1 导言
GPS以其高精度，全天候，全球掩盖，便利灵敏和优质价廉招引全世界许多用户。GPS的广泛应用改变了人们的作业方法，进步作业功率，带来巨大的经济效益。这儿提出一种根据EM411GPS接纳模块和PIC18F2550单片机的手持式GPS定位体系规划方案。该体系选用点阵字符液晶屏显现接纳GPS卫星数据，并用SD卡记载所接纳到的GPS信息，然后完结GPS数据导入电子地图。
2 NEMA协议简介
现在，GPS选用NMEA-0183协议做为发送和接纳数据的规范，NMEA-0183是美国国家海洋电子协会(NationalMarine ElectroNIcs Association)为一致海洋导航规范而拟定的规范，该格局规范已成为世界通用的一种格局，协议内容在兼容NMEA-180和NMEA-0182的基础上。添加了GPS、测深仪、罗经方位体系等多种设备接口和通讯协议界说，一起还答应一些特定厂商对其设备通讯自定协议。NMEA-0183格局数据串的一切数据都选用ASCⅡ文本字符表明，数据传输以“$”最初，后边是句子头。句子头由5个字母组成。其前2个字母表明“体系ID”，即表明该句子是归于何种体系或设备，例如GP表明该句子归于GPS定位体系，HC表明该句子归于罗经方位体系; 后3个字母表明“句子ID“，表明该句子是关于何方面的数据。句子头后是数据体，包括不同的数据体字段，句子结尾为校验码(可选)，以回车换行符《CR》《LF》完毕，也便是ACSII字符 “回车”(十六进制的0D)和“换行”(十六进制的0A)。数据字段以逗号分隔辨认，空字段保存逗号。在GPS体系中常用句子有GPGGA(GPS定位信息)，GPGSA(当时卫星信息)，GPGSV(可见卫星信息)，GPRMC(引荐定位信息)，GPGLL(定位地理信息)，GPVTG(地上速度信息) 等。GPS数据传输是以规范异步串行方法发送，其串行通讯波特率为4 800 b/s、数据位8位、中止位1位、无奇偶校验位。文献[2]给出各种GPS句子的具体数据格局。
3 EM411 GPS接纳模块简介
GPS接纳模块功用首要决定于其内部运用的GPS中心芯片组，GPS芯片组SiRF Star III经过选用20万次/频率的相关器(Correlators)进步了灵敏度并能在室内定位。冷开机/暖开机/热开机的时刻别离到达42 s/38 s/1 s，可一起追寻20个卫星信道。
EM411型GPS接纳模块选用SiRF Star III高效能GPS芯片组，其具有特色：极佳的灵敏度(追寻感度：-159 dBm);信号弱小时，TTFF(Time to First Fix)定位仍十分迅速;支撑NMEA 0183言语格局：GGA，GSA，GSV，RMC，GLL，VTG;内建超大电容，可储存快速获取的卫星信号数据;内建陶瓷天线;LED指示灯显现卫星定位情况：LED不亮时接纳器封闭，LED恒亮时未定位或搜索信号，LED闪耀时已定位。此外，EM411体积细巧，外形尺寸为30 mm×30 mm×10.5 mm，作业时供电电压为4.5～6.5 V，耗费电流为60 mA。对外供给6个引脚，运用时引脚1、5接地，引脚2接电源，引脚3为串口输出数据线，引脚4为串口输入数据线，引脚6悬空。
4 体系硬件规划
4.1 GPS接纳部分
图1为便携式GPS接纳机的GPS接纳部分的电路，因为该体系规划是手持式便携设备，一切器材选型都应考虑节约本钱，节能。图1中，MCU选用 PIC18F2520，它是选用纳瓦技能的低功耗8位单片机，具有一系列能在作业时明显下降功耗的功用，十分合适手持便携式设备运用。该器材内部具有32 K Flash程序存储器，具有SPI、UART、I2C等接口以及1O位A/D转化器，借助于内部PLL倍频器，时钟速度可高达40 MHz;可经过其UART接口(引脚RC6和RC7)完结与EM411 GPS接纳模块的通讯，因为EM411串口输出的最大电平为2.85 V，低于PIC18F2520 UART端口所要求的最小驱动电平4 V，因而在PIC18F2520和EM411之间需添加由U2(74HCT04)构成的TTL/RS232电平转化电路，不然PIC18F2520将不能接纳EM411的定位信息。PIC18F2520经过其SPI接口(引脚RC0，RC3，RC4，RC5)与SD卡通讯。SD卡对外供给两种拜访形式：SD形式和SPI形式。SD形式答应4线的高速数据传输。SPI形式运用通用的SPI接口，比较SD形式传输速率有所下降，运用SPI。接口的长处是仅用4根数据线即可完结SD卡的读写。通讯形式不同，SD卡引脚功用也不同。因为PIC18F2520内部具有SPI接口，本方案选用SPI形式完结对 SD卡的拜访，图1中CS(RC0)为MCU向卡发送的片选信号，SCLK(RC3)为MCU向卡发送的时钟信号。SDI为MCU向卡发送的单向数据信号，SD0为卡向MCU发送的单向数据信号，此外一切的SD卡插座还具有CD与WP两个引脚，CD引脚是SD卡检测信号引脚，当有卡插人时，该引脚对地短路(在插座内部衔接)。WP是写保护信号引脚，在卡刺进且没有写保护时，该引脚对地短路(在插座内部衔接)。
该体系规划选用20×4的点阵字符液晶显现器显现所接纳的GPS定位信息，液晶显现器设置于4 bit作业方法，MCU经过4根数据线以及使能引脚操控LCD的显现以节约MCUI/O端口资源。该体系设置2个按键用于操控SD卡的数据存储。当SW1 键按下时，经过软件延时设定数据保存时刻距离，SW2键按下时，体系将接纳到的GPS定位信息写入SD卡。图1中，开关K2用于翻开、封闭LCD背光电源：PIC18F2520的RA端口资源暂未运用。可留下今后体系升级时运用，例如将电池输出的直流模仿电压信号输入到RA端口，运用 PIC18F2520的10 bit A/D转化器将其转化为数字信号后。在LCD上显现电池电量，便于用户运用。
4.2 电源部分
便携式GPS接纳机选用两节AA型1.5 V电池供电，运用微功耗、高功率DC-DC变换器LT1300，将3 V电压转化为5 V以供电路运用，LT1300最低输入电压低至1.8 V，转化功率高达88%。当输入电压为2 V、输出电压为5 V时，LT1300的输出电流可达220 mA。LT1300选用8引脚SO%&&&&&%封装，引脚1为信号地(GND)，引脚2为输出挑选(SEL)，当其与输入电源相接时，输出5 V电压，当该引脚接地时则LT1300输出3.3 V电压。引脚3(SHUTDOWN)用于挑选作业方法，该引脚接地时，LT1300为正常作业方法;当该引脚接高电平时，LT1300为掉电作业形式。引脚4(SENSE)是LT1300的输出端。其引脚5为限流，当该引脚接地时，其最大的开关电流为400 mA。LT1300的引脚6～8别离为电源输入、输出开关、电源地。图2为LT1300构成的GPS接纳机电源电路。图2中开关K1是GPS接纳机的总电源开关。因为GPS接纳机的主机部分运用5 V电压，因而LT1300的引脚2、引脚6与电池的正极相连，引脚3、引脚5、引脚1、引脚8接地。作业时引脚7需外接电感和二极管，其作用是当电池电量耗费过大时，LT1300内部的开关效应会引起电感L1上的电流替换增大，此刻二极管VD1会将这部分能量转储到电容C4中，以进步LT1300的输出电压。该部分规划的二极管以及电感L1、电解%&&&&&%C4参数挑选均参阅LT1300数据资料中引荐的类型和参数。需求留意的是，因为LT1300是高速、高电流器材，因而在PCB板布局时应尽量使电感L1接近引脚7放置，走线应尽量短，并应将电源地与信号地相连以削减电路中的搅扰噪声。
