44-基于51单片机的GPS定位系统设计_历史上今天-电子工程世界

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具体实现功能

系统由STC89C52单片机+UBLOX-NEO-6M GPS模块+液晶屏12864+电源+LED灯指示模块构成。

具体功能：

能自动校准并用12864液晶显示屏显示时间、经纬度、速度、航向、高度和海拔等数据。

设计背景

GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。随着人民生活水平的发展，GPS技术被越来越多的应用在个人PDA、个人车载终端、手机等设备上。人们通过GPS，能准确知道自己所在的位置，从实现到导航、确定旅游路线、获取地理信息等功能。本文介绍的GPS导航系统，以单片机作为主控芯片，配以GPS、12864显示屏，构建了一个GPS信息显示的系统。本系统在一定程度上推动了GPS导航设备研究的发展。

硬件设计

GPS是由美国国防部研制的导航卫星测距、授时、定位和导航系统，它由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。GPS系统由3部分构成：

一是GPS卫星(空间部分)，由21颗工作卫星，3颗备用卫星组成；

二是地面支撑系统(地面监控部分)，由1个主控站，3个注入站，5个监测站组成；

三是GPS接收机(用户部分)，接收GPS卫星发射信号，以获得必要的信息．

卫星不间断地发送自身的参数和时间信息，GPs接收机接收卫星发射的信号中含有时间信息的数据，这些数据经过串口通信传送给单片机或计算机，经分析计算后便可得到准确的时间信息．另外接收机都有一个输出端专门输出1pps信号，其上升沿对应接收机串口输出的UTC时间，精确度可达1|us，可直接提供给需要时间校准的用户，也可与串口输出的UTC时刻共同作用在单片机或计算机上以获得更精确的时间。

本系统主要采用的硬件有51单片机，液晶显示模块，GPS模块以及一些外围电路构成。

软件设计

系统的主程序开始以后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口、定时器、中断，LCD1602初始化；然后LCD显示屏进入开机状态，显示开机信息（LCD_log），转入正常的显示，并接收数据，每次显示两串字符。接着由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统程序不断地循环执行数据信息显示。

系统程序结构属中断方式，绝大多数功能在中断服务子程序中完成。根据总体结构，可将程序划分为几个功能化模块：串行口中断服务程序、显示子程序、扫描程序。各个模块可进行独立设计、调试和查错，最终再连接成一个整体。

原理图

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。

程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。

仿真实现

本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

关键字：51单片机 GPS 定位系统引用地址：44-基于51单片机的GPS定位系统设计

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问题一：1HZ低通滤波器在电桥放大器电路中的作用是什么？

回答：1HZ低通滤波器在电桥放大器电路中的主要作用是滤除高于1Hz频率的信号，只允许低于或等于1Hz的信号通过。这对于需要从复杂信号中提取低频分量或去除高频噪声的场合尤为重要。在电桥放大器中，由于传感器输出信号可能包含多种频率成分，通过1HZ低通滤波器可以有效减少高频噪声的干扰，提高测量信号的信噪比和精度。

问题二：如何设计带有1HZ低通滤波器的电桥放大器电路？

回答：设计带有1HZ低通滤波器的电桥放大器电路时，需要综合考虑电桥电路的设计、放大器的选择以及滤波器的设计。以下是大致的设计步骤：

电桥电路设计：首先，根据被测物理量的特性选择合适的电阻传感器，并设计相应的电桥电路。电桥电路应能准确地将非电量转换为电压或电流信号，并具有一定的抗干扰能力。
放大器选择：选择合适的运算放大器（运放）作为放大元件。运放应具有低噪声、高精度和适当的增益带宽积，以满足信号放大的需求。
滤波器设计：设计1HZ低通滤波器时，可以选择一阶或更高阶的有源滤波器。一阶有源低通滤波器由电阻、电容和运放组成，具有简单的电路结构和较好的滤波效果。设计时，需要根据所需的截止频率（本例为1HZ）选择合适的电阻和电容值。
电路整合与调试：将电桥电路、放大器和滤波器整合在一起，形成完整的电桥放大器电路。然后，对电路进行调试，确保电路工作正常，并满足预期的滤波和放大效果。

问题三：带有1HZ低通滤波器的电桥放大器电路在实际应用中有哪些注意事项？

回答：在实际应用中，带有1HZ低通滤波器的电桥放大器电路需要注意以下几点：

元件选择：应选择精度高、稳定性好的元件，如精密电阻、低噪声运放等，以确保电路的测量精度和稳定性。
布局与布线：合理的电路布局和布线可以减少电磁干扰和噪声耦合，提高电路的抗干扰能力。
温度补偿：由于温度变化可能影响电阻的阻值，进而影响电桥的输出电压，因此需要考虑温度补偿措施，以提高电路的温度稳定性。
校准与标定：定期对电路进行校准和标定，以确保测量结果的准确性和可靠性。
安全保护：在电路设计中应加入必要的保护措施，如过流保护、过压保护等，以防止电路在异常情况下损坏。

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2021年09月14日 | 44-基于51单片机的GPS定位系统设计

问题一：1HZ低通滤波器在电桥放大器电路中的作用是什么？

问题二：如何设计带有1HZ低通滤波器的电桥放大器电路？

问题三：带有1HZ低通滤波器的电桥放大器电路在实际应用中有哪些注意事项？

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