GPS ( Sistema de Posicionament Global ) és un dispositiu que s’ha convertit en una eina eficient en el camp de la vigilància, el seguiment i l’ús científic. El mòdul GPS es basa en la tecnologia de navegació per satèl·lit que proporciona informació de temps i ubicació en totes les condicions meteorològiques de qualsevol lloc del planeta. L’objectiu principal del sistema GPS és conèixer la ubicació d’una persona o vehicle. Un receptor GPS proporciona una ubicació exacta d’un objecte en termes de longitud i latitud i també proporciona serveis de sincronització, posicionament i navegació fiable als usuaris en qualsevol lloc i en qualsevol moment de la terra.
Interfície GPS amb microcontrolador 8051
El sistema GPS utilitza principalment satèl·lits 24-32 per proporcionar les dades als usuaris. Aquest sistema ha esdevingut molt important per a la navegació mundial i és útil per al seguiment, la vigilància, el marcatge de camins i mapes, i molt més.
Abans, però, de conèixer aquest sistema GPS, fem-nos una idea de com interactua el GPS amb el Microcontrolador 8051 que és una petita aplicació basada en GPS, es pot fer. Descriu l'ús del mòdul o receptor GPS per trobar la longitud i la latitud de la seva ubicació. Les dades obtingudes des del receptor GPS són processades pel microcontrolador 8051 per obtenir els seus valors en forma de longitud i latitud. La interfície GPS amb el microcontrolador 8051 i els valors d'ubicació es mostren en una pantalla LCD.
Interfície GPS amb microcontrolador 8051:
El diagrama de blocs del GPS interfície amb el microcontrolador 8051 es mostra a continuació. Consta de mòduls GPS, MAX 232, microcontrolador 8051 i una pantalla LCD.
Esquema de blocs de la interfície GPS amb microcontrolador 8051
El MAX232 és un circuit integrat que s’utilitza per convertir els nivells lògics de transistors (TTL) a RS232 nivells lògics a través comunicació en sèrie d'ATmelsmicrocontroladors amb un PC. El controlador funciona a nivell lògic TTL 0-5V.Però, la comunicació en sèrie USART amb PC funciona en estàndards RS232 (-2,5 V a + 2,5 V). Això fa que sigui difícil trobar un enllaç directe per comunicar-se entre ells.
El microcontrolador AT89C51 és un microcontrolador de 8 bits que pertany a la família Atmel 8051. Té 4KB de flash PEROM (memòria només de lectura programable i esborrable i 128 bytes de RAM. Es pot programar i esborrar massa vegades.
A 16 × 2 Pantalla LCD és una pantalla electrònica, que s’utilitza molt habitualment en molts dispositius i circuits. Es prefereixen aquestes pantalles Pantalles de 7 segments .
El principi de funcionament del mòdul GPS és,sempre transmet dades de sèrie en forma de frases. Els valors de longitud i latitud de la ubicació es troben a la frase. Per comunicar-se més USART o UART només necessiteu tres senyals bàsics: TXD, RXD i GND: perquè pugueu connectar-vos UART amb microcontrolador 8051 .
La intenció principal aquí és trobar la ubicació exacta del receptor GPS en termes de longitud i latitud. El mòdul GPS proporciona les dades de sortida en format de nivell lògic RS232. Per convertir el format RS232 en format TTL, s'utilitza un convertidor de línia MAX232. Està connectat entre el mòdul GPS i el microcontrolador AT89C51. La interfície GPS amb el diagrama de blocs de connexió 8051 es mostra al diagrama anterior. Els valors de la ubicació s'han mostrat en una pantalla LCD que és interfície al microcontrolador .
Interfície GPS amb diagrama de circuits del microcontrolador:
Els components del circuit són microcontrolador AT89C51, mòdul GPS, MAX 232 IC , Pantalla LCD, placa de programació, bateria o adaptador de 12 V CC, cristall de 12 MHz. Resistències, condensadors.
Les connexions de circuits de la interfície GPS amb microcontrolador són les següents:
Interfície GPS amb diagrama de circuits de microcontroladors
El MAX232 és per a la comunicació en sèrie. El pin3 del receptor del mòdul GPS està connectat al pin13 R1IN i el pin de sortida del MAX 232 està connectatal RxDpin10 del microcontrolador. Els pins 1,2 i 3 del microcontrolador AT89C51 estan connectats als pins de control (RS, R / W i EN) de la pantalla LCD. Els pins de dades de la pantalla LCD estan connectats al port p2 del controlador. Els valors de longitud i latitud es mostren a la pantalla LCD.
A l’anterior interfície GPS amb microcontrolador , el receptor GPS sempre transmet les dades segons els formats NMEA mitjançant el protocol RS232. En aquest format NMEA, els valors de longitud i latitud de la ubicació exacta estan disponibles a la frase GPRMC. Aquests valors s’extreuen dels estàndards NMEA i es mostren a la pantalla LCD.
En utilitzar el protocol UART, el controlador rep les dades del mòdul GPS i, a continuació, extreu els valors de longitud i latitud dels missatges rebuts que finalment els mostra a la pantalla LCD.
Extracció de valors de latitud i longitud del format NMEA:
Els primers sis caràcters rebuts del mòdul GPS es comparen amb la cadena GPRMC.Si la cadena coincideix, haureu d'esperar a que obtingueu dues comes a continuació, el caràcter especifica si el mòdul GPS està activat o no. Si el següent caràcter és 'A', el GPS s'activa, en cas contrari no s'activa.Una vegada més, heu d'esperar a obtenir una coma. Els següents 9 caràcters especifiquen la LATITUD. Una vegada més, espereu fins que obtingueu dues comes; els següents 10 caràcters especifiquen la LONGITUD.
Si voleu comprovar els valors de LATITUD i LONGITUD de la ubicació exacta sense cap codificació, utilitzeu el programari TRIMBLE STUDIO. Quan connecteu un mòdul GPS, aquest programari proporciona directament longitud, latitud, velocitat, temps, altitud i temps. Proporciona la ubicació exacta a google maps. Aquesta informació es recopila en un format de cadena concret que és descodificat pel mòdem GPS. El mòdem GPS proporciona les dades de sortida en un format de cadena anomenat NMEA i a continuació s’explica una frase GPS comuna.
$ GPGGA, 080146.00,2342.9185, N, 07452.7442, E, 1,06,1,0,440,6M, -41,5, M ,, 0000 * 57
- Una cadena sempre comença amb el signe '$'
- GPGGA: dades de correcció del sistema de posicionament global
- El coma (,) especifica la separació entre dos valors
- 080146.00: temps GMT a les 08 hores: 01 minut: 46 segons: 00 m segons
- 2342.9185, N: latitud 23 graus: 42 minuts: 9185 segons nord
- 07452.7442, E: longitud 074 graus: 52 minuts: 7442 segons a l'est
- 1: Quantitat de correcció 0 = dades no vàlides, 1 = dades vàlides, 2 = correcció DGPS
- 06: Nombre de satèl·lits visualitzats actualment
- 1.0: HDOP
- 440,6, M: altitud (alçada sobre el nivell del mar en metres)
- -41,5, M: alçada dels geoides
- ¬_, dades DGPS
- 0000: dades DGPS
- * 57: suma de verificació
Aplicacions de la interfície GPS amb microcontrolador 8051
La tecnologia GPS es troba ara en tot, des de rellotges de polsera, telèfons mòbils fins a contenidors d’enviament, Caixer automàtic(Caixers automàtics) i bulldozers. El GPS augmenta la productivitat en una àmplia franja de l’economia, incloent la construcció, l’agricultura, la mineria, el lliurament de paquets, la topografia, els sistemes bancaris imercats financers, etc.Alguns serveis de comunicacions sense fils no pot funcionar sense tecnologia GPS.
Aplicacions de la interfície GPS amb microcontrolador 8051
Aquest sistema s’utilitza en la gestió de flotes, la navegació de vehicles i la navegació marítima.
- S'utilitza per mapear i rastrejar els dispositius.
- S'utilitza en el posicionament personal i en molts incrustatsistemaprojectes basats per conèixer la ubicació exacta del vehicle o de la persona.
- Mitjançant l’ús del GPS, també es pot fer el càlcul precís del temps respecte al GMT.
- Mineria de valors de longitud i latituddes deel format NMEA.
Per tant, es tracta de la interfície GPS amb el microcontrolador 8051, és la tecnologia que es pot utilitzar en molts projectes d'enginyeria electrònica per esbrinar la ubicació exacta d’un vehicle mitjançant un mètode GPS i altres sistemes de navegació que operen a través de satèl·lits i estacions terrestres. La informació del vehicle es pot visualitzar en format digitalmapamitjançant l’ús d’un programari. Fins i tot les dades es poden emmagatzemar i descarregar a un ordinador des de la unitat GPS d’una estació base i, posteriorment, es poden utilitzar per a anàlisis.
