单片机实验系统中GPS实验模块的设计与应用

BeardRen

( x" u- k# q. f摘要:以单片机实验系统中全球定位系统( CPS: Clobal Positioning System)模块的设计与应用为
/ D0 u4 F/ y/ k例,介绍单片机应用于无线通信技术实验的一个简单而完整的解决方案.
  R$ B8 @0 E& S3 W
关键词:无线通信;单片机;实验系统;CPS

近年来,随着科学技术的不断进步，无线通信技
术特别是移动通信技术迅速地普及,并且在相关专
7 B' \9 O, X; {; q9 j业的教学中得到充分的反映.为了让学生真正掌握
, w1 h3 O% e& d( e; P& J, \9 S和理解这些技术知识,一个完整的单片机实验系统
. _8 {1 L0 ?+ E4 ]! N不仅可以培养学生的动手能力，在实践应用中也取
9 G% D% s. N. r$ [+ I! x9 R# E得良好的效果,而且只需要投人较少的资金.该系统
中的GPS模块,已经在“GPS全球定位系统"的产品
开发中得到了应用.
单片机教学实验系统的电路图如图1所示,该
系统可以进行的实验包括:GPS模块实验,用GPS
& ]1 _. P/ u6 V6 y! \# C; r! n模块构成的汽车导航实验, GSM、SMS通信实验，
9 J. W' z; H+ t1 \9 n* HGSM语音通信实验,GPRS的网络通信实验,网络串
3 u; n! T* l3 v, c; r口实验,遥控器实验,用GSM模块构成的报警系统
实验.
+ e, f* \) J+ N& E. s$ n( i该实验系统由以下部分组成:1)AT89C51单片
. Z4 a" y: z( B* [2 O! F4 B7 X机及其与外围设备的接口电路;2)GPS接口电路;
/ \& ?1 j1 G$ a7 C" N3)液晶显示器电路;4) RS232电平转换电路;5)
GSM、GPRS模块及其外围设备的电路;6)遥控器接
8 s5 `! T3 @' \口电路;7)蜂鸣器电路;8)扩展串行存储器及看门
狗电路;9)GSM语音通信电路;10)网络串口电路.
2 p, m. ]$ A. y% ~1GPS的相关概念
1)GPS是“全球定位系统”英文名字GlobalPo-
8 U/ W: a# j- D/ a- i3 D& Xsitioning System的缩写.
8 ^. m3 T0 [5 ?" L2) GPS模块通常做在一-小块印刷板上,一般称
为“OEM板".
4 _, N; P8 Q- x2 E; a+ @$ C3)无论何种型号的GPS 0EM板,通常仅用三
条线即可使GPS模块正常工作,即Vcc、GND、TXD.
因此,在实际应用项目中,GPS OEM板上的其它引
脚都可以不用.
4)在GPS模块(本文中指0EM板).上面有一
个接天线的插孔，用于外接GPS专用天线,GPS天
线的频率为1575.42 MHZ.
( _4 O& U9 _- C5 Y1 x2 O8 @5) GPS天线的外形是一个小黑方块,一面有磁
. m$ o& K, W0 h# p5 b7 M1 n  w铁(该面有英文字,是一一个平面),用于吸附在铁金属
6 `( E" J$ I& m9 w1 r3 L5 ]) r上表面以便于安装;另一面必须面向天空,且不能有
" R4 V/ ^- x) W$ R阻档物,其功能是接收卫星信号. GPS天线内部是一
个高灵敏度的天线放大器,工作电压为3 V或5 V.
2 t5 N6 z7 w8 z8 A' c! c4 Z6)GPS天线的引线为屏蔽的二芯电缆,其中，
4 T# l' O0 U/ C* A“中心线"有双重用途,既提供“天线的工作电压"，
' V, s' J$ i! h0 U1 A: _" e又传送卫星定位信号. GPS模块的工作电压通常为
  H' e6 j3 Q* D* B3V或5V.经验证明,GPS天线使用任何电压对工
作的影响不明显.天线引线的外层屏蔽线为地线.
7) GPS 模块通电后(即接上VCC和GND后),
3 @4 w2 E" m$ w6 g, ]- a+ W. U模块的TXD引脚自动输出从卫星传送来的定位信
号,该定信号每秒钟输出一帧(TTL电平,信号名为
; x" T$ |" j3 Y( h6 ENMEA0183码或二进制码两种),信号的波特率通常
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该实验系统包括AT89C51单片机及其与外围设备的接口电路