基于GPS的机器人导航系统.docVIP

基于GPS的机器人导航系统 一、课题的来源及意义 随着社会经济的速发展和科学技术的全面进步, 图1-1 系统框图 2. 模块方案设计及方案选择 1）系统控制核心----单片机 新华龙公司的C8051F330 器件是完全集成的混合信号片上系统型 MCU，采用高速、流水线结构的 8051 兼容的 CIP-51 内核，内含10位16通道高速ADC和10位电流输出DAC，8k 具有系统重新编程能力的FLASH，可用于非易失性数据的保存，并允许现场更新8051固件，768（256+512）字节片内RAM，4个通用计时器，还有硬件实现的Smbus/I2C、增强型UART和增强型SPI串行接口、温度传感器等多种资源，并且内置25MHZ的高速晶振，可以有效减少系统电路的设计和系统的重量，使系统的应用更加灵活，不仅仅局限于机器人、机器鸽等。是一款真正能独立工作的片上系统。而且此单片机支持在片调试功能，片内调试电路提供全速、非侵入式的在系统调试（不需要仿真器），支持断点、单步、观察\修改存储器和寄存器，比使用仿真芯片、目标仿真头和仿真插座的仿真系统有更优越的性能。故本设计采用这一型号单片机。如图2-1所示为本设计控制核心的单片机最小系统原理图。 图 2-1 单片机最小系统原理图 2）GPS模块 GPS即全球定位系统，它主要有三大组成部分，即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。其中GPS空间星座部分、地面监控部分均为美国所控制；GPS的用户设备主要由接收机硬件和处理软件组成。用户通过用户设备接收GPS卫星信号，经信号处理而获得用户位置、速度等信息，最终实现利用GPS进行导航和定位的目的。NMEA-0183协议提供串行通讯接口串行通讯参数为：＜CODE＞波特＝4800 数据位＝8位 停止位＝1位 无奇偶校验＜/CODE＞如果此时和卫星的通讯正常的话，$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E $GPGSV,3,1,12,20,00,000,,10,00,000,,25,00,000,,27,00,000,*79 $GPGSV,3,2,12,22,00,000,,07,00,000,25,21,00,000,,24,00,000,*7E $GPGSV,3,3,12,16,00,000,,28,00,000,,26,00,000,,29,00,000,*78 $GPRMC,090137.058,V,0000.0000,N,00000.0000,E,,,160406,,*10 $GPGGA,090138.058,0000.0000,N,00000.0000,E,0,00,,,M,,,,0000*00 GPS固定数据输出语句($GPGGA)$GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*xxCRLF 1?? UTC时间，格式为hhmmss.sss(时分秒)格式 ；2?? 纬度，格式为ddmm.mmmm(第一位是零也将传送)；3?? 纬度半球，N或S(北纬或南纬)4?? 经度，格式为dddmm.mmmm(第一位零也将传送)；5?? 经度半球，E或W(东经或西经)6?? 定位质量指示，0=定位无效，1=定位有效；7?? 使用卫星数量，从00到12(第一个零也将传送)8?? 水平精确度，0.5到99.99?? 天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米M 指单位米10 大地水准面高度，-9999.9到9999.9米M 指单位米11 差分GPS数据期限(RTCM SC-104)，最后设立RTCM传送的秒数量12?? 差分参考基站标号，从0000到1023(首位0也将传送)。* 语句结束标志符xx 从$开始到*之间的所有ASCII码的异或校验和CR 回车LF 换行可视卫星状态输出语句($GPGSV)$GPGSV,1,2,3,4,5,6,7，…4,5,6,7*hhCRLF1总的GSV语句电文数；2;2当前GSV语句号:1; 　　3可视卫星总数:08; 　　卫星号:06; 　　仰角(00～90度):33度; 　　方位角(000～359度):240度; 　　信噪比(00～99dB):45dB(后面依次为第10，16，17号卫星的信息); 　　* 总和校验域；　　hh 总和校验数:78; 　　(CR)(LF) 回车，换行。 　　注：每条语句最多包括四颗卫星的信息，每颗卫星的信息有四个数据项，即：　　4－卫星号，5－仰角，6－方位角，7－信噪比。当前卫星信息($GSA)标准格式： $GPGSA,1,2,3,3,,,,,3,3,3,4,5,6,71模式 ：M = 手动， A = 自动。 2定位型式 1 = 未定位， 2 = 二