GPS ( Sistema di posizionamento globale ) è un dispositivo che è diventato uno strumento efficiente nel campo della sorveglianza, del monitoraggio e dell'uso scientifico. Il modulo GPS si basa sulla tecnologia di navigazione satellitare che fornisce le informazioni di ora e posizione in tutte le condizioni meteorologiche ovunque sulla terra. Lo scopo principale del sistema GPS è scoprire la posizione di una persona o di un veicolo. Un ricevitore GPS fornisce una posizione esatta di un oggetto in termini di longitudine e latitudine e fornisce anche servizi di temporizzazione, posizionamento e navigazione affidabile agli utenti in qualsiasi luogo e in qualsiasi momento sulla terra.
Interfacciamento GPS con microcontrollore 8051
Il sistema GPS utilizza principalmente 24-32 satelliti per fornire i dati agli utenti. Questo sistema è diventato molto importante per la navigazione in tutto il mondo ed è utile per il monitoraggio, la sorveglianza, la marcatura di strade e mappe e molto altro ancora.
Ma prima di andare a conoscere questo sistema GPS, facciamoci un'idea di come il GPS si interfaccia con il Microcontrollore 8051 che è una piccola applicazione basata su GPS, può essere eseguita. Descrive l'uso del modulo GPS o del ricevitore per trovare la longitudine e la latitudine della sua posizione. I dati ottenuti dal ricevitore GPS vengono elaborati dal microcontrollore 8051 per estrarne i valori sotto forma di longitudine e latitudine. L'interfaccia GPS con il microcontrollore 8051 ei valori di posizione sono visualizzati su un display LCD.
Interfacciamento GPS con microcontrollore 8051:
Lo schema a blocchi del GPS interfacciamento con microcontrollore 8051 è mostrato sotto. Consiste di moduli GPS, MAX 232, microcontrollore 8051 e display LCD.
Diagramma a blocchi dell'interfaccia GPS con il microcontrollore 8051
Il MAX232 è un circuito integrato che viene utilizzato per convertire i livelli logici del transistor (TTL) in RS232 livelli logici attraverso comunicazione seriale di ATmelsmicrocontrollori con un PC. Il controller funziona a livello logico TTL 0-5V.Tuttavia, la comunicazione seriale USART con il PC funziona su standard RS232 (da -2,5 V a + 2,5 V). Ciò rende difficile trovare un collegamento diretto per comunicare tra loro.
Il microcontrollore AT89C51 è un microcontrollore a 8 bit che appartiene alla famiglia Atmel 8051. Ha 4KB di flash PEROM (memoria di sola lettura programmabile e cancellabile e 128 byte di RAM. Può essere programmato e cancellato troppe volte.
Un 16 × 2 display LCD è un display elettronico, molto comunemente utilizzato in molti dispositivi e circuiti. Questi display sono preferiti rispetto a Display a 7 segmenti .
Il principio di funzionamento del modulo GPS è,trasmette sempre dati seriali sotto forma di frasi. I valori di longitudine e latitudine della località sono contenuti nella frase. Per comunicare oltre USART o UART hai solo bisogno di tre segnali di base: TXD, RXD e GND - in modo da poterti interfacciare UART con microcontrollore 8051 .
L'intenzione principale qui è trovare la posizione esatta del ricevitore GPS in termini di longitudine e latitudine. Il modulo GPS fornisce i dati in uscita nel formato a livello logico RS232. Per convertire il formato RS232 in formato TTL, viene utilizzato un convertitore di linea MAX232. È collegato tra il modulo GPS e il microcontrollore AT89C51. L'interfaccia GPS con lo schema a blocchi della connessione 8051 è mostrata nello schema sopra. I valori della posizione sono stati visualizzati su un LCD che è interfacciato al microcontrollore .
Interfacciamento GPS con diagramma del circuito del microcontrollore:
I componenti del circuito sono microcontrollore AT89C51, modulo GPS, MAX 232 IC , Display LCD, scheda di programmazione, batteria o adattatore 12V DC, cristallo 12MHz. Resistenze, Condensatori.
I collegamenti del circuito dell'interfaccia GPS con il microcontrollore sono i seguenti:
Interfacciamento GPS con diagramma del circuito del microcontrollore
Il MAX232 è per la comunicazione seriale. Il pin3 del ricevitore del modulo GPS è collegato al pin13 R1IN e il pin di uscita del MAX 232 è collegatoall'RxDpin10 del microcontrollore. I pin 1,2 e 3 del microcontrollore AT89C51 sono collegati ai pin di controllo (RS, R / W e EN) del display LCD. I pin dati del display LCD sono collegati alla porta p2 del controller. I valori di longitudine e latitudine vengono visualizzati sul display LCD.
In quanto sopra interfacciamento GPS con microcontrollore circuito, il ricevitore GPS trasmette sempre i dati secondo formati NMEA utilizzando il protocollo RS232. In questo formato NMEA, i valori di longitudine e latitudine della posizione esatta sono disponibili nella frase GPRMC. Questi valori vengono estratti dagli standard NMEA e visualizzati sul display LCD.
Utilizzando il protocollo UART, il controller riceve i dati dal modulo GPS, quindi estrae i valori di longitudine e latitudine dai messaggi ricevuti e infine li visualizza sul display LCD.
Estrazione dei valori di latitudine e longitudine dal formato NMEA:
I primi sei caratteri ricevuti dal modulo GPS vengono confrontati con la stringa GPRMC.Se la stringa corrisponde, è necessario attendere fino a quando non si ottengono due virgole, il carattere specifica se il modulo GPS è attivato o meno. Se il carattere successivo è 'A', il GPS è attivato, altrimenti non è attivato.Di nuovo, devi aspettare fino a quando non ottieni una virgola. I successivi 9 caratteri specificano LATITUDE. Ancora una volta, attendi finché non ottieni due virgole: i 10 caratteri successivi specificano la LONGITUDINE.
Se si desidera controllare i valori LATITUDE e LONGITUDE della posizione esatta senza alcuna codifica, utilizzare il software TRIMBLE STUDIO. Quando si interfaccia un modulo GPS, questo software fornisce direttamente longitudine, latitudine, velocità, ora, altitudine e ora. Fornisce la posizione esatta in Google Maps. Queste informazioni vengono raccolte in un particolare formato di stringa che viene decodificato dal modem GPS. Il modem GPS fornisce i dati di output in un formato stringa chiamato NMEA e di seguito viene spiegata una frase GPS comune.
$ GPGGA, 080146.00,2342.9185, N, 07452.7442, E, 1,06,1.0,440.6M, -41,5, M`` 0000 * 57
- Una stringa inizia sempre con un segno '$'
- GPGGA: dati di correzione del sistema di posizionamento globale
- La virgola (,) specifica la separazione tra due valori
- 080146.00: ora GMT come 08 ore: 01 minuto: 46 secondi: 00 m secondi
- 2342.9185, N: Latitudine 23 gradi: 42 minuti: 9185 secondi Nord
- 07452.7442, E: Longitudine 074 gradi: 52 minuti: 7442 secondi est
- 1: quantità correzione 0 = dati non validi, 1 = dati validi, 2 = correzione DGPS
- 06: numero di satelliti attualmente visualizzati
- 1.0: HDOP
- 440.6, M: Altitudine (altezza sul livello del mare in metri)
- -41,5, M: altezza dei geoidi
- ¬_, dati DGPS
- 0000: Dati DGPS
- * 57: Checksum
Applicazioni di interfacciamento GPS con microcontrollore 8051
La tecnologia GPS è ora presente in tutto, dagli orologi da polso, ai telefoni cellulari ai container, ATM(Cassiere automatiche) e bulldozer. Il GPS aumenta la produttività in un'ampia fascia dell'economia, tra cui costruzione, agricoltura, estrazione mineraria, consegna di pacchi, rilevamento, sistemi bancari emercati finanziari ecc.Alcuni servizi di comunicazione senza fili non può funzionare senza la tecnologia GPS.
Applicazioni di interfacciamento GPS con microcontrollore 8051
Questo sistema viene utilizzato nella gestione della flotta, nella navigazione automobilistica e nella navigazione marittima.
- Viene utilizzato per mappare e tracciare i dispositivi.
- È utilizzato nel posizionamento personale e in molti incorporatosistemaprogetti basati per scoprire la posizione esatta del veicolo o della persona.
- Utilizzando il GPS, è anche possibile eseguire il calcolo accurato dell'ora rispetto al GMT.
- Estrazione dei valori di longitudine e latitudinea partire dalil formato NMEA.
Quindi, si tratta dell'interfaccia GPS con il microcontrollore 8051, è la tecnologia che può essere utilizzata in molti progetti di ingegneria elettronica per scoprire la posizione esatta di un veicolo utilizzando un metodo GPS e altri sistemi di navigazione che operano tramite satelliti e stazioni a terra. Le informazioni sul veicolo possono essere visualizzate su un digitalecarta geograficautilizzando un software. Anche i dati possono essere archiviati e scaricati su un computer dall'unità GPS in una stazione base e successivamente possono essere utilizzati per l'analisi.
