GPS模塊硬件設(shè)計時,通常將GPS模塊的串口1與單片機的串口相連接,模塊與天線的連接可以加一級前置放大器。天線可選用東芝天線,也可以專門定制。可選用LCD屏顯示經(jīng)緯度、時間、高度等數(shù)據(jù)。電源采用4節(jié)堿性電池,易于更換。
?。停茫湛蛇x用德州儀器的MSP430flash(F13X)系列。MSP430系列為16位單片機,處理速度快,功耗低,體積小,適合在便攜式儀器上使用。同時,MSP430單片機支持C語言,易于編程。
屏幕菜單采用字符型西文顯示,可縮短開發(fā)時間、降低成本,很適合于民用;也可以選用大屏幕彩色點陣液晶,它界面友好、美觀,但軟件工作量大,硬件成本高。鍵盤可選擇3個觸摸鍵,菜單功能全部可用軟件實現(xiàn)。因為MSP430單片機的電源為3.3V而TU-30的電源為5V,所以需要用DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊進行處理。如果采用充電電池則還需要充電電路。GPS模塊與單片機的接口原理如圖所示。
GPS模塊軟件結(jié)構(gòu)
下圖是GPS模塊的軟件流程圖。該軟件的編寫主要是設(shè)置GPS模塊與MCU之間的串口通信、參數(shù)顯示及人機接口。主要包括初始化、串口通信、數(shù)據(jù)處理、故障提示、顯示、鍵盤處理、電源管理等部分。其中初始化包括MSP430中各種寄存器的配置、串口相關(guān)參數(shù)配置(波特率,模式)及外圍電路(LCD、電源等設(shè)備檢測)的初始化等;
串口通信包括數(shù)據(jù)發(fā)送、接收、校驗,通信故障提示等;數(shù)據(jù)處理主要是對接收數(shù)據(jù)的解碼、存儲和數(shù)據(jù)刷新等;故障提示包括設(shè)備故障、通信故障、電源故障等。電源管理主要是電源欠壓提示和當前電源狀態(tài)顯示。
另外,設(shè)計時還應(yīng)注意GPS模塊的天線要求,具體有以下兩點:
(1)天線增益應(yīng)為30dB,阻抗應(yīng)為50Ω。
?。ǎ玻o線頻率信號環(huán)境方面要求,即RF輸入L1的載波頻率應(yīng)為10MHz,帶寬中心點應(yīng)為0dBW。
GPS模塊導航設(shè)備的應(yīng)用著重于多衛(wèi)星系統(tǒng)、遠距離監(jiān)控以及多功能顯示等方面。使用多衛(wèi)星系統(tǒng)(如GNSS綜合導航定位系統(tǒng))進行導航定位時,衛(wèi)星較多可保證實時定位的精度與可靠性。
此外,
GPS模塊定位還受GPS網(wǎng)的限制,應(yīng)用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)建立的控制網(wǎng)叫GPS網(wǎng)。歸納起來大致可分為兩大類:一類是或全國性的高精度GPS網(wǎng),這類GPS網(wǎng)中相鄰點的距離在數(shù)千公里至上萬公里,其主要任務(wù)是作為高精度坐標框架或全國高精度坐標框架,以為性地球動力學和空間科學方面的科學研究工作服務(wù)。另一類是區(qū)域性的GPS網(wǎng),包括城市或礦區(qū)GPS網(wǎng),GPS工程網(wǎng)等,這類網(wǎng)中的相鄰點間的距離為幾公里至幾十公里,其主要任務(wù)是直接為國民經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)。