单片机实验系统中GPS实验模块的设计与应用

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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
9 ~1 K. i1 d% i; S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.

关键词:无线通信;单片机;实验系统;CPS

( ^7 [, q) k9 w1 \  P: _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
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
% q! t9 b; h/ D8 c得良好的效果,而且只需要投人较少的资金.该系统
2 ?. W, A9 y! B5 U7 A+ @* B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
模块构成的汽车导航实验, GSM、SMS通信实验，
( T6 H8 _5 @  ?" B9 d( |; p( pGSM语音通信实验,GPRS的网络通信实验,网络串
& V4 k6 l9 s4 i口实验,遥控器实验,用GSM模块构成的报警系统
2 ~" C: |+ G8 y, E# r2 e/ g实验.
/ v) h- u* [4 r该实验系统由以下部分组成:1)AT89C51单片
机及其与外围设备的接口电路;2)GPS接口电路;
: B* B/ P" S: s3 d  i/ B3)液晶显示器电路;4) RS232电平转换电路;5)
7 U0 j/ K( ?# ]( K2 r, L( tGSM、GPRS模块及其外围设备的电路;6)遥控器接
( d! p0 p) a9 b9 U$ ^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.
- ?3 |3 n& }! E% V- Q7 ?/ A1GPS的相关概念
1)GPS是“全球定位系统”英文名字GlobalPo-
: L* K; m! [' M* O- T' v. gsitioning System的缩写.
2) GPS模块通常做在一-小块印刷板上,一般称
2 s9 V& @+ t- S. d% ?为“OEM板".
5 _$ }$ N1 V; M$ K8 ?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.
+ i3 F2 j- {( [! t2 P( a% {因此,在实际应用项目中,GPS OEM板上的其它引
$ G0 S& ^" S6 R2 ~脚都可以不用.
7 @* f. n. F% G/ P# ]' x4)在GPS模块(本文中指0EM板).上面有一
% k3 t+ p8 Y  E: d# V4 r( ?9 y7 t8 f个接天线的插孔，用于外接GPS专用天线,GPS天
4 Y5 ~+ n  j8 N6 w# _9 i6 ^线的频率为1575.42 MHZ.
5) GPS天线的外形是一个小黑方块,一面有磁
7 R# G2 @/ T0 L$ Y* H& y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
/ Q8 x# }; U. A" P* G& Z# r! e! N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"，
, Q1 n+ s2 ^' l( y! D$ ?4 N2 ~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.
' F: t1 |+ w2 m9 O7) GPS 模块通电后(即接上VCC和GND后),
$ U8 D; [6 B3 \模块的TXD引脚自动输出从卫星传送来的定位信
% y, ~9 y* W; Z, `7 Q/ K8 F: v号,该定信号每秒钟输出一帧(TTL电平,信号名为
NMEA0183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