大学生创新训练计划项目结题验收材料
项目名称基于单片机车载GPS车况定位显示系统的研究与设计项目负责人李子健
所学专业电子信息工程
所在学院物联网工程学院
电话(手机)
电子信箱
项目起止年月2013年10月—2014年9月
第一指导教师李英
专业技术职务副教授/研究生
电话(手机)
电子信箱Liying-
结题日期2014-10-08
江南大学教务处制
目录
1．大学生创新训练计划项目结题验收表.... ......... 2．大学生创新训练计划项目总结报告.. . .. .. .. .. 3．大学生创新训练计划项目成果精粹........ ....... 4．大学生创新训练计划项目成果佐证材料.. .........
江南大学大学生创新训练计划项目结题验收表学院名称：物联网工程学院填写日期：2014年09月
大学生创新训练计划
《基于单片机车载GPS车况定位显示系统的研究与设计》
总结报告
江南大学
二○一四年十月
4、项目特色与创新点
特色：造价成本低、系统稳定且精度高，传输性能好创新点：1、GPS选用M-87型号
2、系统基于单片机稳定性更高
3、DF接收发生模块传输性能稳定
大学生创新训练计划
《基于单片机车载GPS车况定位显示系统的研究与设计》成果精粹
江南大学
二○一四年十月
1.1.1 GPS定义
利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。
GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°。
卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题；随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。
图1.1 GPS卫星空间分布示意图
1.1.2 GPS定位基本原理
GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。
如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据。
1.1.3 GPS特点
（1）全球全天候定位
GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续的导航定位服务（除打雷闪电不宜观测外）。
（2）定位精度高
应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m，100-500km 可达10-7m，1000km可达10-9m。
在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。
实时单点定位(用于导航)：P码1~2m ；C/A码5~10m。
静态相对定位：50km之内误差为几mm+(1~2ppm*D)；50km以上可达
0.1~0.01ppm。
实时伪距差分(RTD)：精度达分米级。
实时相位差分(RTK)：精度达1~2cm。
（3）观测时间短
随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM 以内时，流动站观测时间只需1-2分钟；采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。
因而使用GPS技术建立控制网，可以大大提高作业效率。
（4）测站间无需通视
GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。
这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标费用约占总经费的30%～50%），同时也使选点工作变得非常灵活，也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。
（5）仪器操作简便
随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”。
在观测中测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。
结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。
如果在一个测站上需作长时间的连续观测，还可以通过数据通讯方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。
另外，现在的接收机体积也越来越小，相应的重量也越来越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度。
（6）可提供全球统一的三维地心坐标
GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。
目前GPS水准可满足四等水准测量的精度，另外，GPS定位是在全球统一WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。
（7）应用广泛
1.2 HULUX M-87简介
1.2.1 HULUX M-87 参数
（1）GPS芯片是MTK，系统内存是4MB；
（2）模块灵敏度：159dBm，卫星通道：32通道，定位精度：<3m；
（3）启动时间：冷启动：36秒，热启动：1秒，暖启动：33秒，定位时间：1秒；（4）其他参数：精巧的外形设计，易于内嵌在GPS服务的PDA，PND，行动电话，可携式装置中，快速位置修正，低耗电，可使用RTCM-in，内建WAAS，EGNOS，MSAS 解调器，支援NMEA0183 V 3.01数据通讯协定，定位服务的即时导航，适用于汽车导航，
图2-1 AT89C51引脚图
石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于单片机、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。
如图2-2所示。
图2-2 石英晶体振荡器
在振荡频率上，闭合回路的相移为2nπ；当开始加电时，电路中唯一的信号是噪声。
满足振荡相位条件的频率噪声分量以增大的幅度在回路中传输，增大的速率由附加分量，即小信号，回路益增和晶体网络的带宽决定；幅度继续增大，直到放大器增益因有源器
R110K
C110u
Y1
EA/VP 31X119X218RE SET 9RD 17WR 16
INT012INT113T014
T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P27
28
PSEN
29
AL E/P 30TXD 11RXD 10U189C51
VCC
RE ST
RE ST
VCC
C2
30P
C3
30P
P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P2.6
P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.51234567891011121314151617
181920
LCD 12864 LCD GND VCC V0D/I R/W EN DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7CS1CS2/RST VE E LE D+LE D-R1
10K
P2.0P2.1P2.2P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.3P2.4P2.5VCC
VCC Q1
9012
R21K
P2.6
图2-4 LCD12864与单片机的接线原理图
2.5 电源部分
本电路使用集成稳压芯片7805，它可以把频率为50Hz 、有效值为220V 的单相交流电压转换为幅值稳定的5V 直流电压。
其主要原理是把单相交流经过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳定的直流电压。
1为输入，2为接地，3为输出；如图2-5所示：
图2-5 MC7805原理图。