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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：
方案设计.PNG

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。
内置电路图.PNG
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：
流程图.PNG
（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。
设定串口配置.PNG

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 lcd1602delay(200);LCD_Write_String(0,0,"Please Waiting...");   //    "Please Waiting" when it is boot updelay(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lcdLCD_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lcdLCD_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:$GNRMC,134645.000,A,2603.964436,N,11912.410232,E,0.000,15.744,030718,,E,A*0Bseg_count++;		// 计数器增加byte_count=0;break;case '*':switch(cmd_number){case 1:buf_full|=0x01;   //00000001break;case 2:buf_full|=0x02;  //00000010break;case 3:buf_full|=0x04;  //00000100break;}mode=0;         //clear modebreak;default:
// receive date cmdif(mode==1)	{cmd[byte_count]=tmp;	// 获取数据和存储缓冲区					if(byte_count>=4)          //overlook cmd which less 4 bit{			if(cmd[0]=='G')           // 第一个字符{if(cmd[1]=='N'){if(cmd[2]=='G'){if(cmd[3]=='G'){if(cmd[4]=='A')//判断$GNGGA{cmd_number=1;      //数据类型mode=2;            //接收日期seg_count=0;       //comma counter clearbyte_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:		//locationif(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  $GPGSVswitch(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SUEcase 3:				//$GPRMCswitch(seg_count){case 1:		//timeif(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;}}