如何將GPS模塊與PIC微控制器連接以獲取當(dāng)前位置的緯度和經(jīng)度

GPS是全球定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是一個(gè)提供準(zhǔn)確的高度，緯度，經(jīng)度，UTC時(shí)間和更多信息的系統(tǒng)，這些信息來(lái)自2，3，4或更多衛(wèi)星。要從GPS讀取數(shù)據(jù)，我們需要一些微控制器，我們已經(jīng)將GPS與Arduino和Raspberry Pi連接在一起。

我們選擇了由U-blox制造的G7020 GPS模塊。我們將從衛(wèi)星接收特定位置的經(jīng)度和緯度，并將在 16x2 字符 LCD 上顯示相同的經(jīng)度和緯度。因此，在這里我們將通過(guò)微芯片將GPS與PIC16F877A微控制器連接。

所需組件：

Pic16F877A – PDIP40 封裝

面包板

皮基特-3

5V 適配器

液晶顯示器 JHD162A

uBLOX-G7020 全球定位系統(tǒng)模塊

用于連接外圍設(shè)備的電線。

4.7k 電阻器

10k鍋

20mHz 晶體

2 個(gè) 33pF 陶瓷電容器

電路圖和說(shuō)明：-

16x2字符LCD通過(guò)PIC16F877A微控制器連接，其中RB0，RB1，RB2分別連接到LCD引腳RS，R / W和E.RB4，RB5，RB6和RB7通過(guò)LCD的4針D4，D5，D6，D7連接。液晶屏以4位模式或半字節(jié)模式連接。

一個(gè) 20MHz 的晶體振蕩器，帶有兩個(gè) 33pF 的陶瓷電容器，連接在 OSC1 和 OSC2 引腳上。它將為微控制器提供恒定的20 MHz時(shí)鐘頻率。

uBlox-G7020 GPS模塊，使用UART接收和傳輸數(shù)據(jù)。PIC16F877A由芯片內(nèi)部的一個(gè)USART驅(qū)動(dòng)器組成，我們將通過(guò)USART從GPS模塊接收數(shù)據(jù)，因此將從微控制器Rx引腳到GPS的Tx引腳和USART接收引腳通過(guò)GPS的傳輸引腳連接進(jìn)行交叉連接。

uBlox-G7020 具有引腳的顏色代碼。正極或5V引腳為紅色，負(fù)極或GND引腳為黑色，傳輸引腳為藍(lán)色。

我已經(jīng)在面包板上連接了所有這些。

從 GPS 獲取位置數(shù)據(jù)：

讓我們看看如何使用 USART 連接 GPS，并在 16x2 字符 LCD 中查看結(jié)果。

該模塊將以 9600 波特率在多個(gè)字符串中傳輸數(shù)據(jù)。如果我們使用波特率為9600的UART終端，我們將看到GPS接收的數(shù)據(jù)。

GPS模塊以NMEA格式發(fā)送實(shí)時(shí)跟蹤位置數(shù)據(jù)（請(qǐng)參見(jiàn)上面的屏幕截圖）。NMEA格式由幾個(gè)句子組成，其中四個(gè)重要句子如下。

這是GPS在9600波特率連接時(shí)接收的數(shù)據(jù)。

$GPRMC,141848.00,A,2237.63306,N,08820.86316,E,0.553,,100418,,,A*73
$GPVTG,,T,,M,0.553,N,1.024,K,A*27
$GPGGA,141848.00,2237.63306,N,08820.86316,E,1,03,2.56,1.9,M,-54.2,M,,*74
$GPGSA,A,2,06,02,05,,,,,,,,,,2.75,2.56,1.00*02
$GPGSV,1,1,04,02,59,316,30,05,43,188,25,06,44,022,23,25,03,324,*76
$GPGLL,2237.63306,N,08820.86316,E,141848.00,A,A*65

當(dāng)我們使用GPS模塊跟蹤任何位置時(shí)，我們只需要坐標(biāo)，我們可以在字符串中找到$GPGGA。只有$GPGGA（全球定位系統(tǒng)修復(fù)數(shù)據(jù)）字符串主要用于程序，其他字符串被忽略。

$GPGGA,141848.00,2237.63306,N,08820.86316,E,1,03,2.56,1.9,M,-54.2,M,,*74

這句話是什么意思？

該行的含義是：-

1. 字符串始終以“$”符號(hào)開(kāi)頭

2. GPGGA 代表 全球定位系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)

3. “，”逗號(hào)表示兩個(gè)值之間的分隔

4. 141848.00：格林威治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為 14（小時(shí)）：18（分鐘）：48（秒）：00（毫秒）

5. 2237.63306，N：北緯22度（度）37（分）63306（秒）北緯

6. 08820.86316，E：東經(jīng)088（度）20（分）86316（秒）

7. 1：修復(fù)數(shù)量0=無(wú)效數(shù)據(jù)，1=有效數(shù)據(jù)，2=DGPS修復(fù)

8. 03 ： 當(dāng)前查看的衛(wèi)星數(shù)量。

9. 1.0： HDOP

10. 2.56，米：海拔高度（海拔高度，單位：米）

11. 1.9，M ： 大地水準(zhǔn)面高度

12. *74 ： 校驗(yàn)和

因此，我們需要 5 號(hào)和 6 號(hào)來(lái)收集有關(guān)模塊位置或模塊位置的信息。

將GPS與PIC微控制器連接的步驟：-

設(shè)置微控制器的配置，包括振蕩器配置。

設(shè)置LCD的所需端口，包括TRIS寄存器。

使用 USART 將 GPS 模塊連接到微控制器。

在連續(xù)接收模式下初始化系統(tǒng) USART，波特率為 9600，LCD 具有 4 位模式。

根據(jù)緯度和經(jīng)度的長(zhǎng)度采用兩個(gè)字符數(shù)組。

一次接收一個(gè)字符位，并檢查它是否從 $ 開(kāi)始。

如果 $ 接收，那么它是一個(gè)字符串，我們需要檢查 GPGGA、這 5 個(gè)字母和逗號(hào)。

如果是 GPGGA，那么我們將跳過(guò)時(shí)間，并尋找緯度和經(jīng)度，我們將緯度和經(jīng)度存儲(chǔ)在兩個(gè)字符數(shù)組中，直到 N（北）和 E（東）未收到。

我們將在LCD中打印陣列。

清除陣列。

代碼說(shuō)明：

讓我們逐行查看代碼。前幾行用于設(shè)置配置位，這些配置位在上一個(gè)教程中已經(jīng)解釋過(guò)，所以我現(xiàn)在跳過(guò)它們。本教程末尾給出了完整的代碼。

這五行用于包括庫(kù)頭文件，lcd.h 和 eusart.h 分別用于 LCD 和 USART。xc.h 用于微控制器頭文件。

#include

#include

#include

#include "supporing_cfilelcd.h"

#include "supporing_cfileeusart1.h"

在 void main（） 函數(shù)中，system_init（）;函數(shù)用于初始化LCD和USART。

Void main(void) {

TRISB = 0x00; // Setting as output

system_init();

lcd_init（）; 和 EUSART_Intialize（）; 從兩個(gè)庫(kù) lcd.h 和 eusart.h 調(diào)用

void system_init(void){

lcd_init(); // This will initialise the lcd

EUSART1_Initialize(); // This will initialise the Eusart

}

在 while 循環(huán)中，我們中斷 GPGGA 字符串以獲取經(jīng)度和緯度坐標(biāo)。我們一次接收一位，并將其與 GPGGA 字符串中存在的單個(gè)字符進(jìn)行比較。

我們打破了我們將得到的代碼：-

incomer_data=EUSART1_Read(); // Check the string '$GPGGA,'

/*------------------------------ Step by step finding the GPGGA line----------------------------*/

if(incomer_data=='$'){ // First statement of the GPS data start with a $ sign

incomer_data=EUSART1_Read(); // If the first if become true then the next phase

if(incomer_data=='G'){

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data=='P');{

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data=='G');{

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data=='G'){

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data=='A'){

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data==','){ // first , received

incomer_data=EUSART1_Read(); // At this stage Final check in done, GPGGA is found.

通過(guò)使用此代碼，我們跳過(guò)了 UTC 時(shí)間。

while (incomer_data != ','){ // skipping GMT Time

incomer_data=EUSART1_Read();

}

此代碼用于將緯度和經(jīng)度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在字符數(shù)組中。

incomer_data=EUSART1_Read();

latitude[0] = incomer_data;

while(incomer_data != ','){

for(array_count=1;incomer_data!='N';array_count++){

incomer_data=EUSART1_Read();

latitude[array_count]=incomer_data; // Store the Latitude data

}

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data==','){

for(array_count=0;incomer_data!='E';array_count++){

incomer_data=EUSART1_Read();

longitude[array_count]=incomer_data; // Store the Longitude data

}

}

最后，我們?cè)贚CD上打印了經(jīng)度和緯度。

array_count=0;

lcd_com(0x80); // LCD line one selection

while(array_count<12){ // Array of Latitude data is 11 digit

lcd_data(latitude[array_count]); // Print the Latitude data

array_count++;

}

array_count=0;

lcd_com(0xC0); // Lcd line two selection

while(array_count<13){ // Array of Longitude data is 12 digit

lcd_data(longitude[array_count]); // Print the Longitude data

array_count++;

}

這就是我們?nèi)绾螌PS模塊與PIC微控制器連接以獲取當(dāng)前位置的緯度和經(jīng)度。

/*

* File: main.c

* Author: Sourav Gupta

* By:- circuitdigest.com

* Created on April 1, 2018, 2:26 PM

*/


// PIC16F877A Configuration Bit Settings


// 'C' source line config statements


// CONFIG

#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)

#pragma config PWRTE = OFF // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled)

#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3/PGM pin has PGM function; low-voltage programming enabled)

#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)





#include

#include

#include

#include "supporing_cfilelcd.h"

#include "supporing_cfileeusart1.h"


/*

Hardware related definition

*/

#define _XTAL_FREQ 200000000 //Crystal Frequency, used in delay


/*

Other Specific definition

*/

void system_init(void);


unsigned char incomer_data = 0;

unsigned char longitude[13];

unsigned char latitude[13];

unsigned int array_count=0;



/* Sample line received from the GPS :-



[$GPGGA,100156.000,2690.9416,N,07547.8441,E,1,08,1.0,442.8,M,-42.5,M,,0000*71]


1. string always starts with a ?$? sign

2. GPGGA : Global Positioning System Fix Data

3. ?,? Comma indicates the separation between two values

4. 100156.000 : GMT time as 10(hr):01(min):56(sec):000(ms)

5. 2650.9416,N: Latitude 26(degree) 50(minutes) 9416(sec) North

6. 07547.8441,E: Longitude 075(degree) 47(minutes) 8441(sec) East

7. 1 : Fix Quantity 0= invalid data, 1= valid data, 2=DGPS fix

8. 08 : Number of satellites currently viewed.

9. 1.0: HDOP

10. 442.8,M : Altitude (Height above sea level in meter)

11. -42.5,M : Geoids height

12. __ , DGPS data

13. 0000 : DGPS data

14. *71 : checksum

*/



void main(void) {

TRISB = 0x00; // Setting as output

system_init(); // System getting ready and initialising the LCD and USART driver.

//LCD_ScrollMessage("Circuitdigest.com");

while(1){

incomer_data=EUSART1_Read(); // Check the string '$GPGGA,'

/*------------------------------ Step by step finding the GPGGA line----------------------------*/

if(incomer_data=='$'){ // First statement of the GPS data start with a $ sign

incomer_data=EUSART1_Read(); // If the first if become true then the next phase

if(incomer_data=='G'){

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data=='P');{

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data=='G');{

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data=='G'){

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data=='A'){

incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data==','){ // first , received

incomer_data=EUSART1_Read(); // At this stage Final check in done, GPGGA is found.

while (incomer_data != ','){ // skipping GMT Time

incomer_data=EUSART1_Read();

}

incomer_data=EUSART1_Read();

latitude[0] = incomer_data;

while(incomer_data != ','){

for(array_count=1;incomer_data!='N';array_count++){

incomer_data=EUSART1_Read();

latitude[array_count]=incomer_data; // Store the Latitude data

}



incomer_data=EUSART1_Read();

if(incomer_data==','){

for(array_count=0;incomer_data!='E';array_count++){

incomer_data=EUSART1_Read();

longitude[array_count]=incomer_data; // Store the Longitude data

}

}

array_count=0;

//lcd_com(0x80); // LCD line one selection

while(array_count<12){ // Array of Latitude data is 11 digit?

lcd_data(latitude[array_count]); // Print the Latitude data

array_count++;

}

array_count=0;

lcd_com(0xC0); // Lcd line two selection

while(array_count<13){ // Array of Longitude data is 12 digit?

lcd_data(longitude[array_count]); // Print the Longitude data

array_count++;

}

//lcd_com(0x01); //clear LCD

}

}

}



}

}

}

}

}

for(array_count=0;array_count<=13;array_count++){?

incomer_data=0;

latitude[array_count]=0;

longitude[array_count]=0;



}

array_count = 0;

}

}


/*

This Function is for system initialisations.

*/


void system_init(void){

lcd_init(); // This will initialise the lcd

EUSART1_Initialize(); // This will initialise the Eusart

}