基于GT-U7 GPS模塊的衛(wèi)星定位系統(tǒng)

張清 彭博涵 郝利君 王恩培

摘 要：為了獲取移動(dòng)設(shè)備的位置，基于STM32單片機(jī)和GPS模塊設(shè)計(jì)了一款衛(wèi)星定位系統(tǒng)。用此系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的獲得物體所在位置的經(jīng)度、緯度、海拔高度、日期等信息，再利用LCD屏幕進(jìn)行顯示，而且可以利用STM32f103RCT6芯片的剩余資源對(duì)所需信息進(jìn)行進(jìn)一步的處理與應(yīng)用。這套系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷、性能可靠、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：STM32f103RCT6;GPS模塊;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

GPS在近些年來得到了越來越廣泛的應(yīng)用。與其他無線接收設(shè)備不同，GPS接收機(jī)定位精度高、可靠性強(qiáng)，不受天氣、時(shí)間等環(huán)境因素的干擾，在軍事、運(yùn)輸、航空航天等眾多領(lǐng)域用途廣泛，影響深遠(yuǎn)。但目前GPS接收機(jī)也存在著成本較高、不便攜等缺點(diǎn)，制約著其發(fā)展。

本文針對(duì)以上弊端，采用GT-U7 GPS模塊與主控芯片為STM32f103RCT6的單片機(jī)設(shè)計(jì)了一款衛(wèi)星定位系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以準(zhǔn)確獲取到裝配該系統(tǒng)的設(shè)備的準(zhǔn)確的位置，包括經(jīng)度、緯度、時(shí)間、海拔等。并且可以通過LCD屏幕顯示所需信息。而強(qiáng)大的STM32f103RCT6芯片剩余的資源也可以用來進(jìn)行對(duì)所獲數(shù)據(jù)的二次處理與應(yīng)用。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)一種定位系統(tǒng)，選擇GT-U7 GPS模塊來與衛(wèi)星進(jìn)行交互獲得系統(tǒng)所在物體的經(jīng)度、緯度、時(shí)間、海拔等數(shù)據(jù)，再采用STM32f103RCT6作為控制芯片，與GPS模塊進(jìn)行串口通訊，通過STM32f103RCT6最小系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理并且實(shí)現(xiàn)利用LCD進(jìn)行顯示。

設(shè)計(jì)要求：

通過GPS模塊與衛(wèi)星交互獲取定位信息并發(fā)送給STM32f103RCT6微型處理器。使用STM32f103RCT6最小系統(tǒng)處理GPS模塊發(fā)送來的信息。利用LCD屏幕實(shí)現(xiàn)所獲信息的顯示。

1.2 設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)框圖如下面圖1所示：

2 硬件電路設(shè)計(jì)

STM32單片機(jī)選擇普通的STM32f103RCT6核心板即可，板載燒錄接口可以方便程序的燒寫。我們采用5V電壓的電源為單片機(jī)供電，當(dāng)系統(tǒng)電源打開時(shí)，GPS模塊獲取當(dāng)前的位置信息并發(fā)送給STM32f103RCT6最小系統(tǒng)，其采用NMEA-0183協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)航電文進(jìn)行解碼，從而獲得準(zhǔn)確的定位信息，然后通過串口發(fā)送到單片機(jī)上，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，再利用LCD屏幕將所需信息進(jìn)行顯示。以上，便是整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。

3 GPS模塊

GPS模塊選擇了以GT-U7為主芯片的一款模塊，這類模塊價(jià)格相對(duì)低廉，并且使用簡(jiǎn)便。在調(diào)試過程中可以先利用上位機(jī)軟件來監(jiān)測(cè)GPS模塊所得數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，所在環(huán)境是否能收到GPS信號(hào)，可以為我們的調(diào)試工作節(jié)約很多時(shí)間。此模塊采用串口進(jìn)行通訊，在與單片機(jī)連接時(shí)只需要兩根通訊線和兩根數(shù)據(jù)線，非常方便，而且所得到的數(shù)據(jù)并沒有因?yàn)閮r(jià)格的影響而不準(zhǔn)確。

主芯片電路圖如下圖。

4 程序設(shè)計(jì)

編程軟件選擇了Keil5，利用C語言進(jìn)行程序的編寫。然后利用J-link進(jìn)行程序燒錄。程序的核心部分，在于利用STM32F103RCT6自帶的串口與GPS模塊進(jìn)行串口通信，串口通訊的數(shù)據(jù)包由發(fā)送設(shè)備通過自身的TXD接口傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備得RXD接口，在協(xié)議層中規(guī)定了數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，具體包括起始位、主體數(shù)據(jù)（8位或9位）、校驗(yàn)位以及停止位，通訊的雙方必須將數(shù)據(jù)包的格式約定一致才能正常收發(fā)數(shù)據(jù)。在調(diào)試程序時(shí)，我們要注意GPS模塊需要在室外才能有信號(hào)得到經(jīng)緯度。

5 結(jié)語

GPS模塊配合STM32F103RCT6芯片進(jìn)行信息處理組成衛(wèi)星定位系統(tǒng)并將信息利用屏幕進(jìn)行顯示出來。該裝置具有成本低，定位準(zhǔn)確，可移動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在測(cè)量經(jīng)緯度方面有一定的應(yīng)用價(jià)值。

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