基于单片机的GPS船舶航迹仪的研制

摘要

21世纪是海洋的世纪，船舶作为海洋上的重要交通工具，由于受海上交通密度的增大和人们向陌生海域开进的影响，航行安全越来越受到威胁。传统的用于船舶安全航行的数据记录的方式由于种种原因，难以完全满足用户的要求，智能经济的的航行数据记录仪器需求广泛。
　　本论文设计出了基于单片机的 GPS船舶航迹仪。首先了解了目前国内外常用的船舶安全航行的数据记录形式，并充分熟悉 GPS系统的定位原理与实际应用后，确定了以“STC89C58RD+单片机”为控制核心，GPS-OEM板为数据接收模块，TFT-LCD为显示器，SD卡为航行数据存储模块的智能导航系统，并分别设计出了航迹仪的硬件电路和控制软件。硬件电路按模块功能进行插拔式设计，主要包括单片机电路、GPS模块电路、TFT-LCD电路、SD卡模块电路、电源电路及相关接口电路。软件设计采用模块化和子程序化的设计思想，分别设计了主程序、GPS数据接收和解析程序、液晶驱动显示程序、适用于 SD卡的FAT32文件系统程序和 SD卡驱动读写程序。然后结合 LabVIEW技术，设计了航迹显示管理系统，该系统能够读取和处理 SD卡上存储的航行数据，实现航行轨迹重现，每个记录点详细信息的显示，具有设置和存储航线和航路点的功能，能够提供船舶偏航时的处理方法。最后对系统进行了性能测试，并利用误差原理对航迹仪的精度进行分析。
　　本系统实现了航行数据记录的自动化和无纸化，具有体积小、功耗低、价位低等特点，并且定位精度较高。经过测试和实践表明，该系统能够实现船舶航迹仪的各项功能要求，满足实际应用需要。

目录

第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外船舶航行数据记录形式

1.3本系统的特点

1.4本文研究的主要内容

第2章 GPS的组成与定位原理

2.1 GPS系统的发展和组成

2.2 GPS信号的构成

2.3 GPS动态定位原理

2.4 本章小结

第3章 系统的硬件电路设计

3.1 系统硬件设计指导思想

3.2 系统硬件框图及说明

3.3 核心部分微处理器

3.4 GPS-OEM板

3.5 TFT液晶显示模块

3.6 SD卡存储系统

3.7 RS-232接口和通信转换按键

3.8 电源设计

3.9 抗干扰设计

3.10 本章小结

第4章 系统的软件设计

4.1 系统软件的总体设计

4.2 定位数据的读取和解析程序设计

4.3 TFT显示驱动程序设计

4.4 FAT32文件系统程序设计

4.5 SD卡读写程序设计

4.6本章小结

第5章 航迹管理界面设计

5.1航迹管理界面功能分析

5.2航迹管理界面设计

5.3本章小结

第6章 系统调试与精度分析

6.1导航仪电路板的制作与调试

6.2系统软件调试

6.3整体调试

6.4精度分析

6.5本章小结

第7章 结论

7.1结论

7.2展望

参考文献

附录A 电路原理图

附录B 电路PCB图

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果