基于51单片机的简易GPS定位器设计

何 米

（贵州电子信息职业技术学院，凯里 556000）

本设计由软硬件相结合实现的简易定位功能，此设备可显示目前时间、当下年月日以及所在地区及该地区的地理位置比如经纬和海拔等内容。它以51单片机为主导，利用GPS和液晶显示器组成一款具有实时定位功能的简单的定位器[1]。本设计还探究GPS的功能，如它的信号是由什么组成的，它的定位信息是如何提取、收集与处理的等等。GPS的最初出现是在部队里面，以供军事之便而用。随着科技的发展，GPS也在不断地精进，而且因为它的操作方便、定位准确，在电子设备高速发展的今天已经慢慢地渗透到各个领域并发挥着重要的作用了。

1 设计内容

时至今日，GPS 全球卫星定位系统，已由1994年美国初建成时的“大规模、大块头”随着科技的日益进步不断地简单化和更加地模块化了。还因为更容易叠加到各式各样的产品上，所以具有更大的应用。GPS由美国历经24年耗巨资研发成功，具有实时授时、确定位置、导航和测速等很多功能，还具有准确度和精确度双高、简单方便、全天在线和自主检测等特点。给我们生活带来便利、使我们的生活质量提高和做事效率翻翻，GPS定位已经与我们的生活、工作相融合，不能分离了。

设备的整个系统是由卫星组成的三维网络空间部分、地面控制机构及本文所提设计内容中的GPS工作原理的接收部分组成。GPS的工作原理很简单，通俗来讲就是信号怎么接收、接收的信号怎样解调和其相关的解析计算等等，本文就不加以详细解释了。信号接收就是GPS的信号接收器先搜索由卫星发射出来的信号，信号收集起来后，提取出里面的导航电文，再由单片机将这些电文运算选择，便可算出目前所在地区的位置数据，最后通过一些相关的格式之间的变换过程，将年月日、时刻、位置、及与位置有关的经纬度、海拔这些信息在液晶显示屏上显示出来。

2 软、硬件介绍

2.1 硬件设计

作为本文策划设计的处理器是掌握支配GPS 数据信息取得、输送，并对获取的有用数据进行对应处理的51单片机[2]。通过串口方式传入单片机的GPS 接收设备输出的导航电文的数据信息由单片机进行选择、计算和格式之间相关转换等相关处理，然后由液晶显示器将处理得到的相关信息显示出来。

2.2 软件设计

本文的策划设计采用的是目前数据处理方式中相对简单实用的数据处理方式，它通过相关软件程序对接收到的有用信息进行取得、判断和计算等。这个程序的设计，可在程序中选择出从GPS模块回来的相关数据，选择出我们所要的一些信息后通过其他程序的转换，将这些信息输出来。

系统所用软件工作情况：

51单片机接电后进行初始化，接收GPS接收器那边过来的相关数据，并对这些数据进行是否有效的判断，有效则继续提取相关信息，无效就将这些数据返回然后进入等待状态；接着查看数据收取板块的工作有没有完成，如果已经完成就进行相关数据的选择和一些格式之间的转换处理；最后将液晶显示器清屏后，将最后得到的相关定位数据信息由液晶显示器显示出来。

系统初次使用时的相关设置、数据的获取与选择与运算处理以及人机之间进行的交流，其中包括对串口信息的接通和断开，液晶显示器的开机页面等单片机相关的工作模式的设置都是需要由软件系统主要去完成的[3]。人机交流是指单片机与液晶显示器之间完成相关数据的互相传送。在这款软件程序运行过程中，对键盘输入的内容即人机交流板块单片机可进行选择地做出响应，这里就不再说明。

NMEA-0183 是由美国国家海洋电子协会制定的GPS专用的一套通讯协议，其在数据解析提取时会被用到。同样地GPS接收器也需要根据里面的规则对信息进行解析提取。$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL 等都是该协议定义的语句，当然其定义的语句还有很多，在本文我们需要的是 $GPRMC 语句，因为本文设计的内容决定，这个格式里面我们只需要里面的年月日、时刻、经纬度、海拔等信息，相关格式如下：

$GPRMC，，< 状态，A=定位，V=未定位 >，<纬度 ddmm.mmmm>，< 纬度 N（北纬）或 S（南纬）>，< 经度dddmm.mmmm>，<经度E（东经）或W（西经）>，

3 结束语

经由实践检测说明，对GPS、51单片机、定位及液晶显示器等板块进行设计，再利用软、硬件相结合的方式设计的实时 GPS定位，在液晶显示器上显示出当前年月日、时刻、经纬度、海拔的相关数据信息是完全能够做到的。而且经研究发现，在此设计上再和GSM 模块等相结合的话，远程定位等功能也能够轻松实现。实时GPS定位这一伟大发明已与我们的生活息息相关，不可分离。也许在不远的将来，它的应用会更加的广泛，与我们的生活及工作更加的密不可分，期待未来更多相关的发明。