ATmega16A低成本的GPS接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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　　在GPS的行業(yè)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)是最基本的設(shè)備。目前，數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)具有智能化和可擴(kuò)展性不斷增強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)，表現(xiàn)為內(nèi)嵌的MCU性能越來(lái)越高，外圍接口越來(lái)越豐富，但軟硬件成本不斷上升，減緩了GPS接收系統(tǒng)平民化的趨勢(shì)。綜上所述，本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)ATmega16A的低成本、可存儲(chǔ)、無(wú)線(xiàn)傳輸GPS接收系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)穩(wěn)定度高，可以滿(mǎn)足各種工程測(cè)量以及勘察測(cè)量等民用要求。

　　1 GPS接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

　　GPS接收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本地GPS信號(hào)讀取、系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)讀取和無(wú)線(xiàn)收發(fā)等功能。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

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　　GPS接收系統(tǒng)工作過(guò)程為：ATmega16A利用GPS模塊獲取其所在位置的經(jīng)緯度等信息，并將該測(cè)試點(diǎn)處的數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口傳輸?shù)絇C機(jī)中，通過(guò)上位機(jī)軟件完成對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。此外，ATmega16A帶有片上Flash，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)接收數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能，以便進(jìn)行離線(xiàn)處理。ATmega16A通過(guò)控制無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)送的功能。

　　2 GPS接收系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　GPS接收系統(tǒng)主要由電源模塊、GPS模塊、GPS天線(xiàn)模塊、控制模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊等部分組成。

　　2.1 電源模塊

　　電源模塊是GPS接收系統(tǒng)工作的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)的是系統(tǒng)供電功能。在GPS接收系統(tǒng)中，主要耗電的部分為無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，該模塊工作在1 W接收功率時(shí)工作電流可達(dá)到700 mA，因此需要采用大電流的電源芯片，以保證系統(tǒng)供電需求。LM2576最大供電電流可達(dá)到3 A，完全滿(mǎn)足系統(tǒng)大功率接收時(shí)對(duì)電流的要求。此外，系統(tǒng)中其他模塊工作電壓為3.3 V，采用REG1117(3.3 V)芯片為系統(tǒng)提供工作所需電壓。電源模塊設(shè)計(jì)原理圖如圖2所示。

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　　2.2 GPS模塊

　　GPS模塊是影響系統(tǒng)測(cè)量精度的關(guān)鍵，該系統(tǒng)中GPS采用SDT11E模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。該模塊具有-158dBm的接收靈敏度，定位精度可達(dá)2.5 m。高接收靈敏度和定位精度可以有效保證該系統(tǒng)的適用范圍。其原理圖如圖3所示。

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