单片机+北斗模块实现定位
2023-07-30 13:05:06发布 浏览429次 信息编号：66562
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单片机+北斗模块实现定位
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导航是继移动通信之后发展最快的信息产业之一，只要涉及到位置、速度、时间信息领域，只要与斗鱼卫星导航技术有关。 中国北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球导航系统。 它是继美国定位系统（GPS）和俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。 随着北斗导航系统的不断完善，基于北斗导航系统的定位也越来越广泛的应用。 小编结合卫星接收模块UM220-III设计的北斗导航系统接收机。 UM220-III是一款双模接收模块，可以同时接收GPS和北斗信号。 本设计主要完成导航信息接收机的基本设计，实现获取实时位置经纬度、标准时间等相关信息的显示功能。
1 原理介绍
以单片机为核心，读取北斗导航系统模块的标准数据，并在液晶屏上显示当前的经纬度信息。 具体系统方案图如下：
1.1 北斗UM220-III模块介绍
(1)接口电路
北斗模块芯片电路由北斗模块UM220-III N及其附加电子元件组成。 其中，北斗模块外接4组排针。 芯片与电源之间串联电感的作用是滤除差模，防止电流突变损坏芯片。 并联电感的作用是提高芯片工作的稳定性，防止噪声。
模块的输入端口（UM220-III N 包括：RXD、GPIO、SDA、SCL 等如下图所示） 为了防止输入端的不稳定状态对模块造成影响，模块有一个内置上拉电阻到VCC，所以当模块未上电时，如果上述端口有数据输入的话，就会对模块VCC形成串联供电，可能会导致模块无法上电。
case1：在设计中使用函数
模块上电后会拉低5ms以上，保证模块正常启动。
case2：设计中未使用
模块上电前，请确保模块所连接的输入端口处于高阻状态或低电平，以避免串联。 使用串口1的典型用户需要将RXD1设置为高阻状态或低电平，并将其他未使用的引脚悬空。 程序流程图如下：
(2)LCD液晶显示
LCD液晶显示器的数据由单片机的p0口控制，p2口用于命令控制操作。 它是专门用于显示字母、数字、符号等的点阵液晶模块。 1602：显示内容以16*2为主，即可以显示两行，每行16个字符。 相应的学科功能可以在百度上查阅，这里不再赘述。
(3) UM220-III通讯协议简介
在协议中，输入和输出语句称为消息。 每条消息都是一串 ASCII 字符。
消息的基本格式是： KaTeX parse error: Can't use '\r' in math mode at 32: …2,data3,...[*cc]\̲r̲\n All 以 '' (0x24) 开头，接下来是消息名称。 接下来是不定数量的参数和数据。 消息名称和数据以逗号 (0x2c) 分隔。 最后一个参数是可选的校验和，通过“*”(0x2A) 与之前的数据分隔。 最后，输入消息以“\r\n”结尾。 每条消息总长度不超过256字节，消息名称、参数、校验和中的字母不区分大小写。
某些输入命令的某些参数可以省略（在命令说明中标记为可选）。 这些参数可以为空，即两个逗号之间没有任何字符。
2 调试方法
从1.1中原理的简单介绍可以看出，本项目的实现主要由系统初始化、设置显示模式、读取预显示内容、发送扫描脉冲、发送显示数据5部分组成。
这里简单介绍一下单片机和模块的连接。
UM220/um220-3-n有两组TTL电平（2.85V）和一组标准电平RS232电平。 当单片机的RS232电平接口与UM220模块上的RS232连接时，通讯正常。 UM220模块上的RS232接口是DB9母头连接器。 您可以使用公头电缆连接到 RS230 接口。 注意通讯线需要交叉连接，就像TTL电平中的TXD--RXD、RXD-TXD。 RS232电平通信也有两根通信电缆，一根是发送端（PCXD），一根是接收端（PCRXD）。 如果板上的RS232接口是DB9母头，则2 3脚为PCRXD和PCTXD。 第五个引脚是GND。 如果没有串口线连接UM220模块，可以考虑在DB9下面的2 3 5针上焊3针。 连接线和单片机的RS232。
如果单片机是3.3V，可以将单片机的TTL接口连接到模块上的TTL接口。 连接好后就可以编写程序了。
注意，我们使用的52单片机的驱动程序使用的是11.05926晶振，波特率为9600。
#3 编程
该程序主要由5部分组成：系统初始化、设置显示模式。 读取预显示内容，发送扫描脉冲，发送显示数据。 小编只放主程序部分：
定义端口和变量
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include "string.h"
#include
unsigned char flag_rec=0; //接收数据标志
unsigned char num_rec=0; // 计数标志
//char code TIME_AREA= 8; //时区，我们不需要它
unsigned char flag_data; //date flag
//only displaty cmd $GPGGA information
unsigned char JD[16]; //longitude
unsigned char JD_a; //经度方向
unsigned char WD[15]; //latitude
unsigned char WD_a; // 纬度方向
unsigned char date[6]; //date
unsigned char time[6]; //date
unsigned char time1[6]; //date
unsigned char speed[5]={'0','0','0','0','0'}; // 速度
unsigned char high[6]; // 高度
unsigned char angle[5]; //方位角
unsigned char use_sat[2]; // 卫星计数器
unsigned char total_sat[2]; //卫星总数
unsigned char lock; //位置状态
//date handing variable
unsigned char seg_count; // 逗号计数器
unsigned char dot_count; //小数点计数器
unsigned char byte_count; // 位计数器
unsigned char cmd_number; // 命令模式
unsigned char mode; //
unsigned char buf_full;
unsigned char cmd[5]; // 存储命令模式
//serial disconnect timer
unsigned long int tt=0;
主要功能系统初始化
//main
void main ()
{
int jd_second,wd_second; // 中间变量
init_uart(); //初始化序列号
lcd_init() ; // 初始化 lcd1602
delay(200);
LCD_Write_String(0,0,"Please Waiting..."); // "Please Waiting" when it is boot up
delay(200);
delay(200);
delay(200);
delay(200);
delay(200);
delay(200);
delay(200);
delay(200);
delay(200);
delay(200); // 延迟显示
write_com(0x01); // 清屏
设置延迟函数形成视觉暂留
while(1)
{
tt++;
if(tt>10000)
{
tt=10000;
write_com(0x01);
LCD_Write_String(3,0,"No Data!");
LCD_Write_String(3,1,"No Data!");
delay(200);
delay(200);
delay(200);
delay(200);
delay(200);
}
···
读取预显示内容，设置显示格式，十六进制转十进制**
if(flag_rec==1) // 获取gps数据
{
flag_rec=0; // 清除标志符
if (lock==1) // 获取位置信息
{
//
LCD_Write_String(0,0,"JD :"); // 显示经度
LCD_Write_String(6,0,JD); // 显示数据
LCD_Write_String(9,0,"."); // 进制转换
LCD_Write_String(10,0,JD+3);
jd_second=60*atof((char *)(JD+5));
LCD_Write_Char(13,0,jd_second/10+'0'); // 将上一步转换得到浮点数据打印在lcd
LCD_Write_Char(14,0,jd_second+'0'); // 将上面得到的数据分为两部分，分别打印在LCD 上
LCD_Write_Char(15,0,' '); //填充空间
delay(200); // 保护lcd
LCD_Write_String(0,1,"WD :"); // 显示下一行
LCD_Write_String(6,1,WD);
LCD_Write_String(8,1,".");
LCD_Write_String(9,1,WD+2); // 小数点
wd_second=60*atof((char *)(WD+4));
// 将字符串转换成浮点数
LCD_Write_Char(12,1,wd_second/10+'0');
LCD_Write_Char(13,1,wd_second+'0');
LCD_Write_String(14,1," ");
delay(200);
}
}
}
}
串口中断函数及模式判断
判断的主要依据是接收端收到的报文与预先的结果是否匹配，通过设置数组[i,j]和if函数来判断是否匹配（参见1.3中UM220通信协议的详细解释）为发送消息的消息内容）
//serial interruupt service function
void ser_int (void) interrupt 4
{
unsigned char tmp;
if(RI)
{
tt=0;
RI=0;
tmp=SBUF; // 从缓冲区接收数据
switch(tmp) //if $GPGGA,$GNGSW,$GNRMC,get data then processing it
{
//date start with $
case '$':
cmd_number=0; // 清除命令模式
mode=1; // 选项命令接收模式
byte_count=0; //清除位计数器
flag_data=1; // 设置数据标志
flag_rec=1; // 设置数据接收标志
break;
case ',': //Eg:$GNRMC,134645.000,A,2603.964436,N,11912.410232,E,0.000,15.744,030718,,E,A*0B
seg_count++; // 计数器增加
byte_count=0;
break;
case '*':
switch(cmd_number)
{
case 1:
buf_full|=0x01; //00000001
break;
case 2:
buf_full|=0x02; //00000010
break;
case 3:
buf_full|=0x04; //00000100
break;
}
mode=0; //clear mode
break;
default:
// receive date cmd
if(mode==1)
{
cmd[byte_count]=tmp; // 获取数据和存储缓冲区 if(byte_count>=4) //overlook cmd which less 4 bit
{
if(cmd[0]=='G') // 第一个字符
{
if(cmd[1]=='N')
{
if(cmd[2]=='G')
{
if(cmd[3]=='G')
{
if(cmd[4]=='A')//判断$GNGGA
{
cmd_number=1; //数据类型
mode=2; //接收日期
seg_count=0; //comma counter clear
byte_count=0; //位计数器清除
}
}
else if(cmd[3]=='S') //命令模式$GNGSV
{
if(cmd[4]=='V')
{
cmd_number=2;
mode=2; //获取数据
seg_count=0;
byte_count=0;
}
}
}
else if(cmd[2]=='R') //命令模式 $GNRMC
{
if(cmd[3]=='M')
{
if(cmd[4]=='C')
{
cmd_number=3;
mode=2; //存储数据
seg_count=0;
byte_count=0;
}
}
}
}
}
}
}
//日期处理
else if(mode==2)
{
switch (cmd_number) //if receive data
{
case 1: //get and store data,$GPGGA,[],[],[],[],[],[],[],[],[].....
switch(seg_count) // comma 计数器
{
case 2: // 2rd逗号后的纬度
if(byte_count<9)
{
WD[byte_count]=tmp; //获取纬度
}
break;
case 3: //纬度方向
if(byte_count<1)
{
WD_a=tmp;
}
break;
case 4: //经度
if(byte_count<10)
{
JD[byte_count]=tmp; //存储
}
break;
case 5: //经度方向
if(byte_count<1)
{
JD_a=tmp;
}
break;
case 6: //location
if(byte_count<1)
{
lock=tmp;
}
break;
case 7:
if(byte_count<2)
{
use_sat[byte_count]=tmp;
}
break;
case 9: // 高度
if(byte_count<6)
{
high[byte_count]=tmp;
}
break;
}
break;
case 2: //命令模式 $GPGSV
switch(seg_count)
{
case 3: // 卫星总数
if(byte_count<2)
{
total_sat[byte_count]=tmp;
}
break;
}
break;
//命令模式3：无SUE
case 3: //$GPRMC
switch(seg_count)
{
case 1: //time
if(byte_count<6)
{
time[byte_count]=tmp;
}
break;
case 2: // 位置
if(byte_count<1)
{
if (tmp=='V') {lock=0;}
else
{
lock=1;
}
}
break;
case 3: //lititude
// if(byte_count<9)
// {
// WD[byte_count]=tmp;//我们只需要一次
// }
break;
case 4: //
if(byte_count<1)
{
WD_a=tmp;
}
break;
case 5: //
// if(byte_count<10)
// {
// JD[byte_count]=tmp; //do not get again
// }
break;
case 6: // 直线方向
if(byte_count<1)
{
JD_a=tmp;
}
break;
case 7: // 速度处理
if(byte_count<5)
{
speed[byte_count]=tmp;
}
break;
case 8: // 方向角
if(byte_count<5)
{
angle[byte_count]=tmp;
}
break;
case 9: //other
if(byte_count<6)
{
date[byte_count]=tmp;
}
break;
}
break;
}
}
byte_count++; // 位计数器++
break;
}
}
4 结果显示
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