動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位原理將GPS用戶接收機(jī)安裝在載體上，并處于動(dòng)態(tài)情況下，確定載體的瞬時(shí)絕對(duì)位置的定位方法，稱為動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。一般，動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位只能獲得很少或者沒(méi)有多余觀測(cè)量的實(shí)數(shù)解，因而定位精度不是很高，被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、船舶、陸地車輛等運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航。根據(jù)觀測(cè)量的性質(zhì)分，可以分為測(cè)碼偽距動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位和測(cè)相偽距動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。3絕對(duì)定位精度的評(píng)價(jià)在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用不同的幾何精度評(píng)價(jià)模型和相應(yīng)的精度衰減因子，通常有：（1）平面位置精度衰減因子HDOP相應(yīng)的平面位置精度為（2）高程精度衰減因子VDOP相應(yīng)的高程精度為（3）空間位置精度衰減因子PDOP相應(yīng)的空間位置精度為（4）接收機(jī)鐘差精度衰減因子TDOP相應(yīng)的鐘差精度為（5）幾何精度衰減因子GDOP：描述空間位置誤差和時(shí)間誤差綜合影響的精度衰減因子。相應(yīng)的中誤差為二GPS相對(duì)定位原理1相對(duì)定位原理概述相對(duì)定位，是用兩臺(tái)GPS接收機(jī)，分別安置在基線的兩端，同步觀測(cè)相同的衛(wèi)星。種方法可以推廣到多臺(tái)GPS接收機(jī)安置在若干條基線的端點(diǎn)，通過(guò)同步觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星，以確定多條基線向量。相對(duì)定位中，需要多個(gè)測(cè)站中至少一個(gè)測(cè)站的坐標(biāo)值作為基準(zhǔn)，利用觀測(cè)出的基線向量，去求解出其它各站點(diǎn)的坐標(biāo)值。根據(jù)定位過(guò)程中接收機(jī)所處的狀態(tài)不同，相對(duì)定位可分為靜態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位（或稱差分GPS定位）。2靜態(tài)相對(duì)定位原理設(shè)置在基線兩端點(diǎn)的接收機(jī)相對(duì)于周圍的參照物固定不動(dòng)，通過(guò)連續(xù)觀測(cè)獲得充分的多余觀測(cè)數(shù)據(jù)，解算基線向量，稱為靜態(tài)相對(duì)定位。靜態(tài)相對(duì)定位，一般均采用測(cè)相偽距觀測(cè)值作為基本觀測(cè)量。測(cè)相偽距靜態(tài)相對(duì)定位是當(dāng)前GPS定位中精度最高的一種方法2．1觀測(cè)值的線性組合目前的求差方式有三種：?jiǎn)尾睢㈦p差、三差，定義如下：=1\*GB3①單差（Single-Difference）：不同觀測(cè)站同步觀測(cè)同一顆衛(wèi)星所得觀測(cè)量之差=2\*GB3②雙差（Double-Difference）：不同觀測(cè)站同步觀測(cè)同組衛(wèi)星所得的觀測(cè)量單差之差=3\*GB3③三差（Triple-Difference）：不同歷元同步觀測(cè)同組衛(wèi)星所得的觀測(cè)量雙差之差2．2觀測(cè)方程2．3靜態(tài)相對(duì)定位觀測(cè)方程的線性化及平差模型為了求解測(cè)站之間的基線向量，首先就應(yīng)該將觀測(cè)方程線性化，然后列出相應(yīng)的誤差方程式，應(yīng)用最小二乘法平差原理求解觀測(cè)站之間的基線向量。3差分定位原理動(dòng)態(tài)相對(duì)定位，是將一臺(tái)接收機(jī)設(shè)置在一個(gè)固定的觀測(cè)站（基準(zhǔn)站），基準(zhǔn)站在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)是已知的。另一臺(tái)接收機(jī)安裝在運(yùn)動(dòng)的載體上，載體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其上的GPS接收機(jī)與基準(zhǔn)站上的接收機(jī)同步觀測(cè)GPS衛(wèi)星，以實(shí)時(shí)確定載體在每個(gè)觀測(cè)歷元的瞬時(shí)位置。在動(dòng)態(tài)相對(duì)定位過(guò)程中，由基準(zhǔn)站接收機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈發(fā)送修正數(shù)據(jù)，用戶站接收該修正數(shù)據(jù)并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行改正處理，以獲得精確的定位結(jié)果。由于用戶接收基準(zhǔn)站的修正數(shù)據(jù)，對(duì)用戶站觀測(cè)量進(jìn)行改正，這種數(shù)據(jù)處理本質(zhì)上是求差處理（差分），以達(dá)到消除或減少相關(guān)誤差的影響，提高定位精度，因此GPS動(dòng)態(tài)相對(duì)定位通常又稱為差分GPS定位。動(dòng)態(tài)相對(duì)定位過(guò)程中存在著三部分誤差：一部分是對(duì)每一個(gè)用戶接收機(jī)所公有的，包括衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對(duì)流層誤差等；第二部分為不能由用戶測(cè)量或由校正模型來(lái)計(jì)算的傳播延遲誤差；第三部分為各用戶接收機(jī)所固有的誤差，包括內(nèi)部噪聲、通道延遲、多路徑效應(yīng)等。利用差分技術(shù)，第一部分誤差完全可以消除，第二部分誤差大部分可以消除，其主要取決于基準(zhǔn)接收機(jī)和用戶接收機(jī)的距離，第三部分誤差則無(wú)法消除。3．1單基準(zhǔn)站GPS差分根據(jù)基準(zhǔn)站所發(fā)送的修正數(shù)據(jù)的類型不同，又可分為位置差分，偽距差分，載波相位差分。3．2多基準(zhǔn)站差分1.7GPS接收定位數(shù)據(jù)的原理GPS接收機(jī)只要處于工作狀態(tài)就會(huì)源源不斷地把接收并計(jì)算出的GPS導(dǎo)航定位信息通過(guò)串口傳送到計(jì)算機(jī)中。前面的代碼只負(fù)責(zé)從串口接收數(shù)據(jù)并將其放置于緩存，在沒(méi)有進(jìn)一步處理之前緩存中是一長(zhǎng)串字節(jié)流，這些信息在沒(méi)有經(jīng)過(guò)分類提取之前是無(wú)法加以利用的。因此，必須通過(guò)程序?qū)⒏鱾€(gè)字段的信息從緩存字節(jié)流中提取出來(lái)，將其轉(zhuǎn)化成有實(shí)際意義的，可供高層決策使用的定位信息數(shù)據(jù)。同其他通訊協(xié)議類似，對(duì)GPS進(jìn)行信息提取必須首先明確其幀結(jié)構(gòu)，然后才能根據(jù)其結(jié)構(gòu)完成對(duì)各定位信息的提取。對(duì)于本文所使用的GARMINGPS天線板，其發(fā)送到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)主要由幀頭、幀尾和幀內(nèi)數(shù)據(jù)組成，根據(jù)數(shù)據(jù)幀的不同，幀頭也不相同，主要有“$GPGGA”、“$GPGSA”、“$GPGSV”以及“$GPRMC”等。這些幀頭標(biāo)識(shí)了后續(xù)幀內(nèi)數(shù)據(jù)的組成結(jié)構(gòu)，各幀均以回車符和換行符作為幀尾標(biāo)識(shí)一幀的結(jié)束。對(duì)于通常的情況，我們所關(guān)心的定位數(shù)據(jù)如經(jīng)緯度、速度、時(shí)間等均可以從“$GPRMC”幀中獲取得到，該幀的結(jié)構(gòu)及各字段釋義如下：$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>*hh<1>當(dāng)前位置的格林尼治時(shí)間，格式為hhmmss<2>狀態(tài)，A為有效位置，V為非有效接收警告，即當(dāng)前天線視野上方的衛(wèi)星個(gè)數(shù)少于3顆<3>緯度，格式為ddmm.mmmm<4>標(biāo)明南北半球,N為北半球、S為南半球<5>經(jīng)度，格式為dddmm.mmmm<6>標(biāo)明東西半球，E為東半球、W為西半球<7>地面上的速度，范圍為0.0到999.9<8>方位角，范圍為000.0到359.9度<9>日期，格式為ddmmyy<10>地磁變化，從000.0到180.0度<11>地磁變化方向，為E或W至于其他幾種幀格式，除了特殊用途外，平時(shí)并不常用，雖然接收機(jī)也在源源不斷地向主機(jī)發(fā)送各種數(shù)據(jù)幀，但在處理時(shí)一般先通過(guò)對(duì)幀頭的判斷而只對(duì)“$GPRMC”幀進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取處理。如果情況特殊，需要從其他幀獲取數(shù)據(jù)，處理方法與之也是完全類似的。由于幀內(nèi)各數(shù)據(jù)段由逗號(hào)分割，因此在處理緩存數(shù)據(jù)時(shí)一般是通過(guò)搜尋ASCII碼“$”來(lái)判斷是否是幀頭，在對(duì)幀頭的類別進(jìn)行識(shí)別后再通過(guò)對(duì)所經(jīng)歷逗號(hào)個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)來(lái)判斷出當(dāng)前正在處理的是哪一種定位導(dǎo)航參數(shù)，并做出相應(yīng)的處理。1.8TG35—D410模塊介紹下面我們來(lái)介紹一下GPS信息接收器的其中一種，也就是本課題將要用到的信息接收模塊TG35-D410。它有以下特點(diǎn)：·并行12通道，可同時(shí)接收12顆衛(wèi)星；·定位時(shí)間：重捕<2s，熱啟動(dòng)為24s，自動(dòng)搜索10s；·1PPS秒脈沖信號(hào)輸出，精度指標(biāo)高達(dá)10；

·雙串口輸出，波特率4800；

·輸入電壓（DC）：3.3～5.0V；·電源/數(shù)據(jù)口：雙排20插針。TG35-D410模塊的外形圖如圖1.5所示：

圖1TG35-D410模塊的外形圖TG35-D410管腳名稱與功能如表1所示表1TG35-D410管腳名稱與功能2AT89C51單片機(jī)AT89C51微處理器是ATMEL公司生產(chǎn)的51系列單片機(jī)中的一種，它是低功耗/低電壓，高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。2.1主要功能特性·兼容MCS51指令系統(tǒng))32個(gè)雙向I/O口·3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷·2個(gè)串行中斷·2個(gè)外部中斷源·2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線

·低功耗空閑和掉電模式·4k可反復(fù)擦寫(xiě)(>1000次）FlashROM

·256x8bit內(nèi)部RAM·時(shí)鐘頻率0-24MHz·可編程UART串行通道·共5個(gè)中斷源·軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能2.2管腳說(shuō)明VCC：供電電壓。GND：接地P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。/RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。/ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源

（VPP）。/XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。/XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。2.3振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2.4芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。2.5時(shí)鐘電路AT89C51內(nèi)含一個(gè)高增益的反相放大器，只需通過(guò)XTAL1，XTAL2外接作為反饋元件的晶體后便成為自激振蕩器，晶體呈感性，與C1，C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。一般連接如圖2所示：

圖2AT89C51外部時(shí)鐘電路圖2.6復(fù)位電路當(dāng)8051的ALE及/PSEN兩引腳輸出高電平，RST引腳高電平到時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。RST/VPD端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生則為上電復(fù)位，若通過(guò)按動(dòng)按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱為手動(dòng)復(fù)位。對(duì)于51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)一般有兩種復(fù)位方式，包括上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，在時(shí)鐘電路工作的后，只要單片機(jī)的RST引腳上面出現(xiàn)24個(gè)振蕩脈沖（2個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位，而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通常使高電平保持在10ms以上。這里采用手動(dòng)復(fù)位方式。當(dāng)按鈕按下的瞬間，接通電路，給電容充電，實(shí)現(xiàn)RST端的高電平，使單片機(jī)復(fù)位，而按鈕釋放時(shí)電容器放電，使高電平的產(chǎn)生時(shí)間比較長(zhǎng)。其示意圖如圖3所示。圖3按鈕復(fù)位電路設(shè)計(jì)示意圖2.7AT89C51單片機(jī)的串口模式單片機(jī)AT89C51的串行端口有4種工作模式，通過(guò)編程設(shè)計(jì)，可以使其工作在任一模式，以滿足不同場(chǎng)合的需要。其中，模式0主要用于外接移位寄存器，以擴(kuò)展單片機(jī)的I/O電路；模式1主要用于雙機(jī)之間或外設(shè)電路的通信；模式2、3除有模式1的功能外，還可用作多機(jī)通信，以構(gòu)成多微機(jī)系統(tǒng)，模式2、3的區(qū)別在于波特率的不同。2.7.1串行端口處于模式0串行端口處于模式0時(shí)，數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收都是通過(guò)RXD引腳，而TXD引腳則負(fù)責(zé)送出移位脈沖。其數(shù)據(jù)位由LSB開(kāi)始發(fā)送/接收8個(gè)位。①模式0發(fā)送數(shù)據(jù)執(zhí)行寫(xiě)入SBUF的指令，即激活串行端口的發(fā)送動(dòng)作，寫(xiě)入SBUF信號(hào)在S6P2將“1”加載發(fā)送移位寄存器的第9位，并激活TXD控制方塊開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。從寫(xiě)入SBUF至SEND引腳變?yōu)楦唠娢唬s需一個(gè)機(jī)械周期的時(shí)間。在SEND信號(hào)動(dòng)作期間，每個(gè)機(jī)械周期的S6P2期間，將使發(fā)送移位寄存器的內(nèi)容右移-位，同時(shí)由高位左移一個(gè)0進(jìn)來(lái)。發(fā)送數(shù)據(jù)依LSB-MSB的順序，由RXD(P3.0)引腳送出，并在TXD引腳產(chǎn)生同步脈沖。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的第8位(MSB)到達(dá)移位寄存器的最右側(cè)位置時(shí)，其左側(cè)除第9位為1外，其余位均填入0。在此情況下，零檢測(cè)器(ZeroDetector)激活TX控制方塊再送出最后“個(gè)位后，即令SEND降為低電位，停止發(fā)送動(dòng)作，并設(shè)定T1中斷標(biāo)志產(chǎn)生串行端口中斷請(qǐng)求。②模式0數(shù)據(jù)接收當(dāng)要接收數(shù)據(jù)時(shí)，只要設(shè)定SCON寄存器中的REN＝1、RI=0，即會(huì)激活RX控制方塊。約經(jīng)一個(gè)機(jī)械周期后的S6P2期間，BX控制方塊將數(shù)據(jù)FEH加載接收移位寄存器中，并使RECEIVE引腳升至高電位。在RECEIVE信號(hào)動(dòng)作期間，數(shù)據(jù)依LSB-MSB的順序經(jīng)RXD(P3.0)引腳輸入，并在TXD(P3.1)引腳產(chǎn)生同步脈沖。當(dāng)數(shù)據(jù)從右側(cè)移入接收移位寄存器時(shí)，先前加載的FE值會(huì)往左移出。當(dāng)其中的數(shù)據(jù)位0移至寄存器的最左邊時(shí)，通知RX控制方塊再接收最后一位后，將接收移位寄存器的內(nèi)容加載接收SBUF中。此時(shí)會(huì)自動(dòng)今RI=l產(chǎn)生串行端口中斷請(qǐng)求，并將RECIVE降為低位停止接收動(dòng)作。2.7.2串行端口處于模式1在模式1時(shí)，串行端口經(jīng)由TXD引腳負(fù)責(zé)發(fā)送及通過(guò)RXD引腳接收10位的數(shù)據(jù)，其中包括1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位。由于發(fā)送和接收是由不同引腳負(fù)責(zé)，故可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收的動(dòng)作。起始位(低電位)和停止位(高電位)是串行端口在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)加上去的，當(dāng)在接收狀態(tài)下，接收到的停止位會(huì)自動(dòng)存入SCON寄存器的RB8位中，而發(fā)送及接收波特率可用軟件設(shè)定計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器1，說(shuō)明如下。①模式1的發(fā)送執(zhí)行寫(xiě)入SBUF指令后，產(chǎn)生一個(gè)WRITETOSBUF的脈沖，此時(shí)把數(shù)據(jù)送入SBUF，并激活TX控制方塊。在下一個(gè)機(jī)械周期時(shí)，SEND自動(dòng)降為0，此時(shí)DATA己自動(dòng)為0，故經(jīng)由TXD引腳送出一個(gè)“0”的位，這就是所謂的起始位。然后數(shù)據(jù)位開(kāi)始由TXD引腳依LSB-MSB順序向右移出，直到8位數(shù)據(jù)全部送出后，CPU會(huì)自動(dòng)設(shè)定中斷標(biāo)志TI=1，產(chǎn)生串行端口中斷請(qǐng)求，再自動(dòng)經(jīng)由TXD引腳送出一個(gè)“1”的位后，SEND升為高電位，DATA引腳為0，停止發(fā)送動(dòng)作，此時(shí)TXD引腳維持高電位。②模式1的接收當(dāng)要接收數(shù)據(jù)時(shí)，需將SCON寄存器的REN位設(shè)定為1，每當(dāng)RXD引腳上檢測(cè)到負(fù)緣轉(zhuǎn)態(tài)信號(hào)后就會(huì)激活串行端口的接收動(dòng)作。在接到正確的起始位后(低電位)，開(kāi)始依LSB-MSB順序接收數(shù)據(jù)位，直到SCON中的RI=0、SM2=0或RI=0且接收到的停止位為l時(shí)，才自動(dòng)把8位數(shù)據(jù)送入SBUF內(nèi)。接著把停止位放入RB8中，然后設(shè)定接收中斷標(biāo)志RI=l，產(chǎn)生串行端口中斷請(qǐng)求。經(jīng)過(guò)-個(gè)位時(shí)間后，不論上述條件是否成立，RX控制方塊均會(huì)重新開(kāi)始檢測(cè)RXD引腳有無(wú)負(fù)緣轉(zhuǎn)態(tài)信號(hào)，以準(zhǔn)備接收下一批數(shù)據(jù)。

2.7.3串行端口處于模式2在模式2時(shí)，串行端口經(jīng)由TXD引腳負(fù)責(zé)發(fā)送及RXD引腳負(fù)責(zé)接收11位的數(shù)據(jù)，其中包括一個(gè)為0的起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)可設(shè)定的第9數(shù)據(jù)位及一個(gè)為1的停止位。由于發(fā)送與接收由不同的腳位負(fù)責(zé)，故可以全雙工的方式進(jìn)行通訊。在此模式下波特率是由軟件設(shè)定SFR中PCON寄存器的SMOD位決定，起始位和停止位是串行端口在發(fā)送時(shí)自動(dòng)加上去的，第9位在發(fā)送時(shí)是存放在SCON內(nèi)的TB8位，接收后存放在SC0N內(nèi)的RB8位。①模式2的數(shù)據(jù)發(fā)送執(zhí)行寫(xiě)入SBUF指令后，產(chǎn)生一個(gè)WRITETOSBUF的脈沖，此時(shí)把數(shù)據(jù)送入SBUF，并激活TX控制方塊。在下一機(jī)械周期，SEND自動(dòng)降為0，此時(shí)DATA己自動(dòng)為0，故經(jīng)由TXD引腳送出一個(gè)“0”的位，這就是所謂的起始位。然后數(shù)據(jù)位開(kāi)始由側(cè)引腳依LSB-MSB的順序向右移出，直到8位數(shù)據(jù)全部送出后，CPU會(huì)自動(dòng)設(shè)定中斷標(biāo)志TI＝1，產(chǎn)生串行端口中斷請(qǐng)求，再自動(dòng)經(jīng)TXD引腳送出一個(gè)“1”的位后，SEND升為高電位，DATA引腳為0，停止發(fā)送動(dòng)作，此時(shí)TXD引腳維持高電位。②模式2的數(shù)據(jù)接收當(dāng)要接收數(shù)據(jù)時(shí)，而將SCON寄存器的REN位設(shè)定為1，每當(dāng)RXD引腳上檢測(cè)到負(fù)緣狀態(tài)信號(hào)后就會(huì)激活串行端口的接收動(dòng)作。在接到正確的起始位后(低電位)，開(kāi)始依LSB-MSB的順序接收數(shù)據(jù)位，直到SCON中的RI=0、SM2=0或RI=0且接收到的停止位為1時(shí)，才自動(dòng)把8位數(shù)據(jù)送入SBUF內(nèi)。接著把停止位放入RB8中，然后設(shè)定接收標(biāo)志RI＝1，產(chǎn)生串行端口中斷請(qǐng)求。經(jīng)過(guò)一個(gè)位時(shí)間后，不論上述條件是否成立，RX控制方塊均會(huì)重新開(kāi)始檢測(cè)RXD引腳有無(wú)負(fù)緣狀態(tài)信號(hào)，以準(zhǔn)備接收下一批數(shù)據(jù)。2.7.4串行端口處于模式3在模式3下操作方式與模式2相同，惟一的差別在于模式3的波特率可以改變，通過(guò)設(shè)定計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器1而得到不同的波特率。2.7.5串行端口的波特率規(guī)劃所謂波特率(BaudRate)就是串行通訊(RS232或RS485)中，每秒所能發(fā)送的位數(shù)(bits/second)。例如波特率=1200bps時(shí)，代表每秒鐘可發(fā)送1200個(gè)位數(shù)據(jù)。MCS-51串行端口在4種模式下各有其不同的波特率，分述如下。①模式0的波特率串行端口工作于模式0時(shí)，不需任何計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器，其波特率為固定值。②模式1的波特率串行端口工作于模式1，其波特率將由計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器1來(lái)產(chǎn)生，通常令計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器1工作于模式2(自動(dòng)再加載模式)。在此模式下，計(jì)算波特率的公式為：其中SMOD為PCON寄存器中的位7，稱為波特率倍增位。若已知波特率默認(rèn)值為多少，即可求得TH1值。③模式2的波特率串行端口工作于模式2時(shí)不需任何計(jì)時(shí)／計(jì)數(shù)器，其波特率與SMOD位有關(guān)若SMOD=1時(shí)若SMOD=0時(shí)④模式3的波特率串行端口工作于模式3，其波特率由計(jì)時(shí)所數(shù)器l產(chǎn)生，其方法與前述模式相同。3TG12864E液晶顯示器液晶顯示器具有顯示信息多、體積小、功耗低、超薄等許多顯示器件不可無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的歡迎。在許多的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，被廣泛用作終端顯示，人機(jī)接口。LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點(diǎn)陣式LCD，其中段位式LCD和字符式LCD只能用于字符以下的簡(jiǎn)單顯示，不能滿足圖形及漢字顯示的要求。而點(diǎn)陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形及漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕的上下移動(dòng)、動(dòng)畫(huà)功能等功能，用途十分廣泛。液晶顯示器類型與其控制驅(qū)動(dòng)器是密切相關(guān)的，液晶顯示器的使用也主要是針對(duì)控制器的操作。液晶顯示控制器作為顯示器與外界的接口，可以接受CPU的各項(xiàng)控制指令以控制LCD的各項(xiàng)功能。LCD產(chǎn)品是世界上最省電的顯示產(chǎn)品。在便攜式顯示器中，LCD是最佳選擇。目前還沒(méi)有找到一個(gè)顯示產(chǎn)品能代替LCD再計(jì)時(shí)器，計(jì)算器，手機(jī)，電子字典，筆記本電腦，PDA，GPS，電子照相機(jī)，電子攝像機(jī)，便攜計(jì)算機(jī)，便攜式只能儀表產(chǎn)品上的應(yīng)用。隨著世界經(jīng)濟(jì)科技的發(fā)展和個(gè)人生活水平的提高，LCD的市場(chǎng)開(kāi)拓十分寬廣。下面我們將介紹其中一種液晶顯示屏--TG12864E的功能和應(yīng)用。TG12864E是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及128×64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示,也可以8×4個(gè)（16×16點(diǎn)陣）漢字。3.1主要的技術(shù)參數(shù)和性能·電源：VDD：+2.7～+5V;模塊內(nèi)自帶-10V負(fù)壓，用于LCD的驅(qū)動(dòng)電壓。·顯示內(nèi)容：128（列）×64（行）點(diǎn)·全屏幕點(diǎn)陣·七種指令·與CPU接口采用8位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和8條控制線·占空比1/64·工作溫度：-10℃～+60℃，儲(chǔ)存溫度：-20℃～+70℃，可選擇溫寬：-20℃～+70℃3.2模塊的外部接口外部接口信號(hào)表2所示：表212864外部接口表3.3模塊主要硬件構(gòu)成LCD結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示：圖4LCD結(jié)構(gòu)框圖3.4具體指令介紹清除顯示功能：清除顯示屏幕，把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”位址歸位功能：把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM位址歸位功能：把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM功能，執(zhí)行該命令后，所設(shè)置的行將顯示在屏幕的第一行。顯示起始行是由Z地址計(jì)數(shù)器控制的，該命令自動(dòng)將A0-A5位地址送入Z地址計(jì)數(shù)器起始地址可以是0-63范圍內(nèi)任意一行。Z地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)計(jì)數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當(dāng)掃描完一行后自動(dòng)加一。顯示狀態(tài)開(kāi)/關(guān)功能：D=1；整體顯示ONC=1；游標(biāo)ONB=1；游標(biāo)位置ON游標(biāo)或顯示移位控制功能：設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位：這個(gè)指令并不改變DDRAM的內(nèi)容功能設(shè)定功能：DL=1（必須設(shè)為1）RE=1；擴(kuò)充指令集動(dòng)作RE=0：基本指令集動(dòng)作設(shè)定CGRAM位址功能：設(shè)定CGRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）設(shè)定DDRAM位址功能：設(shè)定DDRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）讀取忙碌狀態(tài)（BF）和位址功能：讀取忙碌狀態(tài)（BF）可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成，同時(shí)可以讀出位址計(jì)數(shù)器（AC）的值寫(xiě)資料到RAM功能：寫(xiě)入資料到內(nèi)部的RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）讀出RAM的值功能：從內(nèi)部RAM讀取資料（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）待命模式（12H）功能：進(jìn)入待命模式，執(zhí)行其他命令都可終止待命模式卷動(dòng)位址或IRAM位址選擇（13H）功能：SR=1；允許輸入卷動(dòng)位址SR=0；允許輸入IRAM位址反白選擇（14H）功能：選擇4行中的任一行作反白顯示，并可決定反白的與否睡眠模式（015H）功能：SL=1；脫離睡眠模式SL=0；進(jìn)入睡眠模式3.5顯示步驟顯示資料RAM提供64×2個(gè)位元組的空間最多可以控制4行16字（64個(gè)字）的中文字型顯示當(dāng)寫(xiě)入顯示資料RAM時(shí)，可以分別顯示CGROM、HCGROM與CGRAM的字型；ST7920A可以顯示三種字型，分別是半寬的HCGROM字型、CGRAM字型及中文CGROM字型，三種字型的選擇，由在DDRAM中寫(xiě)入的編碼選擇，在0000H-0006H的編碼中將自動(dòng)的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)位元組的編碼達(dá)成中文字型的編碼（A140-D75F），各種字型詳細(xì)編碼如下：顯示半寬字型：將8位元資料寫(xiě)入DDRAM中，范圍為02H-7FH的編碼。顯示CGRAM字型：將16位元資料寫(xiě)入DDRAM中，總共有0000H，0002H，0004H，0006H四種編碼。顯示中文字形：將16位元資料寫(xiě)入DDRAMK，范圍為A1A1H-F7FEH的編碼。4GPS定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程4.1整體設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)的GPS定位系統(tǒng)是一個(gè)手持式的簡(jiǎn)易衛(wèi)星定位系統(tǒng)，由GPS接收器接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232串行輸入存至單片機(jī)的可讀存儲(chǔ)器RAM中，再經(jīng)由并口輸出到液晶屏顯示即可。在此，我需要做一個(gè)硬件接口電路，用來(lái)連接GPS接收器和液晶顯示器，單片機(jī)的讀寫(xiě)控制都靠匯編語(yǔ)言來(lái)完成，使整個(gè)工作流程可以順利進(jìn)行。主程序在軟件開(kāi)發(fā)中顯得極為重要。圖5為GPS定位系統(tǒng)軟件的主程序流程圖。開(kāi)始的時(shí)候，設(shè)置UART的波特率，對(duì)LCD進(jìn)行初始化，并打開(kāi)中斷。當(dāng)接收到正確的GPS信息時(shí)，將其存入單片機(jī)的RAM中，等待LCD空閑的時(shí)候把所要顯示的數(shù)據(jù)于LCD上顯示。圖5主程序流程圖4.2電路圖的設(shè)計(jì)在此課題中，選擇的工作方式為模式1。電路晶振頻率是11.0592MHz,波特率是4800，那么波特率初值為FFFAH。4.2.1GPS接收器部分GPS的串行輸入口11腳RXD和串行輸出口12腳TXT分別接單片機(jī)的第10腳和第11腳，負(fù)責(zé)GPS接受衛(wèi)星數(shù)據(jù)的傳送與接收。管腳圖如圖6所示。圖6GPS接收器部分電路圖4.2.2LCD部分管腳15腳PSB接口高低電平的選擇決定了LCD的串/并型數(shù)據(jù)接收模式。高電平表示并行模式，低電平表示串行模式。如圖7所示。圖7LCD外接電路圖4.2.3電壓輸入部分單片機(jī)加載的是5V的電壓，而我設(shè)計(jì)的是一個(gè)手持式GPS定位系統(tǒng)，為了方便移動(dòng)，就設(shè)計(jì)由4節(jié)1.5V電池提供電壓，那么單片機(jī)的輸入電壓就變成了6V，比單片機(jī)的正常輸入電壓要高，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)限壓電路，使單片機(jī)的輸入電壓在5V左右即可。在6V的電壓后加上一只二極管能降下0.7V的電壓，這樣，進(jìn)入整個(gè)電路的電壓才符合要求，單片機(jī)就能正常工作了。多路開(kāi)關(guān)S4負(fù)責(zé)發(fā)光二極管D3的亮滅，D3用于指示作用，當(dāng)接口電路開(kāi)始工作時(shí)D3就會(huì)變亮。電壓Vcc后還并聯(lián)了C4和C5兩個(gè)電容，用來(lái)過(guò)濾掉電壓的毛刺干擾，得到更穩(wěn)定的輸入電壓，去耦效應(yīng)越明顯就會(huì)使得電路的工作更加穩(wěn)定。圖8電壓輸入部分電路圖4.3軟件部分對(duì)于單片機(jī)的編程，該程序又可分為兩個(gè)部分,即與GPS接收器數(shù)據(jù)輸入的串口通信程序設(shè)計(jì)和在LCD數(shù)據(jù)輸出的顯示部分。4.3.1串口通信程序設(shè)計(jì)GPS的時(shí)間,經(jīng)度及緯度信號(hào)含在NEMA語(yǔ)句的GPRMC子語(yǔ)句中，此子語(yǔ)句提供了格林威治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，其格式為hhmmss，以及格林威治標(biāo)準(zhǔn)日期，格式為ddmmyy。當(dāng)GPS秒脈沖同步信號(hào)1pps上升沿到來(lái)時(shí)引發(fā)的INT0中斷，在其中斷服務(wù)程序中將GPRMC子語(yǔ)句讀入，并將時(shí)間，經(jīng)度及緯度信息轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制形式先存入MCU內(nèi)部RAM中。圖4.6為接收GPS信息的程序流程圖。圖4.7為檢測(cè)一個(gè)字符的子程序。（1）接收GPS信息流程首先設(shè)置一個(gè)串口中斷，串行控制寄存器RI是接收中斷標(biāo)志位，當(dāng)RI=1時(shí)，說(shuō)明GPS接收到數(shù)據(jù)。隨后逐個(gè)字母判斷是否為“$GPRMC”，RI置零，等待下一組數(shù)據(jù)的到來(lái)。將“$GPRMC”語(yǔ)句存入緩沖區(qū)中，判斷子語(yǔ)句<2>是否為“A”，若為“A”，就將所需的子語(yǔ)句輸出到LCD；若為“V”，則不顯示。圖9接收GPS信息流程圖（2）檢測(cè)接收到的字符流程圖先開(kāi)啟中斷，繼續(xù)檢測(cè)RI是否為1，若為1，則將數(shù)據(jù)存入累加器A，檢測(cè)數(shù)據(jù)的第一個(gè)字符是否為“$”號(hào)，若為“$”,接著再依次檢測(cè)是否為字母“G”，“P”，“R”，“M”，“C”。圖10檢測(cè)接收到的字符流程圖4.3.2LCD顯示程序液晶顯示器是人機(jī)界面的接口，結(jié)合TG12864E的特點(diǎn)，在編寫(xiě)液晶顯示屏的軟件程序時(shí)，需要注意的是每條指令是先送入?yún)?shù)（在有參數(shù)的情況下），再送入指令代碼，因而對(duì)于TG12864E的指令寫(xiě)入流程圖可用圖11所示圖11TG12864E流程圖4.4GPS數(shù)據(jù)包解析GPS上電后，每隔一定的時(shí)間就會(huì)返回一定格式的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為：$信息類型，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x，x每行開(kāi)頭的字符都是‘$’，接著是信息類型，后面是數(shù)據(jù)，以逗號(hào)分隔開(kāi)。一行完整的數(shù)據(jù)如下： $GPRMC,080655.00,A,4546.40891,N,12639.65641,E,1.045,328.42,170809,,,A*60信息類型為：GPGSV：可見(jiàn)衛(wèi)星信息GPGLL：地理定位信息GPRMC：推薦最小定位信息GPVTG：地面速度信息GPGGA：GPS定位信息GPGSA：當(dāng)前衛(wèi)星信息這里我們只解析GPRMC和GPGGA的信息GPRMC數(shù)據(jù)詳解：$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh<1>UTC時(shí)間，hhmmss.sss(時(shí)分秒)<2>定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無(wú)效定位<3>緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)<4>緯度半球N(北半球)或S(南半球)<5>經(jīng)度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)<6>經(jīng)度半球E(東經(jīng))或W(西經(jīng))<7>地面速率(000.0~999.9節(jié)，前面的0也將被傳輸)<8>地面航向(000.0~359.9度，以真北為參考基準(zhǔn)，前面的0也將被傳輸)<9>UTC日期，ddmmyy(日月年)格式<10>磁偏角(000.0~180.0度，前面的0也將被傳輸)<11>磁偏角方向，E(東)或W(西)<12>模式指示(僅NMEA01833.00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無(wú)效)解析內(nèi)容：1. 時(shí)間，這個(gè)是格林威治時(shí)間，是世界時(shí)間（UTC），我們需要把它轉(zhuǎn)換成北京時(shí)間（BTC），BTC和UTC差了8個(gè)小時(shí)，要在這個(gè)時(shí)間基礎(chǔ)上加8個(gè)小時(shí)。2. 定位狀態(tài)，在接收到有效數(shù)據(jù)前，這個(gè)位是‘V’，后面的數(shù)據(jù)都為空，接到有效數(shù)據(jù)后，這個(gè)位是‘A’，后面才開(kāi)始有數(shù)據(jù)。3. 緯度，我們需要把它轉(zhuǎn)換成度分秒的格式，計(jì)算方法：如接收到的緯度是：4546.408914546.40891/100=45.4640891可以直接讀出45度4546.40891–45*100=46.40891可以直接讀出46分46.40891–46=0.40891*60=24.5346讀出24秒所以緯度是：45度46分24秒。4. 南北緯，這個(gè)位有兩種值‘N’（北緯）和‘S’（南緯）5. 經(jīng)度的計(jì)算方法和緯度的計(jì)算方法一樣6. 東西經(jīng)，這個(gè)位有兩種值‘E’（東經(jīng)）和‘W’（西經(jīng)）7. 速率，這個(gè)速率值是海里/時(shí)，單位是節(jié)，要把它轉(zhuǎn)換成千米/時(shí)，根據(jù)：1海里=1.85公里，把得到的速率乘以1.85。8. 航向，指的是偏離正北的角度9. 日期，這個(gè)日期是準(zhǔn)確的，不需要轉(zhuǎn)換GPGGA數(shù)據(jù)詳解：$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*xx<CR><LF>$GPGGA：起始引導(dǎo)符及語(yǔ)句格式說(shuō)明(本句為GPS定位數(shù)據(jù))；<1>UTC時(shí)間，格式為hhmmss.sss；<2>緯度，格式為ddmm.mmmm(第一位是零也將傳送)；<3>緯度半球，N或S(北緯或南緯)<4>經(jīng)度，格式為dddmm.mmmm(第一位零也將傳送)；<5>經(jīng)度半球，E或W(東經(jīng)或西經(jīng))<6>定位質(zhì)量指示，0=定位無(wú)效，1=定位有效；<7>使用衛(wèi)星數(shù)量，從00到12(第一個(gè)零也將傳送)<8>水平精確度，0.5到99.9<9>天線離海平面的高度，-9999.9到9999.9米M指單位米<10>大地水準(zhǔn)面高度，-9999.9到9999.9米M指單位米<11>差分GPS數(shù)據(jù)期限(RTCMSC-104)，最后設(shè)立RTCM傳送的秒數(shù)量<12>差分參考基站標(biāo)號(hào)，從0000到1023(首位0也將傳送)。解析內(nèi)容： 第9，10個(gè)字段，海平面高度和大地水準(zhǔn)面高度，單位是米4.5主體程序架構(gòu)組成文件： main.cLCD.cGPS.cdisplay.c頭文件：LCD.hGPS.hdisplay.hGPS模塊通過(guò)串口向單片機(jī)發(fā)送固定格式的數(shù)據(jù)，單片機(jī)的串口接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行解析，在LCD上顯示，定位信息包括：日期時(shí)間，經(jīng)緯度，速度，角度，高度詳細(xì)程序見(jiàn)附錄二5畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)5.1設(shè)計(jì)體會(huì)為了做好畢業(yè)設(shè)計(jì)，在翻閱了大量的相關(guān)資料后，我的視野也有了進(jìn)一步的拓展，培養(yǎng)了我對(duì)電路設(shè)計(jì)的興趣，養(yǎng)成了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃枷搿Ｎ业念}目是GPS定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于我們這些實(shí)踐中的新手來(lái)說(shuō)，這是一次考驗(yàn)。怎樣讓自己的計(jì)劃更具有序性，而不會(huì)忙無(wú)一用？這都是我們所要考慮和努力的。這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到很多很多的東西，學(xué)會(huì)了怎么樣去制定計(jì)劃，怎么樣去實(shí)現(xiàn)這個(gè)計(jì)劃，并掌握了在執(zhí)行過(guò)程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，掌握了一種系統(tǒng)的研究方法，可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的編程。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，例如對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對(duì)C語(yǔ)言掌握得不夠好等。5.2結(jié)論經(jīng)過(guò)測(cè)試，本課題所圍繞的話題—基于單片機(jī)的GPS定位系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)其預(yù)期功能，并顯示出良好的效果，基本上完成課題要求的任務(wù)。

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