基于一种单片机的 GPS 定位控制系统的设计与分析

白书华（1.江西科技师范大学，江西南昌，330013；2.南昌理工学院，江西南昌，330044）



基于一种单片机的 GPS 定位控制系统的设计与分析

白书华
（1.江西科技师范大学，江西南昌，330013；2.南昌理工学院，江西南昌，330044）

摘要：最早以前 GPS 定位系统普遍用在军事方面，GPS 的使用现在已经非常普及，大到航空航海系统，小到个人移动设备，都有着它的身影。随着 GPS 的民用化与成本的降低，已经走入了人们的日常生活中，很多手机、PDA 等手持设备都配备了GPS 功能。现在移动设备也都添加了 GPS 定位系统加上电子地图可以实时的了解自己的方位，在不知道自己具体方位或找不到目的地时我们可以用 GPS 来定位当前为置或目标位置，在很大的程度上方便了我们的生活。本课题设计的 GPS 定位系统可以达到显示当前时间和经纬度等信息。

关键词：单片机；GPS 定位系统；设计

0 引言

首先由 GPS模块通过卫星接收到GPS信号并将接收到的数据进行处理； 然后传送到单片机AT89C51中，我们可以编程来控制单片机怎样进行数据的处理；最后将处理的后的信息传送到液晶屏上显示。我们可以通过液晶显示的信息了解到我们当前的位置信息，也就达到了定位的效果。

1 GPS 定位系统研究背景分析

自从问世以来，在我们的生活和生产都起到了非常重要的作用，很多领域都使用到 GPS 定位系统。在地面的车辆搜索跟踪、城市交通的智能管理等方面被广泛使用。手机上的软件配合 GPS定位系统，我们可以实时掌握自己的方位。所以可以根据这个对目标进行定位跟踪和监控，可以达到救援和预防灾害的目的。因为它具有实时性、精度高、效率高、范围广、功能多、操作简便等特点被人们广泛使用，它改变了人们的生活方式，提高了人们的工作效率，给人们的生活带来了巨大的变革，也给社会带来了巨大的利益。随着时间的推移各国为了摆脱美国对定位系统的控制，各国慢慢的都建立了属于自己的 GPS 定位系统，我国的北斗卫星导航系统就是在这时候建立的。现在北斗导航系统的性能已经挤入了世界的一流的水准了， 它的定位精确度达到 25 米左右。 定位系统的发展也在带动其他行业的进步， 例如车载导航系统， 当人们开车进入一个陌生的环境，如果没有 GPS 定位系统，我们很难知道自己或目的地的具体方位就会感觉举步维艰，但是现在有了导航系统配合车载视频我们就可以知道自己的具体或目的地的位置， 这样让我们有车的朋友出门变得更方便了。 据我了解今年 9 月 3 日抗战阅兵的坦克方队中都应用了我们国产的北斗卫星定位系统，在车里面我们很难通过肉眼去观察车队是否整齐，也就很难调整车速。但通过 GPS 定位系统我们就可以通过传回来的数据清楚地知道车队是否整齐的在同一位置。GPS定位系统已经越来越深入我们的生活，也让它的研究更具有的时代意义。

2 用单片机GPS 定位控制系统研究设计

GPS 定位系统建立以来发展到现在已经在生产和生活方面被广泛应用， 而单片机技术在 GPS 定位系统领域有着非常重要的作用，随着单片机技术的发展 GPS 定位系统也变得越来越简洁，变得更贴近我们的日常生活。结合所学单片机的知识，将单片机应用到 GPS 定位系统中，可以让我们更加的熟悉单片机和GPS 技术本身，同时在实践中会让我们更熟练的运用 GPS 和单片机技术，让这些技术更好的为我们服务，使我们的生活变得更加便捷。

GPS 系统的基本知识和它的工作原理、GPS模块的使用、单片机的基础知识以及液晶屏的使用。通过对这些知识的融会贯通分别从硬件的设计和软件程序的编写，最后设计出可以实现GPS 定位功能的开发板。AT89C51 单片机提取 GPS 接收模块的接收数据并由 12864 液晶显示接收到的数据。在此次设计过程中，主要熟悉 HOLUX—M-87 GPS 模块的各性能指标，结合单片机的的通信知识，实现对 GPS 接收到的卫星信息进行提取，并选择

性的将有用信息传送到 LCD12864 液晶显示屏上显示。

3 GPS 定位信息显示系统方案设计

3.1 GPS 定位系统的概述

GPS 定位系统是由美国最先研制出来的， 从 20 世纪 70年代到 1994 年 20 几年时间，美国全面的实现了定位系统的覆盖。 美国海陆空三军联合耗巨资研制出了新一代的卫星定位系统，主要目的为了给各军提供实时、全天候、全球性的导航服务。在我国有很多学科都会运用到 GPS 定位系统，例如工程测量、地壳的运动、航天摄影等。GPS 定位系统的建立以来，很多领域重新洗牌进行着新的技术革命。

3.3 GPS 定位原理

24 颗 GPS 卫星在离地面 1 万 2 千公里的高空上，以 12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到 4 颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在 GPS 观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用 3 颗卫星，就可以组成 3 个方程式，解出观测点的位置（X，Y，Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有 4 个未知数，X、Y、Z 和钟差，因而需要引入第 4 颗卫星，形成 4 个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度。事实上，接收机往往可以锁住 4 颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组 4 颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位.

参考文献

［1］王惠南，GPS 导航原理与应用.北京︰科学出版社，2003.

［2］郑晓霞.基于 AT89S51 单片机实验开发系统设计［D］.内蒙古大学 2009.

［3］何立民.从Cygnal80C51F看8位单片机发展之路［J］.单片机与嵌入式系统应用，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