51单片机控制GPS模块显示经纬度和海拔高度源程序.doc-资料库

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51 单片机 GPS 开发板 GPS 是电子爱好者非常热衷的一个话题，GPS 在民用，军用，航海航天领域都有广泛的应用。许多登山户外活动爱好者也都配备有 GPS 设备，用于野外导航。GPS 模块的价格越来越平民化，让越来越多的产品嵌入了 GPS 模块，电子爱好者学习研究 GPS 模块也不再是奢侈的事。我们配备的 GPS 模块是 GS-89m-J 该模块是由韩国生产，采用的 MTK 芯片组，在功耗，价格，体积上都有相当的优势，采用的是 30PIN 贴片封装。 51 单片机 GPS 开发板，可以通过液晶屏实时显示 GPS 数据信息：卫星时间、经度、纬度、海拔高度等相关信息，开发板提供了 12864 液晶和 TFT 彩屏接口。开发板采用贴片元件设计工艺，供电可以使用外接电源或 USB 线缆供电，方便笔记本用户，以便到室外调试，用笔记本或上网本插个 USB 线就可以供电了，同时，开发板提供了 RS232 外部串行通信接口，可以通过 PC 机对开发板芯片进行在线烧写，同时，板上设有通信模式切换跳线，可以设置成 3 种串口通信模式，分别为：PC 机--GPS 模块；PC 机--51 单片机；51 单片机--GPS 模块，即三者之间两两通信。对于开发板使用的元件全部为贴片优质器件，电解电容使用钽电容，价格昂贵，性能稳定，质量可靠。单片机 GPS 开发板硬件原理： GPS 开发板完整的电路图共由 7 部分单元电路组成，分别是稳压电路，单片机最小系统电路，显示电路，MAX232 电平转换电路，AT89S 系列单片机 ISP 下载口电路，通信跳线设置电路， GPS 模块外围电路。稳压电路给开发板提供 5V VCC 电源电压；由 51 单片机芯片，单片机振荡电路和单片机复位电路组成了单片机最小系统电路；12864 液晶接口和 TFT 彩屏接口组成了显示电路；MAX232 芯片及外转电路组成了 RS232-TTL 电平转换电路，它也是我们的串口 ISP 下载电路，这样我们就可以通过串口给板载的 STC89C51 芯片实现 ISP 在线下载程序，无需使用编程器，非常方便。J5 为 10 芯标准 ISP 下载口；J6—J11 为串口通信模式设置跳线；U4 为 GPS 模块，它的外转电路很简单，由几个电阻、电容、电池、发光管组成。 GPS 模组可以直接采用电平转换电路 max232,将模块的串口和 PC 机的串口连接,用 PC 机串口调试工具和 GPS 模块调试软件监控模块输出的数据，注意：模块的默认波特率为 4800，PC 机串口波特率必须设置成 4800。如果没有接 GPS 天线或收不到卫星信号。模组上的 LED 灯一直常亮，如果收到有效的卫星信号 LED 开始闪烁。GPS 数据格式支持 NMEA0183 V 3.01 数据协议。接下来，我们着重介绍一下开发板的 GPS 模块电路与数据解析原理，关于其它电路的原理，相信单片机爱好者都已经有所了解了。这里不再赘述。U4 为 GPS 模块，4 脚和 5 脚分别为串口接收和发送脚，GPS 卫星接收下来的数据就是通过这两个脚输出的，我们到时候也是从这两个共 16页第 1页

脚来解析数据，获得地理信息。这两个脚可以与单片机的接收和发送脚相连，也可以通过 MAX232 电平转换后和 PC 机的串口相连。发光管 D3 为 GPS 模块的工作指示灯，通电常亮，接收到卫星开始闪烁,我们通过 LED 灯可以来判断 GPS 模块的当前工作状态。GPS 模块的第 22 脚经过电阻 R6 与单片机的 P1.0 口相连，这是外部复位输入，模块内部有复位电路，提供复位信号。21 脚为外置电池输入端，由 3V 的扭扣电池供电，由于 GPS 模块从卫星上收到的数据量很大，它要进行大量计算工作，因此，一些数据要进行保存，所以我们得给模块提供电池电源。1 脚为 VCC 电压，电源电压为 5V，和单片机供电电压一样。17 脚为外置 GPS 天线的输入口，开发板配的是 3 米的外置 GPS 天线，可以让使用者在室内进行实验，把天线拖在窗外即可接收。下面是我们进行实测的部分照片：这是我们的 GPS 开发板插上 12864 液晶显示屏的样子，板子右下角插上 GPS 外置天线。共 16页第 2页

现在我们通过上网本的 USB 口提供给板子供电。打开电源开关，液晶屏显示开机提示信息：GPS 接收调试程序共 16页第 3页

之后，出现授时、海拔字样，这时候 GPS 数据还没有从卫星上获取，GPS 开机的过程是需要一定时间的，一般需要几十秒的样子，具体看信号环境。过一段时间后，屏幕出现 GPS 接收的卫星数据，刚开始数据不稳定，是会跳变的，过一会会稳定些。共 16页第 4页

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格式 NMEA0183 V3.01： GPGGA（1 次／1 秒）、GPGSA（1 次／5 秒）、 GPGSV（1 次／5 秒）、GPRMC（1 次／1 秒）、GPVTG（1 次／1 秒）、（GLL，或选用 MTK NMEA 指令格式）。下面是调试模组用串口监控到的数据：无卫星状态： $GPGGA,000355.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*44 $GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E $GPGSV,1,1,00*79 $GPRMC,000355.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*79 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32 $GPGGA,000356.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*47 $GPRMC,000356.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7A $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32 $GPGGA,000357.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*46 $GPRMC,000357.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7B $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32 $GPGGA,000358.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*49 $GPRMC,000358.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*74 共 16页第 6页

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32 $GPGGA,000359.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*48 $GPRMC,000359.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*75 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32 $GPGGA,000400.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*43 $GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E $GPGSV,1,1,00*79 $GPRMC,000400.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7E $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32 $GPGGA,000401.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*42 $GPRMC,000401.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7F $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32 $GPGGA,000402.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*41 $GPRMC,000402.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7C $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32 $GPGGA,000403.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*40 $GPRMC,000403.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7D $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32 $GPGGA,000404.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*47 $GPRMC,000404.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7A $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32 $GPGGA,000405.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*46 $GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E 有卫星状态： $GPGGA,090113.000,3958.2847,N,11616.6454,E,1,8,1.00,67.6,M,-6.7,M,,*78 $GPRMC,090113.000,A,3958.2847,N,11616.6454,E,0.00,0.00,080110,,,A*60 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090114.000,3958.2847,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.7,M,-6.7,M,,*7C $GPRMC,090114.000,A,3958.2847,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,,,A*65 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090115.000,3958.2846,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.7,M,-6.7,M,,*7C $GPRMC,090115.000,A,3958.2846,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,,,A*65 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090116.000,3958.2846,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,,*70 $GPRMC,090116.000,A,3958.2846,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,,,A*66 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090117.000,3958.2845,N,11616.6457,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,,*73 $GPGSA,A,3,29,15,10,18,09,21,24,27,,,,,1.28,1.00,0.79*08 $GPGSV,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,42,29,36,238,48,10,33,073,24*76 共 16页第 7页

$GPGSV,3,2,10,21,29,310,39,08,22,054,,18,15,276,42,27,14,167,36*7D $GPGSV,3,3,10,09,05,175,35,40,,,*45 $GPRMC,090117.000,A,3958.2845,N,11616.6457,E,0.00,0.00,080110,,,A*65 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090118.000,3958.2846,N,11616.6457,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,,*7F $GPRMC,090118.000,A,3958.2846,N,11616.6457,E,0.00,0.00,080110,,,A*69 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090119.000,3958.2846,N,11616.6458,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*7C $GPRMC,090119.000,A,3958.2846,N,11616.6458,E,0.00,0.00,080110,,,A*67 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090120.000,3958.2847,N,11616.6459,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*76 $GPRMC,090120.000,A,3958.2847,N,11616.6459,E,0.00,0.00,080110,,,A*6D $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090121.000,3958.2847,N,11616.6460,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*7D $GPRMC,090121.000,A,3958.2847,N,11616.6460,E,0.00,0.00,080110,,,A*66 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090122.000,3958.2847,N,11616.6461,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*7F $GPGSA,A,3,29,15,10,18,09,21,24,08,27,,,,1.14,0.85,0.77*0D $GPGSV,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,42,29,36,238,48,10,33,073,22*70 $GPGSV,3,2,10,21,29,310,39,08,22,054,21,18,15,276,42,27,14,167,36*7E $GPGSV,3,3,10,09,05,175,35,43,,,*46 $GPRMC,090122.000,A,3958.2847,N,11616.6461,E,0.00,0.00,080110,,,A*64 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090123.000,3958.2848,N,11616.6462,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*72 $GPRMC,090123.000,A,3958.2848,N,11616.6462,E,0.00,0.00,080110,,,A*69 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D GPS 数据格式定义为（以数据手册为准）： GPS 数据格式 GPRMC（建议使用最小 GPS 数据格式） $GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11> 1) 标准定位时间（UTC time）格式：时时分分秒秒.秒秒秒（hhmmss.sss）。 2) 定位状态，A = 数据可用，V = 数据不可用。 3) 纬度，格式：度度分分.分分分分（ddmm.mmmm）。 4) 纬度区分，北半球（N）或南半球（S）。 5) 经度，格式：度度分分.分分分分。 6) 经度区分，东（E）半球或西（W）半球。 7) 相对位移速度， 0.0 至 1851.8 knots 8) 相对位移方向，000.0 至 359.9 度。实际值。共 16页第 8页

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