多功能GPS导航记录系统的研制

论文摘要

随着我国经济的高速发展,人民生活水平不断提高,探险、旅游已经成为人们休闲放松的一种普遍方式。旅游业带动了相关产业的蓬勃发展,而与旅游业相关的各类电子产品也受到了旅游爱好者的青睐,蕴含着巨大的商机。将旅行轨迹精准定位在地图上,回放美好旅程,是近年来在欧美被驴友和GPS玩家大力推崇的流行玩法。而一款功能强大、携带方便的相关产品便成为这个领域研究的重点。本课题首先分析了GPS导航记录器应用的意义、目前国内外发展现状和发展方向,针对当前市面上GPS导航记录器产品存在存储空间小、功能单一的问题,提出了插卡式GPS多功能导航记录器应用系统。这个产品采用了Micro SD卡来存储轨迹信息,数据容量大幅提升,并且读取迅速稳定。可以使用语音来记录兴趣点,这是外出旅途中最为简便有趣的记录方式。还设计了潜伏记录行踪工作模式,在该模式下耗电极低,满足需要长时间户外活动用户的需求。可设定式超速报警,让自驾游更加方便、安全。基于以上功能需求,本文以PIC18F4620单片机为基础,配合GPS接收模块、蓝牙模块、电源管理模块等等其他辅助模块,设计了这款导航记录器的硬件结构方案,详细介绍了主电路和各个模块电路的硬件接口。通过对FAT16文件系统、Micro SD卡的操作以及WAVE格式语音文件的研究,完成了导航记录器软件部分的编码调试,最后实现了PC端轨迹文件的转换,整合了整个系统,完成既定的目标。试验证明,本系统在GPS导航记录方面是功能配置比较全的产品之一,使用方便,插卡记录和录音功能十分实用,特别适用于喜欢出游并希望分享自己精彩生活的用户。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 课题意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 GPS导航记录器概述
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 国内研究现状
• 1.2.4 存在问题以及发展方向
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 GPS导航记录器的开发研究基础
• 2.1 GPS概述
• 2.1.1 GPS系统的组成与特点
• 2.1.2 GPS的定位原理
• 2.1.3 影响GPS精确定位的因素
• 2.2 microchip8位单片机概述
• 2.2.1 microchip8位单片机架构
• 2.2.2 microchip8位单片机的优点
• 2.3 FAT文件系统概述
• 2.3.1 操作系统引导记录区
• 2.3.2 文件分配表区
• 2.3.3 根目录区
• 2.4 SD存储卡概述
• 2.4.1 SD存储卡接口规范
• 2.4.2 SD卡和Micro-SD卡两者的区别与特点
• 2.5 KML概述
• 第三章 系统总体设计
• 3.1 系统组成
• 3.2 GPS导航记录器的功能
• 3.3 GPS导航记录器的设计方案
• 3.3.1 系统需求分析和整体设计方案
• 3.3.2 系统硬件的设计方案
• 3.3.3 系统软件的设计方案
• 第四章 GPS导航记录仪的硬件设计
• 4.1 基于PIC18F4620的硬件设计
• 4.2 GPS模块电路设计
• 4.2.1 GPS模块的技术特性
• 4.2.2 u-Blox-LC接口电路设计
• 4.3 蓝牙模块电路设计
• 4.3.1 蓝牙模块的技术特性
• 4.3.2 基于BC212芯片的接口电路设计
• 4.4、电源模块电路设计
• 4.4.1、DC to DC电源管理模块
• 4.4.2、锂电池充电电路
• 第五章 GPS导航记录器的软件设计
• 5.1 GPS定位信息的提取
• 5.1.1 NMEA-0183协议简介
• 5.1.2 定位信息提取算法
• 5.1.3 信息有效性校验
• 5.2 micro SD卡的操作
• 5.2.1 SPI操作模式
• 5.2.2 时钟控制
• 5.2.3 SPI的软件操作
• 5.2.4 SD卡操作指令
• 5.3 FAT16文件系统的实现
• 5.3.1 文件系统启动
• 5.3.2 文件系统的操作
• 5.4 语音文件的实现
• 5.4.1 WAVE语音文件的结构
• 5.4.2 利用AD转换来实现语音采集
• 5.5 超长潜伏模式的实现
• 5.6 超速报警提示的实现
• 5.7 KML轨迹文件的生成
• 第六章 试验方案和结果分析
• 6.1 存储轨迹测试
• 6.2 地图标注测试
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢