基于單片機(jī)的GPS經(jīng)緯度數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)

2 ATmega16與M12模塊的接口程序設(shè)計(jì)
系統(tǒng)使用ATmega16的串行口向M12模塊發(fā)出控制指令和接收定位信息。M12模塊支持。Motorola二進(jìn)制格式和NMEA0183格式兩種數(shù)據(jù)輸出模式。在Motorola二進(jìn)制模式下，M12以9600bps的速率輸出數(shù)據(jù)和接收指令；在NMEA0183，M12以4800bps的速率輸出數(shù)據(jù)和接收指令。默認(rèn)狀態(tài)下，M12模塊工作在Motorola二進(jìn)制模式下。為了獲取更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，這里使用M12模塊默認(rèn)的工作模式，即Motorola二進(jìn)制模式。在該模式下，串行數(shù)據(jù)傳輸格式為：8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)和硬件流控制。
ATmega16以通過(guò)向M12發(fā)送AT指令的方式對(duì)其進(jìn)行控制。Motorola的AT I／O指令一共有69條，其中M12模塊所支持的指令有51條。利用這些指令可以很方便的對(duì)M12模塊進(jìn)行日期時(shí)間設(shè)定、自定義坐標(biāo)設(shè)定和定位信息讀取等操作。在本系統(tǒng)中，只需要讀取M12模塊的定位信息，因此程序中只用到51條指令中的1條指令：
@@EqmCCR>LF>
該指令用于控制M12模塊輸出定位信息。其中“@@”是I／O指令的前綴；“Eq”是指令的關(guān)鍵字；“m”是M12模塊輸出(響應(yīng))信息模式選擇，其數(shù)值可以是0～255之間的整數(shù)，當(dāng)“m”為0時(shí)，響應(yīng)信息只輸出一次，當(dāng)“m”為1時(shí)，響應(yīng)信息每秒鐘輸出一次，當(dāng)“m”為2時(shí)，響應(yīng)信息每2 s輸出一次，如此類推，當(dāng)“m”為255時(shí)，響應(yīng)信息每255 s輸出一次；“C”是指令的校驗(yàn)和(Checksum)數(shù)據(jù)；“CR>”是回車符；“LF>”是換行符。為了便于采集定位數(shù)據(jù)，將“m”的數(shù)值設(shè)置為0，使M12模塊每接收一次指令就回復(fù)一次定位數(shù)據(jù)。
M12模塊在默認(rèn)狀態(tài)下只能接受以Motorola二進(jìn)制形式輸入的指令。所謂的Motorola二進(jìn)制形式是指將指令的前綴、關(guān)鍵字和后綴(回車和換行)變換成相應(yīng)的ASCII碼后，加上模式“m”與校驗(yàn)和“C”組合成的二進(jìn)制指令代碼。系統(tǒng)中所用到的

ATmega16首先請(qǐng)求M12模塊輸出定位數(shù)據(jù)(向M12模塊發(fā)出指令“@@EqmC”)，然后等待M12模塊回送數(shù)據(jù)。當(dāng)M12模塊回送數(shù)據(jù)時(shí)，ATmega16首先做出判斷，確認(rèn)其收到的是預(yù)期的定位信息，然后將定位信息(經(jīng)緯度數(shù)據(jù))截取下來(lái)，整理成可供顯示數(shù)據(jù)信息后在LCD上顯示經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，最后將串口的接收緩沖區(qū)清空，以免下次接收信息時(shí)出錯(cuò)。由于M12模塊在1 s之內(nèi)只能響應(yīng)一條指令，所以接收機(jī)的數(shù)據(jù)信息最快1 s更新一次。

3 定位精度測(cè)試
為了測(cè)試M12模塊的定位精度，在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院土槽實(shí)驗(yàn)室的GPS基準(zhǔn)點(diǎn)(坐標(biāo)為：東經(jīng)113°20．538541'，北緯23°09．581834')進(jìn)行試驗(yàn)，用PC機(jī)連接M12開發(fā)板進(jìn)行經(jīng)緯度數(shù)據(jù)采集，持續(xù)運(yùn)行約50 min，采集到3125組經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，M12模塊的單機(jī)靜態(tài)定位誤差≤7．81 m，符合其用戶手冊(cè)上所標(biāo)的無(wú)SA政策下25 m的精度范圍。

4 結(jié)束語(yǔ)
從降低成本的角度出發(fā)，基于ATmega 16的GPS經(jīng)緯度數(shù)據(jù)系統(tǒng)采用單機(jī)靜態(tài)定位技術(shù)進(jìn)行地理定位，這種定位技術(shù)精度不高，但易于推廣普及，可用于普通民用地理定位領(lǐng)域。該系統(tǒng)也通過(guò)更換精度更高的GPS模塊或采用差分定位技術(shù)提高定位精度后用于專業(yè)定位導(dǎo)航領(lǐng)域。