一种基于单片机的GPS定位系统设计

一种基于单片机的GPS定位系统设计(论文15000字)
摘要：GPS全球定位系统是第二代卫星无线电子导航系统，由美国布设。它能算出较为准确的实时坐标、速度以及时间信息。布设这个系统是为了在全球范围内准确定位和监测地面和低空中的目标。目前，GPS系统已在军事及民用领域普及。它是现在信息时代发展中的核心。之所以称其为至今最好的定位系统，是因为它具备好性能、高精度、广应用的特性。
本文首先介绍了GPS定位系统的相关知识内容，并在此基础上设计了一个基于MSP430单片机的GPS定位系统，主要用于运动载体的二维定位。输出实时经度和纬度信息。本系统具有目标定位功能，并且提供了USB接口，方便系统与其他设备的连接，扩展了系统的功能和应用范围。系统主要由MSP430单片机部分、GPS接收模块、LCD1602型液晶显示部分以及电源组成。
关键词：GPS；MSP430；LCD1602型液晶屏

Design of GPS positioning system based on single chip microcomputer
Abstract: GPS Global Positioning System is a second-generation satellite radio navigation system, laid by the United States. It calculates a more accurate real-time coordinates, speed and time information. This system is laid in order to accurately locate and monitor ground and low altitude targets worldwide. Currently, GPS system has been popular in military and civilian fields. It is now the core of the development of the information age. It is called so far the best positioning system, because it has the characteristics of a good performance, high-precision, wide application.
This paper introduces the relevant knowledge content GPS positioning system, and on the basis of a two-dimensional design targeting a MSP430 microcontroller-based GPS positioning system, mainly for motion vector. Output Real-time longitude and latitude information. The system has a targeting function, and provides a connection USB interface for easy system and other equipment, extend the functionality and application range of the system. System consists of MSP430 microcontroller section, GPS receiver module, LCD1602 liquid crystal display section and a power supply.
Key words: GPS;MSP430;LCD1602

总体方案设计
本次设计需利用单片机来控制GPS器件来完成定位。设计将选用MSP430F19型单片机，通过它的串行接口来接收GPS信号接收模块输出的数据，再通过硬件编程部分选出有用的定位数据，最后利用单片机的并行接口输出到显示模块。本系统的硬件部分主要由四部分组成：
(1) 接收部分：以u-blox 6 GPS信号接收模块为核心的GPS接收机；
(2) 控制电路：利用MSP430F149型单片机控制；
(3) 显示模块：LCD1602型液晶屏；
(4) 电源部分。
单片机部分：本次设计选用MSP430F149型单片机来控制GPS数据的读取和传输。然后利用其串行接口来接收GPS接收模块输出的数据，处理后将数据传输到液晶显示器上。
外围电路：包括GPS接收模块和相关电路以及液晶显示模块和相关电路。u-blox 6 GPS信号接收模块在获得天线得到的卫星信号后，经过对信号的处理，可以完成对卫星的跟踪以及测量定位。
单片机控制程序：通过硬件编程来利用单片机进行系统的初始化以及数据的采集和传输,之后对数据进行处理，再通过单片机的接口将数据传给液晶显示模块。
综上可知： GPS卫星信号会被GPS接收模块所接收，GPS接收模块将接收到的信号数据转换好后传到单片机的串口。当单片机接收到数据后，通过片内程序的处理，再将其送传到液晶屏，最终其将数据显示出来。
 

目 录
1. 绪论    4
1.1 国内外研究现状    4
1.1.1 国外研究现状    4
1.1.2 国内研究现状    5
1.2 GPS定位系统的发展状况以及存在的问题    5
1.3 课题研究的主要内容    5
1.4总体方案设计    6
2. 系统硬件设计    6
2.1系统功能介绍及组成    6
2.2 基于单片机的GPS硬件电路总体结构    6
2.3单片机部分    7
2.3.1 MSP430单片机的结构与性能简介    7
2.3.2 MSP430单片机与51单片机的比较    9
2.3.4 MSP430单片机的最小系统和引脚图    9
2.4 GPS接收模块部分    11
2.4.1 GPS信号接收方案的选择与研究    11
2.4.2 u-blox 6 GPS信号接收模块简介    12
2.4.3 主要技术参数及模块特点    12
2.4.4 芯片引脚及其定义    13
2.4.5 GPS接收模块与单片机的连接    14
2.5 液晶显示模块部分    15
2.5.1 LCD1602型液晶显示模块主要技术参数    15
2.5.2 接口信号说明    15
2.5.3 指令说明    16
2.5.4 液晶模块与单片机的连接    18
2.6 基于单片机的GPS硬件连接介绍    18
3. 硬件程序设计    19
3.1基于单片机的GPS硬件程序设计思路    19
3.2基于单片机的GPS定位系统硬件程序开发环境    19
3.3系统总体流程图    19
3.4硬件程序的编写    19
3.4.1初始化模块    20
3.4.2 数据接收模块    22
3.4.3 液晶显示模块    23
3.4.4数据接收显示程序的流程    24
4. 系统调试与实验结果    25
4.1硬件调试    25
4.2硬件程序调试    26
4.3系统测试结果    26
5. 结论    27
参考文献    28
致谢    30