单片机实验系统中GPS实验模块的设计与应用

BeardRen

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
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.
' ~1 s+ b) d( P+ _' C
  C9 x: i3 }3 Z关键词:无线通信;单片机;实验系统;CPS
. P+ a7 p7 r, R' e
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
5 g/ V3 S/ u& U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
; t0 [: D% V4 \8 v" ?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.
8 I( |. b8 ?+ T3 l  G" i+ C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，
GSM语音通信实验,GPRS的网络通信实验,网络串
口实验,遥控器实验,用GSM模块构成的报警系统
; m# W  c# p2 j: m$ k实验.
7 x$ c. r% j# z" }: b7 q- e+ Z/ C该实验系统由以下部分组成:1)AT89C51单片
# R$ Z2 ~0 u% W( C* D# U: u3 k机及其与外围设备的接口电路;2)GPS接口电路;
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
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.
1GPS的相关概念
1)GPS是“全球定位系统”英文名字GlobalPo-
6 q3 [# b: w. m: t1 I# B- Wsitioning System的缩写.
2) GPS模块通常做在一-小块印刷板上,一般称
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.
' y6 x+ J0 V  d' F6 q% N因此,在实际应用项目中,GPS OEM板上的其它引
脚都可以不用.
, ]6 D6 i6 E! e, C5 i! G+ m$ J4)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
) g  a2 M# O" a. {9 D5 O, x线的频率为1575.42 MHZ.
' c- t5 X2 o8 v# u5) 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
' ?& o4 k2 A6 Q* l  x2 @" w5 Z0 ]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.
) L( w  w4 f1 w& |. R6)GPS天线的引线为屏蔽的二芯电缆,其中，
. w2 c8 r% V5 F; y7 ^& o“中心线"有双重用途,既提供“天线的工作电压"，
又传送卫星定位信号. GPS模块的工作电压通常为
1 P7 `: H7 F' B* i! D0 s- w% C3V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),
模块的TXD引脚自动输出从卫星传送来的定位信
% ]) x0 h4 f9 S7 ~' `# d$ N4 Y$ C号,该定信号每秒钟输出一帧(TTL电平,信号名为
8 e6 b$ a& j5 W# y' lNMEA0183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