如何将GPS模块与PIC微控制器连接以获取当前位置的纬度和经度

科技观察员 2022-11-16 2469

描述

GPS是全球定位系统的简称。它是一个提供准确的高度，纬度，经度，UTC时间和更多信息的系统，这些信息来自2，3，4或更多卫星。要从GPS读取数据，我们需要一些微控制器，我们已经将GPS与Arduino和Raspberry Pi连接在一起。

我们选择了由U-blox制造的G7020 GPS模块。我们将从卫星接收特定位置的经度和纬度，并将在 16x2 字符 LCD 上显示相同的经度和纬度。因此，在这里我们将通过微芯片将GPS与PIC16F877A微控制器连接。

所需组件：

Pic16F877A – PDIP40 封装

面包板

皮基特-3

5V 适配器

液晶显示器 JHD162A

uBLOX-G7020 全球定位系统模块

用于连接外围设备的电线。

4.7k 电阻器

10k锅

20mHz 晶体

2 个 33pF 陶瓷电容器

电路图和说明：-

gps

16x2字符LCD通过PIC16F877A微控制器连接，其中RB0，RB1，RB2分别连接到LCD引脚RS，R / W和E.RB4，RB5，RB6和RB7通过LCD的4针D4，D5，D6，D7连接。液晶屏以4位模式或半字节模式连接。

一个 20MHz 的晶体振荡器，带有两个 33pF 的陶瓷电容器，连接在 OSC1 和 OSC2 引脚上。它将为微控制器提供恒定的20 MHz时钟频率。

uBlox-G7020 GPS模块，使用UART接收和传输数据。PIC16F877A由芯片内部的一个USART驱动器组成，我们将通过USART从GPS模块接收数据，因此将从微控制器Rx引脚到GPS的Tx引脚和USART接收引脚通过GPS的传输引脚连接进行交叉连接。

uBlox-G7020 具有引脚的颜色代码。正极或5V引脚为红色，负极或GND引脚为黑色，传输引脚为蓝色。

我已经在面包板上连接了所有这些。

从 GPS 获取位置数据：

让我们看看如何使用 USART 连接 GPS，并在 16x2 字符 LCD 中查看结果。

该模块将以 9600 波特率在多个字符串中传输数据。如果我们使用波特率为9600的UART终端，我们将看到GPS接收的数据。

GPS模块以NMEA格式发送实时跟踪位置数据（请参见上面的屏幕截图）。NMEA格式由几个句子组成，其中四个重要句子如下。

这是GPS在9600波特率连接时接收的数据。

$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

当我们使用GPS模块跟踪任何位置时，我们只需要坐标，我们可以在字符串中找到$GPGGA。只有$GPGGA（全球定位系统修复数据）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

这句话是什么意思？

该行的含义是：-

1. 字符串始终以“$”符号开头

2. GPGGA 代表全球定位系统定位数据

3. “，”逗号表示两个值之间的分隔

4. 141848.00：格林威治标准时间为 14（小时）：18（分钟）：48（秒）：00（毫秒）

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

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

7. 1：修复数量0=无效数据，1=有效数据，2=DGPS修复

8. 03 ：当前查看的卫星数量。

9. 1.0： HDOP

10. 2.56，米：海拔高度（海拔高度，单位：米）

11. 1.9，M ：大地水准面高度

12. *74 ：校验和

因此，我们需要 5 号和 6 号来收集有关模块位置或模块位置的信息。

将GPS与PIC微控制器连接的步骤：-

设置微控制器的配置，包括振荡器配置。

设置LCD的所需端口，包括TRIS寄存器。

使用 USART 将 GPS 模块连接到微控制器。

在连续接收模式下初始化系统 USART，波特率为 9600，LCD 具有 4 位模式。

根据纬度和经度的长度采用两个字符数组。

一次接收一个字符位，并检查它是否从 $ 开始。

如果 $ 接收，那么它是一个字符串，我们需要检查 GPGGA、这 5 个字母和逗号。

如果是 GPGGA，那么我们将跳过时间，并寻找纬度和经度，我们将纬度和经度存储在两个字符数组中，直到 N（北）和 E（东）未收到。

我们将在LCD中打印阵列。

清除阵列。

gps

代码说明：

让我们逐行查看代码。前几行用于设置配置位，这些配置位在上一个教程中已经解释过，所以我现在跳过它们。本教程末尾给出了完整的代码。

这五行用于包括库头文件，lcd.h 和 eusart.h 分别用于 LCD 和 USART。xc.h 用于微控制器头文件。

#include

#include "supporing_cfilelcd.h"

#include "supporing_cfileeusart1.h"

在 void main（）函数中，system_init（）;函数用于初始化LCD和USART。

Void main(void) {

TRISB = 0x00; // Setting as output

system_init();

lcd_init（）; 和 EUSART_Intialize（）; 从两个库 lcd.h 和 eusart.h 调用

void system_init(void){

lcd_init(); // This will initialise the lcd

EUSART1_Initialize(); // This will initialise the Eusart

}

在 while 循环中，我们中断 GPGGA 字符串以获取经度和纬度坐标。我们一次接收一位，并将其与 GPGGA 字符串中存在的单个字符进行比较。

我们打破了我们将得到的代码：-

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.

通过使用此代码，我们跳过了 UTC 时间。

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

incomer_data=EUSART1_Read();

}

此代码用于将纬度和经度数据存储在字符数组中。

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，我们在LCD上打印了经度和纬度。

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++;

}

这就是我们如何将GPS模块与PIC微控制器连接以获取当前位置的纬度和经度。

/*

* 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

}

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