GPS信息显示器应用单片机的设计分析

王夫宝

广东美的厨房电器制造有限公司

摘要：在我们日常的实际生活中，GPS（GloblePositioningSystem）的应用已经颇为广泛。当今信息飞速传播交流我们就要保证信息传播的速度性、时效性。因此，加快信息传播速度，链接传播渠道至关重要。本文就详细介绍了GPS的相关数据如何通过设计的硬件转换为详细的可读数据，并且数据详细的反映出具体所需要的时间刻度、经纬刻度以及相关信息。本文通过介绍相关的单片机的具体应用中的设计理念和方法来展示设计原理和设计目的。分别通过对相关产品的硬件方面和软件方面进行分析，得出观点。

关键词：GPS，单片机，信息传播，设计分析

引言

GPS作为当今社会中最先进的信息系统，在社会发展和进步的过程中发挥着不可替代的作用。随着社会的不断前进发展，对它的应用也日渐广泛，我国的GPS技术应用晚，但需求大，不仅是军事、农产乃至于日常生活，都密切相关。关于显示器应用方式，GPS信息显示器单片机的应用相对更为输出的成本小，普及度高，应用方式灵活，单片机自身就注重自我供应不需要多余的外接硬件设备，在愈渐需要的环境中，设计科学合理更为重要性。

1、GPS信息系统的概述

1.1GPS

GPS全球定位系统起源于美国，最开始是美国军方的一个军事项目。1964年时美方投入使用，而真正的进入新时期实在1978年2月22日的首次GPS卫星成功入轨。在九十年代时GPS卫星的全球覆盖范围已经到达了百分之九十八。而GPS的应用范围也涉及到了陆路应用、海洋应用、航空应用着三大领域，并且提供时效性、全球性的导航服务。这些都可以看出GPS技术的广泛性和重要性，它已经涉及到了各个领域的方方面面，但这些功能的关键点在于接受信息然后转换为可读信息输出。在我们日常生活中，也处处充载着这项技术，例如GPS车载导航系统、手机GPS导航等。本论文讨论的应用单片机的GPS信息显示器，相对市面上的更为价格合理和应用普遍性。

1.2设计内容

GPS信息显示器应用单片机的设计的主要内容就是关于在理解GPS技术和单片机的相关知识和理论的前提下，合理选择恰当的单片机来进行模块接收数据然后将数据转换到显示屏为可读模式。

在设计中，主要运用熟悉GPS的接受模板，通过学习的NEMA封口并输出口令，结合相关的单片机的知识进行接收GPS的卫星信息，转换为可读数据在显示屏上显示为需要者阅读。

2、GPS信息显示器的设计方案

2.1、GPS的特点

GPS（GloblePositioningSystem）全球信息系统是美军研究的一个军事定位仪的发展。在本世纪，由于海陆空三个领域以及民用部门的迫切需要在美国率先研究出来这项定位系统技术。利用这项技术用户可以高密度的定位，稿精确度传达信息，保证信息的时效性、精准性、连续性。信息系统由三个部分组成：空间部分、地面接收部分、用户控制部分。这三个部分关系：GPS的地面监控部分监控到了卫星的信息，收集信息后进行过滤编译，然后注入信号到空间部分，空间部分在进行数据传达到用户体验部分。

空间部分具有24颗卫星分布在6条星座轨道上。空间部分的信息反馈到地面的监控部分，监控部分注入可读信号到空间部分，然后反馈到GPS接受用户。

GPS具有很多特点：

①全天候性的：

②时效性；

③连续性：

④高精准度：

⑤三维立体准确性；

⑥应用范围全面性。

2.2、GPS信息显示器的设计研究

在达到显示数据这一目的之前我们首先要完成接收数据，接收数据有两种方法，利用GPS芯片接收以及成品接受模板，前一种方法难度系数大并且不便于操作，因此选用GPS接收模板，这种方法性能稳，并且可行性和操作性都十分普遍。对于GPS的接收模板它是接受的主要部分，型号各异、功能也种类繁琐，对于它的运作模式，主要是通过天线来查收卫星的放射信号，通过混合、变频、缩小、放大、过滤等一整套环节的操作实现对卫星的跟踪固定量距，得出卫星的具体位置，再通过输出接口达到信息交流，输出可读信息，达到用户需求。

此设计主要是单片机对数据的输出和现实的功能。实验过程中才去的单片机是常见款－MCS-51，利用接口接收数据，通过软件数据分析定位方法，操作硬件实现传输。

3、应用于单片机的硬软件设计

3.1、关于应用单片机的硬件结构

首先是分析GPS的硬件部件，主要是如下：接受模板是以SIRFStarⅡGPS模板为主要部分的接收机、控制部分、显示模板以OLED液晶为主显示屏以及电路板块以提供电源为主。然后是应用单片机的硬件结构，主要是GPS的接受模板部分、控制部分（芯片）、显示模板。这与GPS硬件部件大致雷同。供电部分保证电源电路的稳定性，保证接收信号的稳定性和液晶屏幕放映的显示性，接受模板通过对卫星位置的抓捕，通过数码调解转换成标准格式发给单片机，当单片机接到了输出的数据后，通过对电文的筛选进行变频过滤从而转换成可读模式，通过显示屏也就是显示模板进行数据显示，满足用户需求。

3.2、关于应用单片机的软件设计

关于单片机的软件设计主要就是通过将接收到的讯息通过数码编排送达到LOED显示屏幕。软件设计的理念采用了莫版画的方式，软件在设计的过程中就考虑到了后期的测评。方面后续过程的调试，也方便移植安装。主要软件设计过程为：通过编制软件流程，从接受模板开始进行数据处理，通过编制的软件流程进一步进行数据加工，通过STC89C52液晶显示初始化来进行判断是否为SGPRMC语句，然后接受储存到单片机的分配地址中，接下来分析过滤出UTC时间、具体地理位置并转变成标准可读模式，最后将数据送至OLED显示屏中展示具体详细时间和地理经纬度。这是运用了编写程序代码使数据分析简单化，传达出用户需要的直接信息。

4、实验过程与分析

首先应当详细知道GPS系统的运作原理、工作方式和要求，其次，将软件和硬件相结合，进行调整实验，完成设计。实验的过程包括：了解运作的方式和设备的要求，进行硬件末班的调试和制版，编制软件程序，进行相关实验尝试，进行测评，将硬件设备加入调制，最后作品设计成功。实验结果最终显示经纬度和时间完全精准。一般操作中还可能出现误差，误差的直接造成原因是天气状态不好以及电流层的干扰以及其他原因，实验中出现的小误差不会对最终结果造成较大影响，因此，实验结果具有可信性、有效并且可靠地体现出了单片机在操作过种中的准确性和时效性以及可运用性。

5、结语

本设计主要是通过对GPS的充分了解，熟悉单片机的接收功能，通过将理论与实践相结合，完成了这次的设计。随着信息时代的发展，GPS技术的应用会逐渐广泛，设备会不断更新和普及。在我们国家起步晚，产业处于新兴产业，但它的发展势头很快，未来一定会渗透到各个领域发挥实效作用。目前阻碍GPS普及的障碍是设备昂贵，因此不断地更新发展降低成本才能被消费者普及使用。单片机的运用成本较低，运用的灵活度大，因此加大对单片机的设计具有必要性，同时也一定要改良和不断更新，满足不断进步的社会要求，更好地做到用户体验。

参考文献：

[1]杜俊，董松.基于单片机的GPS定位系统的设计与实现[J].甘肃科技，2016，（19）：25-27.

[2]赵亮，刘皓，王伟强，汪传建.基于北斗/GPS和GPRS的车载定位终端的研究与实现[J].石河子大学学报（自然科学版），2015，（03）：391-396.

[3]李建华.基于智能钢筋加工成套装备的远程监控系统的设计与实现[D].河北工业大学，2015.

[4]耿家庆.新一代的GPS-B码解码授时系统设计[D].山东大学，2014.

[5]陈吉.基于GPS的土地面积测绘技术及土地管理信息系统的研究[D].浙江大学，2013.