何 米

（貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，凱里 556000）

本設(shè)計(jì)由軟硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)易定位功能，此設(shè)備可顯示目前時(shí)間、當(dāng)下年月日以及所在地區(qū)及該地區(qū)的地理位置比如經(jīng)緯和海拔等內(nèi)容。它以51單片機(jī)為主導(dǎo)，利用GPS和液晶顯示器組成一款具有實(shí)時(shí)定位功能的簡(jiǎn)單的定位器[1]。本設(shè)計(jì)還探究GPS的功能，如它的信號(hào)是由什么組成的，它的定位信息是如何提取、收集與處理的等等。GPS的最初出現(xiàn)是在部隊(duì)里面，以供軍事之便而用。隨著科技的發(fā)展，GPS也在不斷地精進(jìn)，而且因?yàn)樗牟僮鞣奖?、定位?zhǔn)確，在電子設(shè)備高速發(fā)展的今天已經(jīng)慢慢地滲透到各個(gè)領(lǐng)域并發(fā)揮著重要的作用了。

1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

時(shí)至今日，GPS 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，已由1994年美國(guó)初建成時(shí)的“大規(guī)模、大塊頭”隨著科技的日益進(jìn)步不斷地簡(jiǎn)單化和更加地模塊化了。還因?yàn)楦菀庄B加到各式各樣的產(chǎn)品上，所以具有更大的應(yīng)用。GPS由美國(guó)歷經(jīng)24年耗巨資研發(fā)成功，具有實(shí)時(shí)授時(shí)、確定位置、導(dǎo)航和測(cè)速等很多功能，還具有準(zhǔn)確度和精確度雙高、簡(jiǎn)單方便、全天在線和自主檢測(cè)等特點(diǎn)。給我們生活帶來(lái)便利、使我們的生活質(zhì)量提高和做事效率翻翻，GPS定位已經(jīng)與我們的生活、工作相融合，不能分離了。

設(shè)備的整個(gè)系統(tǒng)是由衛(wèi)星組成的三維網(wǎng)絡(luò)空間部分、地面控制機(jī)構(gòu)及本文所提設(shè)計(jì)內(nèi)容中的GPS工作原理的接收部分組成。GPS的工作原理很簡(jiǎn)單，通俗來(lái)講就是信號(hào)怎么接收、接收的信號(hào)怎樣解調(diào)和其相關(guān)的解析計(jì)算等等，本文就不加以詳細(xì)解釋了。信號(hào)接收就是GPS的信號(hào)接收器先搜索由衛(wèi)星發(fā)射出來(lái)的信號(hào)，信號(hào)收集起來(lái)后，提取出里面的導(dǎo)航電文，再由單片機(jī)將這些電文運(yùn)算選擇，便可算出目前所在地區(qū)的位置數(shù)據(jù)，最后通過(guò)一些相關(guān)的格式之間的變換過(guò)程，將年月日、時(shí)刻、位置、及與位置有關(guān)的經(jīng)緯度、海拔這些信息在液晶顯示屏上顯示出來(lái)。

2 軟、硬件介紹

2.1 硬件設(shè)計(jì)

作為本文策劃設(shè)計(jì)的處理器是掌握支配GPS 數(shù)據(jù)信息取得、輸送，并對(duì)獲取的有用數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理的51單片機(jī)[2]。通過(guò)串口方式傳入單片機(jī)的GPS 接收設(shè)備輸出的導(dǎo)航電文的數(shù)據(jù)信息由單片機(jī)進(jìn)行選擇、計(jì)算和格式之間相關(guān)轉(zhuǎn)換等相關(guān)處理，然后由液晶顯示器將處理得到的相關(guān)信息顯示出來(lái)。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

本文的策劃設(shè)計(jì)采用的是目前數(shù)據(jù)處理方式中相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用的數(shù)據(jù)處理方式，它通過(guò)相關(guān)軟件程序?qū)邮盏降挠杏眯畔⑦M(jìn)行取得、判斷和計(jì)算等。這個(gè)程序的設(shè)計(jì)，可在程序中選擇出從GPS模塊回來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)，選擇出我們所要的一些信息后通過(guò)其他程序的轉(zhuǎn)換，將這些信息輸出來(lái)。

系統(tǒng)所用軟件工作情況：

51單片機(jī)接電后進(jìn)行初始化，接收GPS接收器那邊過(guò)來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行是否有效的判斷，有效則繼續(xù)提取相關(guān)信息，無(wú)效就將這些數(shù)據(jù)返回然后進(jìn)入等待狀態(tài)；接著查看數(shù)據(jù)收取板塊的工作有沒(méi)有完成，如果已經(jīng)完成就進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的選擇和一些格式之間的轉(zhuǎn)換處理；最后將液晶顯示器清屏后，將最后得到的相關(guān)定位數(shù)據(jù)信息由液晶顯示器顯示出來(lái)。

系統(tǒng)初次使用時(shí)的相關(guān)設(shè)置、數(shù)據(jù)的獲取與選擇與運(yùn)算處理以及人機(jī)之間進(jìn)行的交流，其中包括對(duì)串口信息的接通和斷開，液晶顯示器的開機(jī)頁(yè)面等單片機(jī)相關(guān)的工作模式的設(shè)置都是需要由軟件系統(tǒng)主要去完成的[3]。人機(jī)交流是指單片機(jī)與液晶顯示器之間完成相關(guān)數(shù)據(jù)的互相傳送。在這款軟件程序運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)鍵盤輸入的內(nèi)容即人機(jī)交流板塊單片機(jī)可進(jìn)行選擇地做出響應(yīng)，這里就不再說(shuō)明。

NMEA-0183 是由美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)制定的GPS專用的一套通訊協(xié)議，其在數(shù)據(jù)解析提取時(shí)會(huì)被用到。同樣地GPS接收器也需要根據(jù)里面的規(guī)則對(duì)信息進(jìn)行解析提取。$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL 等都是該協(xié)議定義的語(yǔ)句，當(dāng)然其定義的語(yǔ)句還有很多，在本文我們需要的是 $GPRMC 語(yǔ)句，因?yàn)楸疚脑O(shè)計(jì)的內(nèi)容決定，這個(gè)格式里面我們只需要里面的年月日、時(shí)刻、經(jīng)緯度、海拔等信息，相關(guān)格式如下：

$GPRMC，，< 狀態(tài)，A=定位，V=未定位 >，<緯度 ddmm.mmmm>，< 緯度 N（北緯）或 S（南緯）>，< 經(jīng)度dddmm.mmmm>，<經(jīng)度E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)）>，

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)由實(shí)踐檢測(cè)說(shuō)明，對(duì)GPS、51單片機(jī)、定位及液晶顯示器等板塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，再利用軟、硬件相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí) GPS定位，在液晶顯示器上顯示出當(dāng)前年月日、時(shí)刻、經(jīng)緯度、海拔的相關(guān)數(shù)據(jù)信息是完全能夠做到的。而且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在此設(shè)計(jì)上再和GSM 模塊等相結(jié)合的話，遠(yuǎn)程定位等功能也能夠輕松實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)GPS定位這一偉大發(fā)明已與我們的生活息息相關(guān)，不可分離。也許在不遠(yuǎn)的將來(lái)，它的應(yīng)用會(huì)更加的廣泛，與我們的生活及工作更加的密不可分，期待未來(lái)更多相關(guān)的發(fā)明。