GPS模块使用手册.doc

1、顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 1将单片机和实惠一网打尽GPS 模块使用手册一、GPS 模块的几个重要指标1.卫星轨迹全球有 24 颗 GPS 卫星沿 6 条轨道绕地球运行( 每 4 个一组)，GPS 接收模块就是靠接收这些卫星来进行定位的。但一般在地球的同一边不会超过 12 颗卫星，所以一般选择可以跟踪 12 颗卫星以下的器件就可以了。当然，所能跟踪的卫星数越多，性能越好。大多数GPS 接收器可以追踪 812 颗卫星。计算 2 维坐标至少需要 3 颗卫星，4 颗卫星可以计算3 维坐标。2.并行通道由于最多可能有 12 颗卫星是可见的，GPS 接收器必须按顺序访问每一颗卫星来获取每颗卫星的信息

2、，所以市面上的 GPS 接收器大多数是 12 并行通道型的，这允许它们连续追踪每一颗卫星的信息。12 通道接收器的优点包括快速冷启动和初始化卫星的信息，而且在森林地区可以有更好的接收效果。一般 12 通道接收器不需要外置天线，除非是在封闭的空间，如船舱或车厢中。3.定位时间定位时间是指重启 GPS 接收器时，确定现在位置所需的时间。对于 12 通道接收器，冷启动时的定位时间一般为 35 min，热启动时为 1530 s。4.定位精度普通 GPS 接收器的水平位置定位精度在 510 m 内。5.DGPS 功能DGPS 是一个固定的 GPS 接收器，用于接收卫星的信号。DGPS 可以准确地计算出理

3、论上卫星信号传送到的精确时间，然后将它与实际传送时间相比较，并计算出差值。DGPS 将这个差值发送出去，其它 GPS 接收器就可以利用这个差值得到一个更精确的位置读数(5 10 m 或者更少的误差) 。许多 GPS 设备提供商在一些地区设置了 DGPS 发送机，供客户免费使用，只要客户所购买的 GPS 接收器有 DGPS 功能即可。6.信号干扰要获得一个很好的定位信号，GPS 接收器必须至少能接收到 35 颗卫星。如果是在峡谷中或两边高楼林立的街道上，或者是在茂密的丛林里，有可能接收不到足够的卫星，无法定位或者只能得到二维坐标。同样，如果在一个建筑里面，有可能无法更新位置。一些 GPS 接收器

4、有单独的天线可以贴在挡风玻璃上，或者将一个外置天线放在车顶上，这有助于接收器收到更多的卫星信号。二、HOLUX M-89 GPS 模块特性我们选用的是台湾生产的 HOLUX M-89 GPS 模块，并为其配备了 PCB 板，以方便与单片机进行连接，下面与反面如下图所示， 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 2将单片机和实惠一网打尽HOLUX M-89 GPS 接收卫星信号时一般还需要配备天线，如下图所示：HOLUX M-89 GPS 模块主要特性如下：顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 3将单片机和实惠一网打尽产品特征通 道：并行 32 通道频 率：L1 1575.42MHzC/A 码（1.023MH

5、Z 码片速率）跟踪灵敏度：-159dB动态性能速 度：515 米/秒加速度：4g颠 簸：20 米/秒捕获时间重获取时间：0.1 秒热启动时间：1 秒温启动时间：33 秒冷启动时间：36 秒精度定位： 10 米（2D RMS） 1-5 米 （DGPS）速度： 0.1 米/秒时间： 1ms数据特性I/O 信息：1 个全双工串行 TTL 接口数据传输速率： 480038400 (标准：9600)格式： SiRF 二进制和 NMEA-0183（v3.01）GGA,GLL,GSA,GSV,RMC,VTG DGPS 协议：RTCM SC-104，类型 1，2 和 9脉冲延时： 100ms电气特性输入电压：

6、 3.35VDC后备电源： 直流 3V输入电流： 80mA物理特性尺寸： 25.4mm(D)25.4mm(W)3mm(H)重量： 7g环境特性操作温度： -30+85存贮范围： -40+85三、12864 显示 GPS 数据实验1.HOLUX M-89 GPS 模块与 DD-900 实验开发板的连接HOLUX M-89 GPS 模块安装在一块 PCB 板上，板上引出有 6 针间距为 2.54mm 的插针，可方便地与顶顶电子开发的 DD-900 实验开发板进行连接，各插针管脚功能及其与 DD-900实验开发板的连接方法如下：1 脚：指示灯，通电常亮，接收到卫星开始闪烁，模块板上带有 LED 灯，

7、实验时可不接。2 脚：外部复位输入，模块内部有复位电路，实验时可不接。顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 4将单片机和实惠一网打尽3 脚：模块串口数据输出。接 DD-900 实验开发板 MCU 的 RXD 脚（P30 脚） 。4 脚：模块串口数据输入。接 DD-900 实验开发板 MCU 的 TXD 脚（P31 脚） 。5 脚：GND。接 DD-900 实验开发板的地端。6 脚：电源输入，电压范围：3.3-5V，接 DD-900 实验开发板的 3.3V 或 5V 端。2.GPS 源程序实验步骤（1）打开 STC 下载软件，将“12864 液晶屏显示 GPS 数据 C51 源程序”中的“GPS_12

8、864.hex”目标文件下载到 DD-900 实验开发板上。（2）取一只 12864 液晶显示屏，将其插到 DD-900 实验开发板上。（3）将 GPS 模块与天线连接好。（4）找四根杜邦线，将 GPS 模块与 DD-900 实验开发板的连接好。断开 232 与单片机的短接插针。使单片机只能与 GPS 模块进行通信。（5）打开 DD-900 实验开发板电源，约几十秒后，在 12864 液晶屏上即可显示出经度、纬度、时间、海拔高度等信息，如下图所示：以上信息的意思为：东经 120 度 23.7285 分，北纬 36 度 17.3538 分，时间为 15 点 10分 52 秒，海拔高度为 145.

9、6 米。需要注意的是，实验时，要将 GPS 模块和天线放置在室外，以便接收到卫星信号，另外，GPS 启动时需要一定的启动时间，GPS 启动后才能接收到并计算出正确的数据。另外，如果你没有采用 DD-900 实验开发板，而是采用其它实验板，需要将单片机晶振频率设置为 11.0592MHz，以保证 GPS 模块与单片机按照 9600 的波特率进行通信。顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 5将单片机和实惠一网打尽四、用串口调试助手查看 GPS 数据1.GPS 模块与 DD-900 的连接（1）GPS 模块通过 DD-900 实验开发板串口，可以方便地与 PC 机进行连接，连接方法如下：（2）GPS 模块

10、的 3 脚（模块串口数据输出）接 DD-900 实验开发板 MCU 的 TXD 脚（P31 脚） ，注意，与上个实验不同。（3）GPS 模块的 4 脚（模块串口数据输入）接 DD-900 实验开发板 MCU 的 RXD 脚（P30 脚） ，注意，与上个实验不同。（4）GPS 模块 5 脚（GND）接 DD-900 实验开发板的地端。（5）GPS 模块 6 脚（电源输入）接 DD-900 实验开发板的 3.3V 或 5V 端。（6）取下 DD-900 的 MCU。2.实验方法 连接完成后，打开顶顶串口调试助手，选择好串口（一般为串口 1，如果采用 USB 转串口，要选择虚拟串口号，本例采用的是

11、USB 转串口，虚拟串口号为 COM5） 。波特率选择为 9600，校验位为 NINE，数据位为 8，停止位为 1。以上设置完成后，打开串口，即可在接收窗口中接收到有关的 GPS 数据，如图所示：五、其它1.GPS 模块与 PC 机的通信模组可以直接采用电平转换电路 MAX232，将 GPS 模块的串口和 PC 机的串口连接,用串口调试工具和 GPS 模块调试软件监控模块输出的数据，注意：模块的默认波特率为9600，PC 机串口波特率必须设置成 9600。如果没有接 GPS 天线或收不到卫星信号。模组上的 LED 灯一直常亮，如果收到有效的卫星信号 LED 开始闪烁。2.GPS 的数据协议GP

12、S 数据格式支持 NMEA0183 V 3.01 数据协议。格式 NMEA0183 V3.01： GPGGA（1 次1 秒） 、GPGSA（1 次5 秒） 、GPGSV（1 次 5 秒） 、GPRMC（1 次1 秒） 、GPVTG（1 次1 秒） 。下面是调试模组用串口监控到的数据：无卫星状态：顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 6将单片机和实惠一网打尽$GPGGA,000355.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*44$GPGSA,A,1,*1E$GPGSV,1,1,00*79$GPRMC,000355.026,V,8960.0000

13、,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*79$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000356.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*47$GPRMC,000356.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7A$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000357.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*4

14、6$GPRMC,000357.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7B$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000358.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*49$GPRMC,000358.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*74$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000359.026,8960.0000,N,0000

15、0.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*48$GPRMC,000359.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*75$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000400.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*43$GPGSA,A,1,*1E$GPGSV,1,1,00*79$GPRMC,000400.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7E$GPVTG,0

16、.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000401.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*42$GPRMC,000401.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7F$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000402.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*41$GPRMC,000402.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E

17、,0.00,0.00,060180,N*7C$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000403.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*40$GPRMC,000403.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7D$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000404.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*47$GPRMC,000404.

18、026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,N*7A$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,N*32$GPGGA,000405.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,137.0,M,13.0,M,*46$GPGSA,A,1,*1E有卫星状态：$GPGGA,090113.000,3958.2847,N,11616.6454,E,1,8,1.00,67.6,M,-6.7,M,*78$GPRMC,090113.000,A,3958.2847,N,11616.6454,E,0.00,0.00,08011

19、0,A*60$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090114.000,3958.2847,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.7,M,-6.7,M,*7C$GPRMC,090114.000,A,3958.2847,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,A*65$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090115.000,3958.2846,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.7,M,-6.7,M,*7C顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 7将单片机和

20、实惠一网打尽$GPRMC,090115.000,A,3958.2846,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,A*65$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090116.000,3958.2846,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,*70$GPRMC,090116.000,A,3958.2846,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,A*66$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090117.000,3958.28

21、45,N,11616.6457,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,*73$GPGSA,A,3,29,15,10,18,09,21,24,27,1.28,1.00,0.79*08$GPGSV,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,42,29,36,238,48,10,33,073,24*76$GPGSV,3,2,10,21,29,310,39,08,22,054,18,15,276,42,27,14,167,36*7D$GPGSV,3,3,10,09,05,175,35,40,*45$GPRMC,090117.000,A,3958.2845,N,11616.

22、6457,E,0.00,0.00,080110,A*65$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090118.000,3958.2846,N,11616.6457,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,*7F$GPRMC,090118.000,A,3958.2846,N,11616.6457,E,0.00,0.00,080110,A*69$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090119.000,3958.2846,N,11616.6458,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,*7C

23、$GPRMC,090119.000,A,3958.2846,N,11616.6458,E,0.00,0.00,080110,A*67$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090120.000,3958.2847,N,11616.6459,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,*76$GPRMC,090120.000,A,3958.2847,N,11616.6459,E,0.00,0.00,080110,A*6D$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090121.000,3958.2847,N,1

24、1616.6460,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,*7D$GPRMC,090121.000,A,3958.2847,N,11616.6460,E,0.00,0.00,080110,A*66$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090122.000,3958.2847,N,11616.6461,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,*7F$GPGSA,A,3,29,15,10,18,09,21,24,08,27,1.14,0.85,0.77*0D$GPGSV,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,4

25、2,29,36,238,48,10,33,073,22*70$GPGSV,3,2,10,21,29,310,39,08,22,054,21,18,15,276,42,27,14,167,36*7E$GPGSV,3,3,10,09,05,175,35,43,*46$GPRMC,090122.000,A,3958.2847,N,11616.6461,E,0.00,0.00,080110,A*64$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D$GPGGA,090123.000,3958.2848,N,11616.6462,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,*72

26、$GPRMC,090123.000,A,3958.2848,N,11616.6462,E,0.00,0.00,080110,A*69$GPVTG,0.00,T,M,0.00,N,0.00,K,A*3D2.GPS 语句数据格式GPS 模块可以输出多种数据格式输出语句，这样，在源程序中，我们通过对这些输出语句进行解析，就可以得到 GPS 的定位数据。下面重点介绍 GPRMC 和 GPGGA 输出语句：（1）GPRMC 输出语句其标准格式为:$GPRMC, ,A*hh 例如：$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,15070

27、6,A*50标准定位时间（UTC time）格式：时时分分秒秒.秒秒秒（hhmmss.sss ） 。 定位状态，A = 数据可用， V = 数据不可用。 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 8将单片机和实惠一网打尽纬度，格式：度度分分.分分分分（ddmm.mmmm ） 。 纬度区分，北半球（N）或南半球（S ） 。 经度，格式：度度分分.分分分分。经度区分，东（E）半球或西（W）半球。 相对位移速度， 0.0 至 1851.8 knots（节） 相对位移方向，000.0 至 359.9 度。实际值。 日期，格式：日日月月年年（ddmmyy） 。 磁偏角， （000 - 180）度，前导位数不足则补

28、 0 。磁偏角方向，E=东 W=西。A* 语句结束标志符。hh 从$开始的所有 ASCII 码校验和。回车换行。（2）GPGGA 输出语句 这是一帧 GPS 定位的主要数据，也是使用最广的数据。为了便于理解，下面举例说明GPGGA 语句各部分的含义。其标准格式为:$GPGGA, ,M,M,*hh传送的信息说明如下：$GPGGA：起始引导符及语句格式说明(本句为 GPS 定位数据)。UTC 时间，时时分分秒秒格式。纬度，度度分分.分分分分格式(第 1 位是 0 也将传送)。纬度半球，N 或 S(北纬或南纬) 。经度，度度度分分.分分分分格式(第 1 位 0 也将传送)。经度半球，E 或 W(东经

29、或西经)。GPS 质量指示，0：方位无法使用，1=非差分 GPS 获得方位，2=差分方式获得方位(DGPS)， 6=估计获得。使用卫星数量，从 00 到 12(第 1 位是 0 也将传送) 。水平精确度，0.599.9。天线离海平面的高度，-9 999.99999.9m 。M 指单位米。大地水准面高度，-999.99999.9m 。M 指单位米。差分 GPS 数据期限(RTCM SC-104)，最后设立 RTCM 传送的秒数量( 例如无DGPS 为 0)。差分参考基站标号，从 00001023,实时 DGPS 时无。* 语句结束标志符。hh 从$开始的所有 ASCII 码校验和。回车换行。例如

30、，假如实时收到的一条“$GPGGA”语句如下：$GPGGA,114641,3002.3232,N,12206.1157,E,1,03,12.9,53.2,M,11.6,M,*4A这是一条 GPS 定位数据信息语句，其含义是：UTC 时间为 11 时 46 分 41 秒，位置在北纬 30 度 2.323 2 分，东经 122 度 6.115 7 分，普通 GPS 定位方式，接收到 3 颗卫星，水平精度为 12.9 m，天线离海平面高度为 53.2m，所在地离地平面高度为 11.6m，校验和为4AH。由于 GPS 模块发送的不止是一条语句，要完整的接收这条“$GPGGA ”语句，就必须判断这条语句的头。也就是“$GPGGA， ”这 7 个字符，当完整的收到这 7 个字符后，才能顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 9将单片机和实惠一网打尽保证是所需要的数据。