1章节 GPS以其高精度，全天候，全球覆盖面积，便利灵活性和优质价廉更有全世界许多用户。GPS的广泛应用转变了人们的工作方式，提升工作效率，带给极大的经济效益。这里明确提出一种基于EM411GPS接管模块和PIC18F2550单片机的手持式GPS定位系统设计方案。
该系统使用图形字符液晶屏表明接管GPS卫星数据，后用SD卡记录所接管到的GPS信息，从而构建GPS数据引入电子地图。 2NEMA协议概述 目前，GPS使用NMEA-0183协议当作发送到和接收数据的标准，NMEA-0183是美国国家海洋电子协会（NationalMarineElectronicsAssociation）为统一海洋导航系统规范而制订的标准，该格式标准已沦为国际标准化的一种格式，协议内容在相容NMEA-180和NMEA-0182的基础上。减少了GPS、测深仪、罗经方位系统等多种设备模块和通讯协议定义，同时还容许一些特定厂商对其设备通信自以定协议。NMEA-0183格式数据串的所有数据都使用ASCⅡ文本字符回应，数据传输以$结尾，后面是语句头。
语句头由5个字母构成。其前2个字母回应系统ID，即回应该语句是归属于何种系统或设备，例如GP回应该语句归属于GPS定位系统，HC回应该语句归属于罗经方位系统;后3个字母回应语句ID，回应该语句是关于何方面的数据。语句头后是数据体，包括有所不同的数据体字段，语句末尾为校验码（可选），以开路换行符《CR》《LF》完结，也就是ACSII字符开路（十六进制的0D）和空格（十六进制的0A）。数据字段以逗号隔开辨识，空字段保有逗号。
在GPS系统中常用语句有GPGGA（GPS定位信息），GPGSA（当前卫星信息），GPGSV（可见卫星信息），GPRMC（引荐定位信息），GPGLL（定位地理信息），GPVTG（地面速度信息）等。GPS数据传输是以标准异步串行方式发送到，其串行通信波特率为4800b／s、数据位8位、暂停位1位、无奇偶校验位。文献［2］得出各种GPS语句的详尽数据格式。
3EM411GPS接管模块概述 GPS接管模块性能主要要求于其内部用于的GPS核心芯片组，GPS芯片组SiRFStarIII通过使用20万次／频率的相关器（Correlators）提升了灵敏度能够在室内定位。冻开机／变暖开机／热开机的时间分别超过42s／38s／1s，可同时跟踪20个卫星信道。 EM411型GPS接管模块使用SiRFStarIII高效能GPS芯片组，其具备特点：极好的灵敏度（跟踪感度：-159dBm）;讯号黯淡时，TTFF（TimetoFirstFix）定位仍十分迅速;反对NMEA0183语言格式：GGA，GSA，GSV，RMC，GLL，VTG;内辟超大电容，可储存较慢提供的卫星讯号数据;内辟陶瓷天线;LED指示灯表明卫星定位状况：LED不亮时接收器重开，LED恒暗时并未定位或搜索讯号，LED闪光时已定位。
此外，EM411体积小巧，外形尺寸为30mm30mm10．5mm，工作时供电电压为4．5～6．5V，消耗电流为60mA。对外获取6个插槽，用于时插槽1、5短路，插槽2接电源，插槽3为串口输入数据线，插槽4为串口输出数据线，插槽6悬空。
4系统硬件设计 4．1GPS接管部分 图1为便携式GPS接收机的GPS接管部分的电路，由于该系统设计是手持式便携设备，所有器件选型都不应考虑到节省成本，节约能源。图1中，MCU搭配PIC18F2520，它是使用纳瓦技术的低功耗8位单片机，具备一系列能在工作时明显降低功耗的功能，非常适合手执便携式设备用于。该器件内部具备32KFlash程序存储器，不具备SPI、UART、I2C等模块以及1O位A／D转换器，借助内部PLL倍频器，时钟速度可高约40MHz;可通过其UART模块（插槽RC6和RC7）构建与EM411GPS接管模块的通信，由于EM411串口输入的仅次于电平为2．85V，高于PIC18F2520UART端口所拒绝的大于驱动电平4V，因此在PIC18F2520和EM411之间须要减少由U2（74HCT04）包含的TTL/RS232电平切换电路，否则PIC18F2520将无法接管EM411的定位信息。
PIC18F2520通过其SPI模块（插槽RC0，RC3，RC4，RC5）与SD卡通信。SD卡对外获取两种采访模式：SD模式和SPI模式。SD模式容许4线的高速数据传输。
SPI模式用于标准化的SPI模块，比起SD模式传输速率有所减少，用于SPI。模块的优点是仅有用4根数据线才可已完成SD卡的读取。通信模式有所不同，SD卡插槽功能也有所不同。由于PIC18F2520内部具备SPI模块，本方案使用SPI模式构建对SD卡的采访，图1中CS（RC0）为MCU向卡发送到的片中选信号，SCLK（RC3）为MCU向卡发送到的时钟信号。
SDI为MCU向卡发送到的单向数据信号，SD0为卡向MCU发送到的单向数据信号，此外所有的SD卡插座还具备CD与WP两个插槽，CD插槽是SD卡检测信号插槽，当有卡挂人时，该插槽对地短路（在插座内部相连）。WP是写出维护信号插槽，在卡放入且没写出维护时，该插槽对地短路（在插座内部相连）。
该系统设计使用204的图形字符液晶显示器表明所接管的GPS定位信息，液晶显示器设置于4bit工作方式，MCU通过4根数据线以及使能插槽掌控LCD的表明以节省MCUI／O端口资源。该系统设置2个按键用作掌控SD卡的数据存储。当SW1键按下时，通过软件延时原作数据留存时间间隔，SW2键按下时，系统将接管到的GPS定位信息载入SD卡。图1中，电源K2用作关上、重开LCD背光电源：PIC18F2520的RA端口资源暂未用于。
可再行以后系统升级时用于，例如将电池输入的直流仿真电压信号输出到RA端口，利用PIC18F2520的10bitA／D转换器将其切换为数字信号后。在LCD上表明电池电量，便于用户用于。 4．2电源部分 便携式GPS接收机使用两节AA型1．5V电池供电，用于微功耗、高效率DC－DC变换器LT1300，将3V电压切换为5V以供电路用于，LT1300低于输出电压较低至1．8V，切换效率高约88％。
当输出电压为2V、输入电压为5V时，LT1300的输入电流平均220mA。LT1300使用8插槽SOICPCB，插槽1为信号地（GND），插槽2为输入自由选择（SEL），当其与输出电源相连时，输入5V电压，当该插槽短路时则LT1300输入3．3V电压。插槽3（SHUTDOWN）用作自由选择工作方式，该插槽短路时，LT1300为长时间工作方式;当该插槽相接高电平时，LT1300为掉电工作模式。插槽4（SENSE）是LT1300的输入末端。
其插槽5为限流，当该插槽短路时，其仅次于的开关电流为400mA。LT1300的插槽6～8分别为电源输出、输入电源、电源地。
图2为LT1300包含的GPS接收机电源电路。图2中电源K1是GPS接收机的总电源开关。由于GPS接收机的主机部分用于5V电压，因此LT1300的插槽2、插槽6与电池的负极连接，插槽3、插槽5、插槽1、插槽8短路。
工作时插槽7须要外接电感和二极管，其起到是当电池电量消耗过大时，LT1300内部的电源效应不会引发电感L1上的电流交错减小，此时二极管VD1不会将这部分能量转储到电容C4中，以提升LT1300的输入电压。该部分设计的二极管以及电感L1、电解电容C4参数自由选择皆参照LT1300数据资料中引荐的型号和参数。必须留意的是，由于LT1300是高速、低电流器件，因此在PCB板布局时应尽可能使电感L1附近插槽7摆放，走线不应尽可能较短，并不应将电源地与信号地连接以增加电路中的阻碍噪声。
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