基于單片機的GPS經緯度數據接收系統

2 ATmega16與M12模塊的接口程序設計
系統使用ATmega16的串行口向M12模塊發出控制指令和接收定位信息。M12模塊支持。Motorola二進制格式和NMEA0183格式兩種數據輸出模式。在Motorola二進制模式下，M12以9600bps的速率輸出數據和接收指令；在NMEA0183，M12以4800bps的速率輸出數據和接收指令。默認狀態下，M12模塊工作在Motorola二進制模式下。為了獲取更高的數據傳輸速度，這里使用M12模塊默認的工作模式，即Motorola二進制模式。在該模式下，串行數據傳輸格式為：8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗和硬件流控制。
ATmega16以通過向M12發送AT指令的方式對其進行控制。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M12模塊進行日期時間設定、自定義坐標設定和定位信息讀取等操作。在本系統中，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”是指令的關鍵字；“m”是M12模塊輸出(響應)信息模式選擇，其數值可以是0～255之間的整數，當“m”為0時，響應信息只輸出一次，當“m”為1時，響應信息每秒鐘輸出一次，當“m”為2時，響應信息每2 s輸出一次，如此類推，當“m”為255時，響應信息每255 s輸出一次；“C”是指令的校驗和(Checksum)數據；“CR>”是回車符；“LF>”是換行符。為了便于采集定位數據，將“m”的數值設置為0，使M12模塊每接收一次指令就回復一次定位數據。
M12模塊在默認狀態下只能接受以Motorola二進制形式輸入的指令。所謂的Motorola二進制形式是指將指令的前綴、關鍵字和后綴(回車和換行)變換成相應的ASCII碼后，加上模式“m”與校驗和“C”組合成的二進制指令代碼。系統中所用到的

ATmega16首先請求M12模塊輸出定位數據(向M12模塊發出指令“@@EqmC”)，然后等待M12模塊回送數據。當M12模塊回送數據時，ATmega16首先做出判斷，確認其收到的是預期的定位信息，然后將定位信息(經緯度數據)截取下來，整理成可供顯示數據信息后在LCD上顯示經緯度數據，最后將串口的接收緩沖區清空，以免下次接收信息時出錯。由于M12模塊在1 s之內只能響應一條指令，所以接收機的數據信息最快1 s更新一次。

3 定位精度測試
為了測試M12模塊的定位精度，在華南農業大學工程學院土槽實驗室的GPS基準點(坐標為：東經113°20．538541'，北緯23°09．581834')進行試驗，用PC機連接M12開發板進行經緯度數據采集，持續運行約50 min，采集到3125組經緯度數據。通過對實測數據進行分析，M12模塊的單機靜態定位誤差≤7．81 m，符合其用戶手冊上所標的無SA政策下25 m的精度范圍。

4 結束語
從降低成本的角度出發，基于ATmega 16的GPS經緯度數據系統采用單機靜態定位技術進行地理定位，這種定位技術精度不高，但易于推廣普及，可用于普通民用地理定位領域。該系統也通過更換精度更高的GPS模塊或采用差分定位技術提高定位精度后用于專業定位導航領域。