基于51单片机的GPS定位系统程序设计 LCD12864显示

ID:258336 · 发表于 2019-4-23 11:37

新人一枚，由于某些需要制作这一块的东西，就把自己的理解写在这里，欢迎各位大佬交流。
GPS定位的基本工作原理是：导航卫星上搭载了专用的无线电设备，可向地面用户不断的发射固定频段的无线电信号，用户利用导航接收机收到卫星上的导航信号后，通过时间测距或多普勒测速获得自己相对于卫星的距离参数，并根据卫星发播的轨道、时间参数等信息求得卫星的实时位置，进而解算出自身的地理位置坐标和速度矢量。
卫星星文信息的解算我们大可不必深究，市面上有现成的集成模块可以实现卫星信号的解算输出，并且几乎所有的模块都遵循或至少兼容统一的串口通信协议--NMEA 0183。

多数GPS模块的引脚主要为VCC、GND、TXD、RXD、PPS。其中TXD、RXD为串口通信接口，PPS为秒脉冲输出接口，用于同步授时。模块的串口输出如图所示（可用一个USB转TTL模块将GPS模块和电脑相连，再用串口助手或模块自带的配置软件查看GPS模块串口的输出）

由此可见，GPS模块每秒各输出一次$GPGGA $GPGSA $GPGSV $GPGLL $GPRMC $GPVTG语句，其中最常用的语句为$GPRMC。它的基本格式如下：

$GPRMC,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11),(12)*hh(CR)(LF)

(1) UTC时间，hhmmss（时分秒）

(2) 定位状态，A=有效定位，V=无效定位

(3) 纬度ddmm.mmmmm（度分）

(4) 纬度半球N（北半球）或S（南半球）

(5) 经度dddmm.mmmmm（度分）

(6) 经度半球E（东经）或W（西经）

(7) 地面速率（000.0~999.9节）

(8) 地面航向（000.0~359.9度，以真北方为参考基准）

(9) UTC日期，ddmmyy（日月年）

(10)磁偏角（000.0~180.0度，前导位数不足则补0）

(11) 磁偏角方向，E（东）或W（西）

(12) 模式指示（A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）

可以通过GPS模块的配置软件让模块只输出这一条语句，也可以通过判断第四位的字符是不是"M"从这几条语句中筛选出$GPRMC语句。编程的流程图如下图所示：

这样解码的效率较低，但不影响效果。可以在串口接收中断里定义一个5位的命令类型数组，在中断内就判断命令的类型，这样免去了每条命令都完全接收的麻烦。这里卫星解码过后的定位数据、时间数据可以直接用1602和12864显示。由于我的课设需求是要有一个基于LabView的上位机显示，所以还需要考虑串口被占用的问题。由于还有其他数据需要处理，加之用普通IO口模拟串口输出效率较低需要占用较多资源，所以暂定用三态门拓展串口。以后不定期再更新完善，欢迎各位交流指点。1602和12864显示的代码就添加在附件里了。

V1.0第一次编写
V1.1更改一些外部中断的BUG
V1.2加入UTC时间/日期和北京时间/日期的转换，包括闰年、日/月/年的进位计算

单片机源程序如下:

#include "main.h"
#include "LCD12864.h"
#include "GPS.h"
//定义变量
unsigned char KEY_NUM = 0;
bit Page = 0;
unsigned char xdata Display_GPGGA_Buffer[68];
unsigned char xdata Display_GPRMC_Buffer[68];
bit Flag_OV = 0;
bit Flag_Calc_GPGGA_OK = 0;
bit Flag_Calc_GPRMC_OK = 0;
//****************************************************
//主函数
//****************************************************
void main()
{
unsigned char i = 0;
LCD12864_Reset(); //初始化液晶
LCD12864_HAIZI_SET(); //设置为普通模式
Delay_ms(100);
LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x80); //指针设置
LCD12864_write_word("※※※※※※※※");
LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x90); //指针设置
LCD12864_write_word(" 欢迎使用 ");
LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x88); //指针设置
LCD12864_write_word("正在初始化GPS...");
LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x98); //指针设置
LCD12864_write_word("※※※※※※※※");
Uart_Init();
while(1)
{
Scan_Key();
if(Flag_GPS_OK == 1 && RX_Buffer[4] == 'G' && RX_Buffer[6] == ',' && RX_Buffer[13] == '.') //确定是否收到"GPGGA"这一帧数据
{
for( i = 0; i < 68 ; i++)
{
Display_GPGGA_Buffer[i] = RX_Buffer[i];
}
Hour = (Display_GPGGA_Buffer[7]-0x30)*10+(Display_GPGGA_Buffer[8]-0x30)+8; //UTC时间转换到北京时间UTC+8
//0X30为ASCII码转换为数字
if( Hour >= 24) //溢出
{
Hour %= 24; //获取当前Hour
Flag_OV = 1; //日期进位
}
else
{
Flag_OV = 0;
}
Min_High = Display_GPGGA_Buffer[9];
Min_Low = Display_GPGGA_Buffer[10];
Sec_High = Display_GPGGA_Buffer[11];
Sec_Low = Display_GPGGA_Buffer[12];
Flag_Calc_GPGGA_OK = 1;
}
if(Page == 0 && Flag_Calc_GPGGA_OK == 1)
{
LED1 = ~LED1;
Flag_Calc_GPGGA_OK = 0;
LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x80); //设置指针
LCD12864_write_word("★"); //显示内容
LCD12864_Data_Write(Hour/10+0x30);
LCD12864_Data_Write(Hour%10+0x30);
LCD12864_write_word("时");
LCD12864_Data_Write(Min_High);
LCD12864_Data_Write(Min_Low);
LCD12864_write_word("分");
LCD12864_Data_Write(Sec_High);
LCD12864_Data_Write(Sec_Low);
LCD12864_write_word("秒");
LCD12864_write_word("★");
LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x90); //设置指针
LCD12864_write_word("纬度："); //显示内容
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[28]); //N 或者 S
LCD12864_Data_Write(' ');
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[17]); //纬度
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[18]); //纬度
LCD12864_write_word("°");
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[19]); //纬度
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[20]); //纬度
LCD12864_write_word("' ");
LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x88); //设置指针
LCD12864_write_word("经度："); //显示内容
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[42]); //E 或者 W
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[30]); //经度
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[31]);
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[32]);
LCD12864_write_word("°");
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[33]);
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[34]);
LCD12864_write_word("' ");
LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x98); //设置指针
LCD12864_write_word("海拔： "); //显示内容
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[54]);
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[55]);
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[56]);
LCD12864_Data_Write(Display_GPGGA_Buffer[57]);
LCD12864_write_word("米");
}
if(Flag_GPS_OK == 1 && RX_Buffer[4] == 'M' && RX_Buffer[52] == ',' && RX_Buffer[59] == ',') //确定是否收到"GPRMC"这一帧数据
{
for( i = 0; i < 68 ; i++)
{
Display_GPRMC_Buffer[i] = RX_Buffer[i];
}
Year_High = Display_GPRMC_Buffer[57];
Year_Low = Display_GPRMC_Buffer[58];
Month_High = Display_GPRMC_Buffer[55];
Month_Low = Display_GPRMC_Buffer[56];
Day_High = Display_GPRMC_Buffer[53];
Day_Low = Display_GPRMC_Buffer[54];
if(Flag_OV == 1) //有进位
{
UTCDate2LocalDate(); //UTC日期转换为北京时间
}
Flag_Calc_GPRMC_OK = 1;
}
if(Page == 1 && Flag_Calc_GPRMC_OK == 1)
{
LED1 = ~LED1;
Flag_Calc_GPRMC_OK = 0;
LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x80); //设置指针
LCD12864_write_word("20");
LCD12864_Data_Write(Year_High);
LCD12864_Data_Write(Year_Low);
LCD12864_write_word("年");
LCD12864_Data_Write(Month_High);
LCD12864_Data_Write(Month_Low);
LCD12864_write_word("月");
LCD12864_Data_Write(Day_High);
LCD12864_Data_Write(Day_Low);
LCD12864_write_word("日");
LCD12864_NoWaitIdle_COM_Write(0x90); //设置指针
LCD12864_write_word("速度： "); //显示内容
LCD12864_Data_Write(' ');
LCD12864_Data_Write(Display_GPRMC_Buffer[46]);
LCD12864_Data_Write(Display_GPRMC_Buffer[47]);
LCD12864_Data_Write(Display_GPRMC_Buffer[48]);
LCD12864_Data_Write(Display_GPRMC_Buffer[49]);
LCD12864_Data_Write(Display_GPRMC_Buffer[50]);
LCD12864_write_word("米");
}
}
}
//****************************************************
//UTC日期与当地日期转换
//****************************************************
void UTCDate2LocalDate(void)
{
Day = (Day_High - 0x30) * 10 + (Day_Low-0x30) + 1; //日加一
Month = (Month_High - 0x30) * 10 + (Month_Low - 0x30);
Year = 2000 + (Year_High - 0x30) * 10 + (Year_Low - 0x30);
MaxDay = GetMaxDay(Month,Year); //获取当月天数最大值
if(Day > MaxDay) //溢出
{
Day = 1;
Month += 1;
if(Month > 12)
{
Year+=1;
}
}
Day_High = Day/10 + 0x30; //转换日期值为ASCII
Day_Low = Day%10 + 0x30;
Month_High = Month/10 + 0x30; //转换月份值为ASCII
Month_Low = Month%10 + 0x30;
Year_High = Year%100/10 + 0x30; //转换年份值为ASCII
Year_Low = Year%10 + 0x30;
}
//****************************************************
//获取当月日期最大值
//****************************************************
unsigned char GetMaxDay(unsigned char Month_Value,unsigned int Year_Value)
{
unsigned char iDays;
switch(Month_Value)
{
case 1:
case 3:
case 5:
case 7:
case 8:
case 10:
case 12:
{
iDays = 31;
}
break;
case 2:
{
//2月份比较特殊，需要根据是不是闰年来判断当月是28天还29天
iDays = IsLeapYear(Year_Value)?29:28;
}
break;
case 4:
case 6:
case 9:
case 11:
{
iDays = 30;
}
break;
default : break;
}
return(iDays);
}
//****************************************************
//闰年检测
//****************************************************
……………………
…………限于本文篇幅余下代码请从51黑下载附件…………

复制代码

所有资料51hei提供下载:

51GPS信息获取例程.zip (372.2 KB, 下载次数: 272)

ID:603958 · 发表于 2019-10-16 13:34

学习一下，

ID:484435 · 发表于 2019-10-16 14:10

谢谢分享，谢谢分享

ID:37851 · 发表于 2019-10-16 16:20

不错前来学习

ID:37851 · 发表于 2019-10-16 16:21

谢谢分享，谢谢分享

ID:499701 · 发表于 2019-10-17 13:37

学习一下，谢谢分享

ID:613618 · 发表于 2019-10-17 16:00

写得不错

ID:679011 · 发表于 2020-3-16 22:04

请问PPS是要接地吗？

ID:720122 · 发表于 2020-4-1 12:40

学习一下

ID:716703 · 发表于 2020-4-1 14:47

不错，谢谢分享

ID:725775 · 发表于 2020-4-11 11:51

这个电路图是怎样连的？求解

ID:258336 · 发表于 2020-4-27 13:49

叶瑞凤发表于 2020-3-16 22:04
请问PPS是要接地吗？

pps是gps的秒脉冲输出接口，用来校正本地晶振的误差的，如果授时精度要求不是特别高的话这个接口就用不上。

ID:258336 · 发表于 2020-4-27 13:54

噗哈哈发表于 2020-4-11 11:51
这个电路图是怎样连的？求解

gps模块的TXD接单片机的RXD，gps模块的RXD接单片机的TXD。GPS模块的供电可以接在单片机的开发板上也可以单独供电。主要就这四根线。

ID:79544 · 发表于 2020-5-5 09:50

感谢楼主分享，学习啦！！！！

ID:745627 · 发表于 2020-5-6 22:50

师傅几个问题问一下：1、如果不需要显示的话，程序删除那些？2、经纬度信息（其他不要）最后储存在哪里？怎样调用？先谢谢师傅了

ID:751709 · 发表于 2020-5-14 15:34

我在做这个lcd显示时总是出错。。就连光标都出不来。特意找资料来看看

ID:258336 · 发表于 2020-5-19 15:04

1057544247 发表于 2020-5-6 22:50
师傅几个问题问一下：1、如果不需要显示的话，程序删除那些？2、经纬度信息（其他不要）最后储存在哪里？ ...

1、需要删除lcd的初始化，读，写等子程序。2、这个程序是实时的，经纬度的数据，每秒都会刷新。

ID:258336 · 发表于 2020-5-19 15:06

嗨过头了有点累发表于 2020-5-14 15:34
我在做这个lcd显示时总是出错。。就连光标都出不来。特意找资料来看看

这个你要好好的查一查硬件电路有没有接错，lcd的各个端口有没有和程序里相对应

ID:926023 · 发表于 2021-5-23 21:58

感谢楼主答疑解惑

ID:1011393 · 发表于 2022-4-11 21:48

谢谢楼主分享！
我在STC15单片机上使用了你的程序，刚开始一直没有反应，我以为程序还是有些小问题，后来过了几分钟突然发现它能够准确显示数据了！我便重新启动，然后也还是过了很长一段时间才显示，请问这个是什么原因呀？

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