基于51单片机的GPS定位系统（仿真）

基于51单片机的GPS定位系统，利用虚拟串口结合 VirtualGPS(虚拟GPS软件) ，得到GPS数据，实现在仿真上实现GPS定位信息，同时系统支持温湿度测量、超声波距离测量，led和蜂鸣器报警等功能。

一、系统设计

1、串口解析GPS代码

虚拟GPS发送过来的GPS数据以其固定格式存储，我们通过对这个字符串数据的解析得到经纬度的各个信息，通过如下函数可以解析出。

cpp 复制代码

// GPS纬度提取函数
void removeLatitude(unsigned char temp)
{
	uchar i,k=0;
	for(i=temp+2;i<temp+13;i++)
		uLatitude[k++]=uartBuffer[i];
}

// GPS经度提取函数
void removeLongitude(unsigned char temp)
{
	uchar i,k=0;
	for(i=temp+2;i<temp+14;i++)
		uLongitude[k++]=uartBuffer[i];
}

// GPS速度提取函数
void removeSpeed(unsigned char temp)
{
	uchar i,k=0;
	for(i=temp+2;i<temp+9;i++)
	{
		if(uartBuffer[i]==',') break;
		uSpeed[k++]=uartBuffer[i];
	}
}

// GPS日期提取函数
void removeDate(unsigned char temp)
{
	uchar i,k=0;
	for(i=temp+2;i<temp+11;i++)
		uDate[k++]=uartBuffer[i];
}

// GPS数据处理函数
void  uartBufferDeal()
{
	uchar i,j;
	uchar comma_n=0;
	for(i=0;i<100;i++)
	{
        if(uartBuffer[i]=='R')
		{
			comma_n=0;//逗号的个数归零
			for(j=i;j<100;j++)
			{
				if(uartBuffer[j]==',') 
					comma_n+=1;
				if(comma_n==2)
					removeLatitude(j);
				if(comma_n==4)
					removeLongitude(j);
				if(comma_n==6)
					removeSpeed(j);
				if(comma_n==8)
					removeDate(j);
			}
		}
	}
}

// 经纬度数据格式转换函数
void formatControl()
{
	uchar w[13],j[13],D[6],V[10];
	uchar i;
	for(i=0;i<13;i++)
	{
		w[i]=uLatitude[i];
		j[i]=uLongitude[i];
	}
	for(i=0;i<6;i++)
	{
		D[i]=uDate[i];
		V[i]=uSpeed[i];
	}

	uLatitude[0]='W';
	uLatitude[1]=w[0];
	uLatitude[2]=w[1];
	uLatitude[3]=0x20;//空格
	uLatitude[4]=w[2];
	uLatitude[5]=w[3];
	uLatitude[6]=0x27;//单引号
	uLatitude[7]=w[5];
	uLatitude[8]=w[6];
	uLatitude[9]=w[4];//小数点
	uLatitude[10]=w[7];
	uLatitude[11]=w[8];
	uLatitude[12]=0x22;//双引号
	
	uLongitude[0]='J';
	uLongitude[1]=j[0];
	uLongitude[2]=j[1];
	uLongitude[3]=j[2];
	uLongitude[4]=0x20;//空格
	uLongitude[5]=j[3];
	uLongitude[6]=j[4];
	uLongitude[7]=0x27;//单引号
	uLongitude[8]=j[6];
	uLongitude[9]=j[7];
	uLongitude[10]=j[5];//小数点
	uLongitude[11]=j[8];
	uLongitude[12]=j[9];
	uLongitude[13]=0x22;//双引号
	
	uDate[0]='D';
	uDate[1]=D[0];
	uDate[2]=D[1];
	uDate[3]='/';
	uDate[4]=D[2];
	uDate[5]=D[3];
	uDate[6]='/';
	uDate[7]=D[4];
	uDate[8]=D[5];
	
	for(i=0;i<10;i++)
	{
		if(i==0)
			uSpeed[i]='V';
		else
			uSpeed[i]=V[i-1];
	}
}

//==============串口初始化函数==========================
void uartInit()
{
	SCON = 0x50;      //REN=1允许串行接收状态，串口工作模式1    	       	   
	TMOD|= 0x20;      //定时器工作方式2                    
	PCON|= 0; 				//SMOD设置为0                                                         
	TH1 = 0xFA;				// 波特率4800、数据位8、停止位1。效验位无 (11.0592M)
	TL1 = 0xFA;         
	TR1  = 1;					//定时器T1启动                                                             
	ES   = 1; 				//开串口中断                  
}

2、超声波测量距离

超声波模块使用定时器测量声音发送遇到物体，到回弹到超声波除所花费的时间，再根据声音在空气中中的传播速度，综合测量出物体距离。

cpp 复制代码

//初始化定时器
void init_time()
{
    TMOD = 0x01; //选择定时器0工作 工作方式为方式1
    TH0 = 0; //装初值0
    TL0 = 0;

    TF0 = 0; //中断溢出标志位
    ET0 = 1; //开定时器中断
    EA = 1; // 开总中断
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : delay
* 函数功能         : 延时函数，i=1时，大约延时10us
*******************************************************************************/
void delay(u16 i)
{
    while(i--); 
}

//超声波1
sbit TRIG2 = P3^2; //超声波的 TRIG端  插在了P3.2口
sbit ECHO2 = P3^3; //超声波的 ECHO端  插在了P3.3口

//超声波2获取距离
int GetDistance2(void)
{
	u16 distance,out_TH0,out_TL0;
    /*超声波传感器的使用方法：
    控制口发一个10US 以上的高电平,就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的,此时就为此次测距的时间,方可算出距离。如此不断的周期测, 就可以达到移动测量的值了*/
	init_time(); //初始化定时器
	flag = 0;    //置溢出标志位为0
	//控制口发一个10US 以上的高电平
	TRIG2 = 1;    
	delay(2);
	TRIG2 = 0;
	//等待接收端出现高电平
	while(!ECHO2);
	TR0 = 1; //启动计时器 开始计时
	while(ECHO2); //等待高电平结束
	TR0 = 0; //关闭低电平

	out_TH0 = TH0; //取定时器的值
	out_TL0 = TL0;
	out_TH0 <<= 8;  //右移8位 
	distance = out_TH0 | out_TL0; //合并为16位的值  
	distance /= 58; 
}

三、项目演示

仿真运，并将虚拟GPS打开，可以看到如下：

按下模式切换，进入距离测量模式，当距离低于阈值的时候，蜂鸣器会进行鸣叫，如下：

再次按下模式切换，进入温度测量模式，可以看到如下：

四、项目总结

本次设计利用虚拟串口，结合虚拟GPS软件在仿真上拓展了GPS功能，同时系统还有距离测算报警，温度测量等功能，使用虚拟串口扩展仿真的功能，使得Proteus向更为方便的方向上发展。