1、 - i - 毕业论文开题报告 通信工程 基于 GPS模块的时钟设计与开发 一、 课题研究意义及现状 近年来，随着卫星技术的发展，全球定位系统（ Global Positioning System-GPS）也越来越广泛地渗透进了大众们的生活。目前，以 GPS 为代表的卫星导航应用产业已成为当今国际公认的八大无线产业之一。随着技术的进步、应用需求的增加， GPS 以全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点及其所独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，已涉足众多的应用领域，使 GPS 成为继蜂窝移动通信和互联网之后的全球第三个 IT 经济新增长点。 GPS 技术已被广泛的使用，特别是
2、地理信息定位与时钟提取方面的应用。 通过对 GPS 时钟系统的研究，有助于我们了解这项新兴的技术， GPS 时钟，更是具有高精度、全天候、多功能的特点， 信号接收可靠性高，不受地域条件和环境的限制，误差极低，且高效稳定，即使断电也不影响其正常工作。对 广播电视系统的时间授时 ,同步锁定及车站、码头、机场、宾馆及户外广场等场合的时间显示提供了较大帮助。 二、课题研究的主要内容和预期目标 主要内容： GPS 技术正发展迅速，已经 透进了越来越多人们的生活中。 通过 了解 GPS 原理，特别 是其中时钟提取协议，利用单片机设计一种基于 GPS 信息、带显示的时钟系统。 预期目标： Protel99s
3、e 等开发工具，学会原理图和电路板的设计。了解 GPS 的原理和其中的时钟提取协议，熟悉 单片机串口编程、数码管显示技术，通过单片机把接收到的 GPS 信息，提取出时间信息，并发送至显示模块显示准确的时间。 三、课题研究的方法及措施 首先，确定硬件所要用到的元器件和芯片，有 AT8951 单片机芯片、电阻若干、三极管、 LED显示数码管、 MAX232 芯片、 GPS 接收模块和导线等。接着，学会使用 Protel99se 电路设计软 件，在熟悉了 Protel99se 后，查阅相关文献，得到自己所设计电路的各个芯片的接线方法和引脚的功能后，便可绘制出简单的原理图。之后，便开始焊接电路板，将元
4、器件和导线按照原理图的连接方法焊接在一起，完成后，检查电路焊接是否正确。通过串口，发送一组数据，若显示器发亮，表明电路正确无误。 - ii - GPS 模块接收到的信息主要通过 AT89C51 单片来提取其中的时钟信息，并通过单片机处理后，发送至数码管显示。设计代码之前，首先要了解 51 单片机的工作原理，查阅相关文献，了解单片机如何接受数据、处理数据、发送数据以及如何进行串口 编程。 接着，要了解 NMEA协议。 NMEA协议是为了在众多不同的 GPS 导航设备中，建立统一的标准而制定的。 GPS 的 NMEA协议输出信息如下，例： GPRMC， 013120.57， A， 3707.499
5、7， N，12705.4397， E， 000.0， 000.0， 030705， A*54。其中 013120.57 代表在 01： 31： 20.57UTC时锁定，即我们只要通过单片机，将 GPS 模块发送的数据中的 “013120.57”提取出来，这便是 GPS时间了。 之后，要学会 C 语言编程，查找相关资料，熟悉 C 语言的变成和技巧。之后 ，使用 C语言编写出提取 GPS 时间信息并能驱动显示电路显示的代码，通过 89C51 仿真与调试软件进行调试，成功完成功能后将编好的代码烧至单片机内。 单片机读取时间信息后，发送至显示模块，这里的显示模块采用单片机直接驱动，加上 4 个三极管和
6、 1 个四位数码管组成，十分简单。通过调校并测试，最后将 GPS 接收板通过串口连接到电路板上，正常工作后，便看到了数码管显示出的准确的 GPS 时间，设计完成。 四、课题研究进度计划 第一阶段（ 2010/2011 第一学期第 9 周 -第 10 周）：查阅相关资料， 了解 GPS 原理，特别是其中时钟信息， 熟悉开发平台， Protel99se，并制定课题方案。 第二阶段（ 2010/2011 第一学期第 11 周 -第 12 周）： 熟悉 GPS 模块的应用及其时钟信息提取，熟悉单片机串口编程、数码管显示技术，完成开题报告。 第三阶段（ 2010/2011 第一学期第 13 周 -第 1
7、4 周）：利用 Protel99se 软件画出初步的电路原理图，进行电路板的焊接和调试，利用 C 语言进行初步的编程。 第四阶段（ 2010/2011 第一学期第 15 周 -第 20 周）：完善程序设计的，并进行测试。开始撰写论文。 第五阶段（ 2010/2011 第二学期第 1 周 -第 3 周）：设计作品完善，修改完善论文并打印 五、参考文献 教师指定： 1 张凤举，王宝山编著 GPS 定位技术 M北京：煤炭工业出版社， 1997 2 刘光 C+ Builder 程序设计导学 M.北京：清华大学出版社， 2002， 5 3 基于 ATMEL ANTARIS 高感芯片组的 GPS 接收模块
8、 EB/OL， 2010-10-26 http:/ 4 丁化成等著 .AVR 单片机应用设计 M.北京：北京航空航天大学出版社 ， 2002， 5. 5 Bond L.Overview of GPS interference issuesJ Boston： GPS Interference Symposium - iii - Volpe National Transportation SystemsCenter， 1998， 6： 16 20 自己选择： 6 肖玲妮，袁增贵编著 Protel 99 se 印刷电路板设计教程 M北京：清华大学出版社， 2003， 8 7 GPS 系统的 NMEA 简 介 及 应 用 EB/OL ， 2010-10-28.http:/ qcyp/rmlm/gpsdh/0709/584049.html. 8 王幸之，钟爱琴等编著 AT89 系列单片机原理与借口技术 M北京：北京航空航天大学出版社，2004， 5 9 王晓勇 .C语言程序设计 M.北京：科学出版社， 2007， 2 10徐进 ,李涛 .一种实用 GPS 授时系统的设计 J.西安工程科技学院学报， 2007， 12， 21(6):840-844.
