ATmega16A低成本的GPS接收系统设计

　　在GPS的行业应用中，数据接收系统是最基本的设备。目前，数据接收系统具有智能化和可扩展性不断增强的发展趋势，表现为内嵌的MCU性能越来越高，外围接口越来越丰富，但软硬件成本不断上升，减缓了GPS接收系统平民化的趋势。综上所述，本文设计了一种基于单片机ATmega16A的低成本、可存储、无线传输GPS接收系统。实验证明，该系统稳定度高，可以满足各种工程测量以及勘察测量等民用要求。

　　1 GPS接收系统结构及工作原理

　　GPS接收系统实现本地GPS信号读取、系统控制、数据接收、数据存储、数据读取和无线收发等功能。其系统结构框图如图1所示。

　　GPS接收系统工作过程为：ATmega16A利用GPS模块获取其所在位置的经纬度等信息，并将该测试点处的数据通过USB接口传输到PC机中，通过上位机软件完成对数据的转化。此外，ATmega16A带有片上Flash，也可实现对接收数据的存储功能，以便进行离线处理。ATmega16A通过控制无线收发模块，实现了对数据发送的功能。

　　2 GPS接收系统硬件设计

　　GPS接收系统主要由电源模块、GPS模块、GPS天线模块、控制模块、无线收发模块和数据存储模块等部分组成。

　　2.1 电源模块

　　电源模块是GPS接收系统工作的重要组成部分，实现的是系统供电功能。在GPS接收系统中，主要耗电的部分为无线收发模块，该模块工作在1 W接收功率时工作电流可达到700 mA，因此需要采用大电流的电源芯片，以保证系统供电需求。LM2576最大供电电流可达到3 A，完全满足系统大功率接收时对电流的要求。此外，系统中其他模块工作电压为3.3 V，采用REG1117(3.3 V)芯片为系统提供工作所需电压。电源模块设计原理图如图2所示。

　　2.2 GPS模块

　　GPS模块是影响系统测量精度的关键，该系统中GPS采用SDT11E模块进行设计。该模块具有-158dBm的接收灵敏度，定位精度可达2.5 m。高接收灵敏度和定位精度可以有效保证该系统的适用范围。其原理图如图3所示。