利用GPS（Global Positioning System）全球定位系統(tǒng)而建立的實時導航、定位、授時系統(tǒng)目前已被廣泛應用。本文介紹使用GARMIN公司的GPS25-LVS系列OEM (Original Equipment Manufacturer)接收板及單片機實現(xiàn)實時時間、經緯度等綜合信息顯示的設計方法。
    GPS25-LVS系列OEM板采用單一5V供電，內置保護電池，RS232、TTL兩種電平自動輸出NMEA 0183 2.0格式(ASCII字符型)語句，是目前應用最廣泛的GPS接收處理板，能滿足各種導航和授時領域的需求。具有很高的性價比和強有力的市場競爭力，其主要性能特點如下：
 并行12通道，可同時接收12顆衛(wèi)星
 定位時間：重捕<2sec，熱 啟 動為15sec，冷 啟 動45sec，自動搜索90sec
 定位精度：15mRMS/差分時<5m
 可接收實時差分信號用于精確定位，信號格式為RTCM SC-104，波特率自適應。
 1PPS秒脈沖信號輸出，精度指標高達10-6秒
 雙串口（TTL）輸出，波特率可由軟件設置(1200～9600)
 環(huán)境工作溫度： -35°C—+85°C
 尺寸：46.5×69.8×11.4mm
 重量：31g
 輸入電壓：5.0VDC+/-5%
 靈 敏 度：-166Dbw
 后備電源：板置3V鋰電池(10年壽命)
 功耗：1W
 天線接口：50—ohm MCX 接頭有源天線(5V)
 電源/數(shù)據(jù)口：單排12插針

1 控制系統(tǒng)的硬件原理
1．1 GPS25-LVS系列OEM接收板硬件接口
    GPS25-LVS系列OEM接收板采用12腳的接口，接口各引腳的功能如圖1所示。設計中使用了串口1或12腳的NMEA輸出，串口1可用于PC機對OEM接收板進行參數(shù)設置，12腳NMEA輸出用于單片機信息處理。

1．2單片機控制系統(tǒng)的硬件電路原理

圖2. 單片機控制系統(tǒng)電路原理圖
    單片機采用華邦W78E516B，該芯片具有在系統(tǒng)下載編程功能，修改調試程序十分方便。其主要特性為：
①32KB片內Flash存儲器，具有在線可編程能力和保密功能；
②512B片內RAM；
③增強型串行通信口和串行外圍接口；
④支持C語言。
    系統(tǒng)的電路原理如圖2。系統(tǒng)采用12MHZ晶振，串口方式1接收GPS信息，P0口和P2口用于七段共陽LED顯示接口，可以輪流顯示實時時間、緯度、經度及其它GPS信息數(shù)據(jù)。
2 控制系統(tǒng)的軟件設計
2．1 GPS25-LVS的信息輸出格式[!--empirenews.page--]
    GPS25-LVS的通信波特率默認值為4800，1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位，無奇偶校驗。通常使用NMEA-0183格式輸出，數(shù)據(jù)代碼為ASCII碼字符。NMEA-0183是美國海洋電子協(xié)會為海用電子設備制定的標準格式，目前廣泛使用V2.0版本。由于該格式為ASCII碼字符串，比較直觀和易于處理，在許多高級語言中都可以直接進行判別、分離，以提取用戶所需要的數(shù)據(jù)。GPS25-LVS系列OEM板可輸出12句語句，分別是GPGGA，GPGSA，GPGSV，GPRMC，GPVTG，LCGLL，LCVTG，PGRME，PGRMF，PGRMT，PGRMV，GPGLL。不同的語句中傳送不同的信息，如GPGGA語句中傳送的格式為：
$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*hh<CR><LF>
傳送的信息說明如下：
$GPGGA： 起始引導符及語句格式說明（本句為GPS定位數(shù)據(jù)）
<1>  UTC時間，時時分分秒秒格式
<2>  緯度，度度分分.分分分分格式（第一位是零也將傳送）
<3>  緯度半球，N或S（北緯或南緯）
<4>  經度，度度分分.分分分分格式（第一位零也將傳送）
<5>  經度半球，E或W（東經或西經）
<6>  GPS質量指示，0=方位無法使用，1=非差分GPS獲得方位，2=差分方式獲得方位（DGPS），6=估計獲得
<7>  使用衛(wèi)星數(shù)量，從00到12（第一個零也將傳送）
<8>  水平精確度，0.5到99.9
<9>  天線離海平面的高度，-9999.9到9999.9米
M    指單位米
<10> 大地水準面高度，-999.9到9999.9米
M    指單位米
<11> 差分GPS數(shù)據(jù)期限（RTCM SC-104），最后設立RTCM傳送的秒數(shù)量（如無DGPS為0）
<12> 差分參考基站標號，從0000到1023（首位0也將傳送。如無DGPS為0）
*    語句結束標志符
hh   從$開始的所有ASCII碼的校驗和
<CR>  此項在GPS25-LVS板中不傳送
<LF>  此項在GPS25-LVS板中不傳送
OEM板輸出的信息可在PC機的超級中端中顯示，也可在GARMIN公司提供的GPSCFG.EXE設置軟件中顯示，如在PC機上看到的實時接收GPGGA語句為：
$GPGGA,114641,3002.3232,N,12206.1157,E,1,03,12.9,53.2,M,11.6,M,,*4A
這是一條GPS定位數(shù)據(jù)信息語句，意思為UTC時間為11時46分41秒，位置在北緯30度2.3232分，東經122度6.1157分，普通GPS定位方式，接收到3顆衛(wèi)星，水平精度12.9米，天線離海平面高度53.2米，所在地離地平面高度11.6米，校驗和為4AH。
2．2 單片機的信息接收處理
    在單片機串口收到信息后，先判別是否為語句引導頭“$”，然后再接收信息內容，在收到“*”字符ASCⅡ碼后再接收二個字節(jié)結束接收,然后根據(jù)語句標識區(qū)分出信息類別以對收到ASCⅡ碼進行處理顯示。注意在處理北京時間時應在UTC時間上加上8小時才是準確的北京時，在超出24小時時應作減24小時處理。串口中斷程序的處理流程如下圖3。

圖3. 串口中斷程序流程圖

2.3 GPS接收信息在內存中的分配

表1. 內存內信息地址表

3 結束語
    GPS接收OEM板價格的低廉和超小體積板子的大量生產，使得目前市場上手持GPS產品大量涌現(xiàn)，為GPS的應用展示了廣闊的前景。