单片机实验系统中GPS实验模块的设计与应用

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% K& P6 b5 ^  ?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
* x) E7 N" Z+ _; I$ E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.

' W* D0 H- R8 E% g  q0 C关键词:无线通信;单片机;实验系统;CPS
8 E4 F" t7 ~" {0 m# _1 L6 n1 R9 \! U- X
8 F* x0 w, V% `( d2 f1 |5 X: M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
业的教学中得到充分的反映.为了让学生真正掌握
( a' t4 K' ~) m* q7 [0 s. O和理解这些技术知识,一个完整的单片机实验系统
不仅可以培养学生的动手能力，在实践应用中也取
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.
4 q+ W& k2 y) m单片机教学实验系统的电路图如图1所示,该
' p4 E0 L9 n0 `) J! J$ a( l2 D系统可以进行的实验包括:GPS模块实验,用GPS
( i& K( c  o8 c3 b. n( o模块构成的汽车导航实验, GSM、SMS通信实验，
5 u5 H& }& l- Z4 J! [GSM语音通信实验,GPRS的网络通信实验,网络串
3 z7 W3 L4 x$ ?  y口实验,遥控器实验,用GSM模块构成的报警系统
* |/ l; `+ B3 E% S) e# J实验.
0 K" p2 t' F/ B, x9 g该实验系统由以下部分组成:1)AT89C51单片
$ P: r/ d, F5 _6 Y& k- p机及其与外围设备的接口电路;2)GPS接口电路;
& k" E* v8 M% k6 F" ^3)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
# N7 t7 t2 l% g6 l) m口电路;7)蜂鸣器电路;8)扩展串行存储器及看门
; P9 V% t  @( p* S( ~; f4 z2 v狗电路;9)GSM语音通信电路;10)网络串口电路.
1GPS的相关概念
/ T& W  M& [8 t6 r, b3 E0 _1)GPS是“全球定位系统”英文名字GlobalPo-
sitioning System的缩写.
% v) q, |- h: J3 ^2) GPS模块通常做在一-小块印刷板上,一般称
; {( I2 z' q4 H5 R为“OEM板".
3)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.
  n: p3 J- R4 a3 R7 |# z因此,在实际应用项目中,GPS OEM板上的其它引
. `) x4 {( ?2 D$ a3 o+ r: D' r' o# }4 N% t脚都可以不用.
, M+ F# D4 p: E& @. ]" i4)在GPS模块(本文中指0EM板).上面有一
% n4 ^/ ~4 N; L  l个接天线的插孔，用于外接GPS专用天线,GPS天
+ S" z6 J# u& g' Y3 {% z* Q线的频率为1575.42 MHZ.
: z9 b" ^  ^+ k5) GPS天线的外形是一个小黑方块,一面有磁
铁(该面有英文字,是一一个平面),用于吸附在铁金属
上表面以便于安装;另一面必须面向天空,且不能有
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.
6)GPS天线的引线为屏蔽的二芯电缆,其中，
“中心线"有双重用途,既提供“天线的工作电压"，
' S: c% k1 _/ R又传送卫星定位信号. GPS模块的工作电压通常为
3V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),
, u/ ~  x" C3 M" ^模块的TXD引脚自动输出从卫星传送来的定位信
3 U0 |2 m" Y9 w$ E: U# W号,该定信号每秒钟输出一帧(TTL电平,信号名为
" _1 z. v5 `8 C+ r" |+ U+ HNMEA0183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