基于一種單片機的 GPS 定位控制系統的設計與分析

白書華（1.江西科技師范大學，江西南昌，330013；2.南昌理工學院，江西南昌，330044）

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基于一種單片機的 GPS 定位控制系統的設計與分析

白書華
（1.江西科技師范大學，江西南昌，330013；2.南昌理工學院，江西南昌，330044）

摘要：最早以前 GPS 定位系統普遍用在軍事方面，GPS 的使用現在已經非常普及，大到航空航海系統，小到個人移動設備，都有著它的身影。隨著 GPS 的民用化與成本的降低，已經走入了人們的日常生活中，很多手機、PDA 等手持設備都配備了GPS 功能。現在移動設備也都添加了 GPS 定位系統加上電子地圖可以實時的了解自己的方位，在不知道自己具體方位或找不到目的地時我們可以用 GPS 來定位當前為置或目標位置，在很大的程度上方便了我們的生活。本課題設計的 GPS 定位系統可以達到顯示當前時間和經緯度等信息。

關鍵詞：單片機；GPS 定位系統；設計

0 引言

首先由 GPS模塊通過衛星接收到GPS信號并將接收到的數據進行處理； 然后傳送到單片機AT89C51中，我們可以編程來控制單片機怎樣進行數據的處理；最后將處理的后的信息傳送到液晶屏上顯示。我們可以通過液晶顯示的信息了解到我們當前的位置信息，也就達到了定位的效果。

1 GPS 定位系統研究背景分析

自從問世以來，在我們的生活和生產都起到了非常重要的作用，很多領域都使用到 GPS 定位系統。在地面的車輛搜索跟蹤、城市交通的智能管理等方面被廣泛使用。手機上的軟件配合 GPS定位系統，我們可以實時掌握自己的方位。所以可以根據這個對目標進行定位跟蹤和監控，可以達到救援和預防災害的目的。因為它具有實時性、精度高、效率高、范圍廣、功能多、操作簡便等特點被人們廣泛使用，它改變了人們的生活方式，提高了人們的工作效率，給人們的生活帶來了巨大的變革，也給社會帶來了巨大的利益。隨著時間的推移各國為了擺脫美國對定位系統的控制，各國慢慢的都建立了屬于自己的 GPS 定位系統，我國的北斗衛星導航系統就是在這時候建立的。現在北斗導航系統的性能已經擠入了世界的一流的水準了， 它的定位精確度達到 25 米左右。 定位系統的發展也在帶動其他行業的進步， 例如車載導航系統， 當人們開車進入一個陌生的環境，如果沒有 GPS 定位系統，我們很難知道自己或目的地的具體方位就會感覺舉步維艱，但是現在有了導航系統配合車載視頻我們就可以知道自己的具體或目的地的位置， 這樣讓我們有車的朋友出門變得更方便了。 據我了解今年 9 月 3 日抗戰閱兵的坦克方隊中都應用了我們國產的北斗衛星定位系統，在車里面我們很難通過肉眼去觀察車隊是否整齊，也就很難調整車速。但通過 GPS 定位系統我們就可以通過傳回來的數據清楚地知道車隊是否整齊的在同一位置。GPS定位系統已經越來越深入我們的生活，也讓它的研究更具有的時代意義。

2 用單片機GPS 定位控制系統研究設計

GPS 定位系統建立以來發展到現在已經在生產和生活方面被廣泛應用， 而單片機技術在 GPS 定位系統領域有著非常重要的作用，隨著單片機技術的發展 GPS 定位系統也變得越來越簡潔，變得更貼近我們的日常生活。結合所學單片機的知識，將單片機應用到 GPS 定位系統中，可以讓我們更加的熟悉單片機和GPS 技術本身，同時在實踐中會讓我們更熟練的運用 GPS 和單片機技術，讓這些技術更好的為我們服務，使我們的生活變得更加便捷。

GPS 系統的基本知識和它的工作原理、GPS模塊的使用、單片機的基礎知識以及液晶屏的使用。通過對這些知識的融會貫通分別從硬件的設計和軟件程序的編寫，最后設計出可以實現GPS 定位功能的開發板。AT89C51 單片機提取 GPS 接收模塊的接收數據并由 12864 液晶顯示接收到的數據。在此次設計過程中，主要熟悉 HOLUX—M-87 GPS 模塊的各性能指標，結合單片機的的通信知識，實現對 GPS 接收到的衛星信息進行提取，并選擇

性的將有用信息傳送到 LCD12864 液晶顯示屏上顯示。

3 GPS 定位信息顯示系統方案設計

3.1 GPS 定位系統的概述

GPS 定位系統是由美國最先研制出來的， 從 20 世紀 70年代到 1994 年 20 幾年時間，美國全面的實現了定位系統的覆蓋。 美國海陸空三軍聯合耗巨資研制出了新一代的衛星定位系統，主要目的為了給各軍提供實時、全天候、全球性的導航服務。在我國有很多學科都會運用到 GPS 定位系統，例如工程測量、地殼的運動、航天攝影等。GPS 定位系統的建立以來，很多領域重新洗牌進行著新的技術革命。

3.3 GPS 定位原理

24 顆 GPS 衛星在離地面 1 萬 2 千公里的高空上，以 12小時的周期環繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到 4 顆以上的衛星。由于衛星的位置精確可知，在 GPS 觀測中，我們可得到衛星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式，利用 3 顆衛星，就可以組成 3 個方程式，解出觀測點的位置（X，Y，Z）。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有 4 個未知數，X、Y、Z 和鐘差，因而需要引入第 4 顆衛星，形成 4 個方程式進行求解，從而得到觀測點的經緯度。事實上，接收機往往可以鎖住 4 顆以上的衛星，這時，接收機可按衛星的星座分布分成若干組，每組 4 顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位.

參考文獻

［1］王惠南，GPS 導航原理與應用.北京︰科學出版社，2003.

［2］鄭曉霞.基于 AT89S51 單片機實驗開發系統設計［D］.內蒙古大學 2009.

［3］何立民.從Cygnal80C51F看8位單片機發展之路［J］.單片機與嵌入式系統應用，2002年，第 5 期︰5～8.

Design and analysis of GPS positioning control system based on single chip microcomputer

Bai Shuhua
（1.Jiangxi science and technology Normal University Nanchang Jiangxi，330013；2.Nanchang Institute of Technology Nanchang Jiangxi，330044）

Abstract：The earliest before GPS positioning system widely used in military，the use of GPS isnow very popular to aviation and navigation system，small to personal mobile devices，haveits shadow.With the decrease of the civilian GPS and the cost，has come into people's dailylife，a lot of mobile phone， PDA etc.handheld devices are equipped withGPS function.Nowmobile devices also added GPS and electronic map can be real-time understanding of theirrange，in do not know their own specific range or can not find the destination we can use GPSpositioning the placing position or goal， to a great extent convenient our lives.

Keywords：Single chip computer；GPS positioning system；design