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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，只要是设计到位置、速度、时间信息的领域斗鱼卫星导航技术相关。中国北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球导航系统，是继美国定位系统(GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后的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应用的越来越广泛。小编采用的STC12C5A32S2单片机结合卫星接收模块UM220-III设计的北斗导航系统接收机，UM220-III是双模接收模块，能够同时接受GPS、北斗的信号。这次设计主要完成了导航信息接收机的基本设计，实现了获取实时的位置经纬度、标准时间等相关信息的显示功能。1 原理介绍采用以单片机为核心，读取北斗导航系统模块的标准数据，并在 LCD 屏幕上显示当前的经纬度信息。具体的系统方案图如下：
1.1北斗 UM220-III 模块简介(1)接口电路北斗模块芯片电路由北斗模块UM220-III N 和其附加电子器件组成。其中北斗模块外接4组排针，在芯片与电源之间串联电感的作用是起差模滤波作用，防止电流突变对芯片产生损坏，并联电感的作用是提高芯片运行的稳定性，防止产生噪声。模块输入端口（UM220-III N 包括：RXD、GPIO、SDA ，SCL 等 如下图)为防止输入端不定态对模块造成影响，模块内置上拉电阻至VCC，因此在模块未加电时，如果上述端口有数据输入，会在模块VCC上形成串电，又可能造成模块上电失败。
case1：设计中使用 nRESET功能在模块上电后，将nRESET拉低5 ms以上，即可确保模块正常启动。case2：设计中未使用nRESET在模块上电之前，保证模块已连接输入端口为高阻态或低电平，以避免串电。使用串口1的典型用户，需要吧RXD1设置为高阻态或低电平，未使用的其他PIN悬空。程序流程图如下：
（2）LCD 液晶显示器LCD液晶显示器数据由单片机p0口进行控制，p2口进行指令控制操作。LCD1602是一种专门用来显示字母，数字，符号等的点阵型液晶模块。1602：显示的内容主要是16*2，即可以显示两行，每行16个字符液晶显示模块。相应的管教功能，百度上都是可以查阅的，所以小编这里就不赘述了。（3）UM220-III 通信协议简介在Unicore 协议中，输入和输出的语句被称为消息。每条消息均为ASCII 字符组成的字符串。消息的基本格式为：KaTeX parse error: Can't use function '\r' in math mode at position 32: …2,data3,……[*cc]\̲r̲\n 所有的消息都以 '’（0x24)开始，后面紧跟着的就是消息名。之后的跟的就是不定数目的参数和数据。消息名与数据之间均以逗号隔开（0x2c)进行分割。最后一个参数是可选的校验和，以 ‘*’(0x2A)与前面的数据分割最后，输入的消息以 ’ \r\n’ 结束。每条消息的总长度不超过256个字节，消息名和参数，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（在命令描述中被标记为可选）。这些参数可以为空，即在两个逗号之间没有任何字符。
2 调试方法由1.1的原理简介可知，此次课题实现主要由 5 部分组成：系统初始化、设定显示模式、读取预显示内容、送扫描脉冲、送显示数据。这里对单片机与模块的连接做简要说明。UM220/um220-3-n 上带有两组 TTL 电平（2.85V），一组标准电平 RS232电平。当单片机的RS232电平接口接到UM220模块上的RS232上，正常通信。UM220模块上的RS232接口是DB9 母头，可以使用公头的连接线与RS230的接口相连，注意的是通信线需要交叉连接，就像TTL电平中的TXD - - RXD,RXD–TXD 一样，RS232电平通信中也是有2根通信电缆，一个是发送端（PCXD），一个是接收端（PCRXD）。若板子上的RS232 的接口是DB9 母头，那么 2 3针就是 PCRXD 和 PCTXD .第五针就是GND，若没有串口线来连接UM220模块的话，可以考虑在DB9下面的2 3 5 针 焊接出3跟线跟单片机的RS232连接。若单片机是3.3V时，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 的晶振，波特率为9600.#3 程序编写程序主要是由5部分组成：系统初始化，设定显示模式。读取预显示内容，送扫描脉冲，送显示数据。小编只放主程序部分好了：定义端口及变量#include <REG52.H> #include <stdio.h> #include <intrins.h> #include <lcd1602.h> #include <uart.h> #include <delay.h> #include "string.h" #include <stdlib.h> 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;主函数 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); // 清屏设置延时函数，以形成视觉暂留
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，转16进制为10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%10+'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%10+'0'); LCD_Write_String(14,1," "); delay(200); } } } }串口中断函数及模式判断
判断的主要依据就是接收端接受消息与预结果匹配，通过设置数组[i,j]和if函数进行判断匹配（发送报文的消息内容见1.3的UM220的通信协议详解）//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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