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GPS模块使用手册顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 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，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(510 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， 1 将单片机和实惠一网打尽 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 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： 将单片机和实惠一网打尽 2 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 产品特征 通 道：并行32通道 频 率：L1 1575.42MHz C/A码 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 1-5米 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-0183GGA,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： 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，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。 3 将单片机和实惠一网打尽 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 3脚：模块串口数据输出。接DD-900实验开发板MCU的RXD脚。 4脚：模块串口数据输入。接DD-900实验开发板MCU的TXD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 打开STC下载软件，将“12864液晶屏显示GPS数据C51源程序”中的“GPS_12864.hex”目标文件下载到DD-900实验开发板上。 取一只12864液晶显示屏，将其插到DD-900实验开发板上。 将GPS模块与天线连接好。 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。 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145.6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。 4 将单片机和实惠一网打尽 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 四、用串口调试助手查看GPS数据 1.GPS模块与DD-900的连接 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： GPS模块的3脚接DD-900实验开发板MCU的TXD脚，注意，与上个实验不同。 GPS模块的4脚接DD-900实验开发板MCU的RXD脚，注意，与上个实验不同。 GPS模块5脚接DD-900实验开发板的地端。 GPS模块6脚接DD-900实验开发板的3.3V或5V端。 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。 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 GPS数据格式支持 NMEA0183 V 3.01 数据协议。 格式 NMEA0183 V3.01： GPGGA、GPGSA、GPGSV、GPRMC、GPVTG。 下面是调试模组用串口监控到的数据： 无卫星状态： 5 将单片机和实惠一网打尽 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 $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,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,*46 $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,00000.0000,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,0.00,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,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,000404.026,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,0.00,0.00,080110,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 将单片机和实惠一网打尽 6 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 $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,090117.000,3958.2845,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,11616.6457,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 $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,11616.6460,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,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,42,29,36,238,48,10,33,073,22*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 $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*3D 2.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： GPRMC输出语句 其标准格式为: $GPRMC, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>A*hh<CR><LF> 例如：$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,A*50 <1> 标准定位时间格式：时时分分秒秒.秒秒秒。 <2> 定位状态，A = 数据可用，V = 数据不可用。 7 将单片机和实惠一网打尽 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 <3> 纬度，格式：度度分分.分分分分。 <4> 纬度区分，北半球或南半球。 <5> 经度，格式：度度分分.分分分分。 <6> 经度区分，东半球或西半球。 <7> 相对位移速度， 0.0 至 1851.8 knots <8> 相对位移方向，000.0 至 359.9度。实际值。 <9> 日期，格式：日日月月年年。 <10> 磁偏角，度，前导位数不足则补0 。 <11> 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。 <CR> <LF> 回车换行。 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, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11><12>*hh<CR><LF> 传送的信息说明如下： $GPGGA：起始引导符及语句格式说明(本句为GPS定位数据)。 <1> UTC时间，时时分分秒秒格式。 <2> 纬度，度度分分.分分分分格式(第1位是0也将传送)。 <3> 纬度半球，N或S(北纬或南纬)。 <4> 经度，度度度分分.分分分分格式(第1位0也将传送)。 <5> 经度半球，E或W(东经或西经)。 <6> GPS质量指示，0：方位无法使用，1=非差分GPS获得方位，2=差分方式获得方位(DGPS)，6=估计获得。 <7> 使用卫星数量，从00到12(第1位是0也将传送)。 <8> 水平精确度，0.599.9。 <9> 天线离海平面的高度，-9 999.99999.9m。M指单位米。 <10> 大地水准面高度，-999.99999.9m。M指单位米。 <11> 差分GPS数据期限(RTCM SC-104)，最后设立RTCM传送的秒数量(例如无DGPS为0)。 <12> 差分参考基站标号，从00001023,实时DGPS时无。 * 语句结束标志符。 hh 从$开始的所有ASCII码校验和。 <CR> <LF> 回车换行。 例如，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，才能保证是所需要的数据。 8 将单片机和实惠一网打尽 顶顶电子携助你 轻松玩转单片机 将单片机和实惠一网打尽 9