论文总字数：20860字

摘 要

随着GPS的广泛应用，GPS仪器流行程度也大大加快，但是中国的GPS产业几乎刚刚起步，GPS在各大领域发挥着显著作用，为人类发展发挥着不可估量的作用。本设计详细介绍了基于STM32单片机、GPS接收模块、12048液晶显示屏等器件实现GPS实时测量所在位置经纬度、高度、标准时间等信息。

本论文先从GPS主要应用领域，我国目前发展现状分析该产业的意义，进而开始了本课题研究思路与方法。首先系统介绍使用到的各个模块，具体来讲就是GPS接收模块，STM32单片机模块，TFT液晶显示模块。GPS采用美国海洋电子协会通信协议（nmea）.在第三章会具体给出各条指令的数据格式。

本论文最核心的是软件部分的实现，首先开始编写STM32显示代码，然后实现GPS接收模块与STM32单片机通信模块代码编写。该部分代码包含串口配置代码、数据解析代码，最后是将上述几个代码综合起来实现GPS实时测量所在位置经纬度、高度、标准时间的功能。

关键词： 单片机 液晶 实时

Application based on global positioning system

Abstract

With the increasingly wide application of GPS, GPS equipment popularization rate is also greatly accelerated. However, the GPS industry in China has just started, GPS in various fields plays a significant role, plays an inestimable role in human development. The design details of the STM32 microcontroller based, GPS receiving module, 12048 LCD and other devices to achieve GPS real-time measurement of the location of latitude and longitude, altitude, standard time and other information.

This paper analyze the significance of the industry from the main application areas of GPS, China's current development of the status quo, and then began the research ideas and methods of this research. First introduced the use of the various modules of the system, specifically speaking they are the GPS receiving module, STM32 microcontroller module, TFT LCD module. GPS adopts the American Marine Electronics Association communication protocol (NMEA). In the third chapter, the data format of each instruction is given in detail.

The core of this paper is the realization of the software part, began with writing STM32 display code, and then realized the GPS receiver module and STM32 microcontroller code written communication module. This part of the code contains the serial port configuration code , data parsing code .In the end, the above codes mentioned are combined to realize the function of the GPS real-time measurement of the latitude and longitude, altitude and standard time.

Key Words: microcontroller; liquid crystal; real-time.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景以及课题意义 1

1.2 GPS的应用 1

1.2.1 GPS系统的组成 1

1.2.2 GPS定位技术的应用前景 2

1.2.3 我国GPS定位系统发展概况 3

1.3 GPS卫星 3

1.4 本课题研究思路 3

1.4.1 STM32存储器及总线构架 3

1.4.2 GPS接收模块 5

1.4.3 硬件连接 7

1.5 本章小结 8

第二章 STM32硬件电路设计 9

2.1 GPIO寄存器 9

2.2 认识串口 11

2.3 本章小结 13

第三章 GPS模块及相关通信协议 14

3.1 GPS卫星信号接收机的组成 14

3.2 GPS卫星接收机种类及原理 15

3.2.1 平方型接收机 15

3.2.2 码相关型接收机 16

3.2.3 混合型接收机 16

3.3 全球定位系统所使用的通信协议——NMEA 16

3.3.1 $GPGGA 17

3.3.2 $GPRMC 17

3.3.3 $GPGSV 18

3.3.4 $GPGSA 19

3.3.5 其余各帧 19

3.4 本章小结 20

第四章 STM32显示代码编写 21

4.1 显示一个字符的代码 21

4.2 调用字符显示函数显示一个字符串 22

4.3 本章小结 23

第五章 STM32与GPS模块通信代码编写 24

5.1 串口配置 24

5.1.1 串口1配置初始化 25

5.1.2 串口2配置初始化 25

5.2 数据解析 26

5.2.1 数字逗号法 27

5.2.2 字符串转数字 27

5.2.3 UTC数据处理 28

5.3 格林尼治时间转世界各时区时间 28

5.4 本章小结 29

第六章 总结与展望 30

参考文献 31

致谢 33

第一章 绪论

1.1 课题背景以及课题意义

上个世纪中期，GPS定位系统开始被美国军方列为一个重大研究项目，终于在1964年开始正式投入使用^[2]。自上个世纪70年代开始，美国国防部又开始了研制非传统全球卫星定位系统的任务。其研究目的是实时响应海、陆、空三大地理空间全世界任何位置的导航请求^[3]，加上一些军事目的，例如监测核爆、搜集情报等，经过长时间的实验和研究，投入巨资，在即将进入21世纪之际，全世界几乎全覆盖的GPS定位系统成功完成并开始正式面向世界工作。GPS的英文全称是：Navigation Satellite Time and Ranging/Global Positioning System，其简称GPS。GPS定位系统是美国推出的不同于传统全球卫星导航定位系统，卫星系统可向全世界各地用户提供不间断、实时的经纬度和高度、速度以及授时标准时间信息等^[4]。

1957年末，美国成为了世界上首个发射地球卫星的国家，这成为了人类科学空间技术研究的里程碑^[5]。研究定位技术目的是利用人造地球卫星解决三维位置的测量问题，目前主要的定位卫星系统有四个：欧洲的Galileo系统、GPS全球定位系统（Global Positioning System）、俄罗斯的GLONASS系统、中国的北斗卫星系统^[6]。GPS相对于其他导航定位系统有如下几个特点：①用途广，功能多，不仅有其基本的导航功能，还能测量速度、测量世界协调时间UTC。测量时间误差为毫微秒级别，测量速度误差大10^-1米/秒。当然GPS正在影响着更多领域，将会在更多领域得到发展。②定位精度高；③实时定位。相对于常规测量技术，GPS也有如下几个优点：①观测站之间无需通视；②全天候工作；③操作简单方便；④提供三维坐标；⑤观测时间短；⑥定位精度高^[7]。

1.2 GPS的应用

1.2.1 GPS系统的组成

GPS系统的组成有以下部分，分别是导航卫星、监测站、主控站、用户设备部分（车载GPS信号接收机）^[8]（图1-1）。

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