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本帖最后由 BillScot2 于 2020-2-5 13:19 编辑
; y$ ~5 F9 t; }9 _( l+ \$ a6 ~+ C
, i9 w) z/ ~9 ]6 V摘要:利用单片机和0EM板二次设计了一种成本低又能满足性能使用要求的经济型GPS接收机。系统硬
+ ^& Q7 I% Y! ^件是以Intel 8051 单片机为核心，采用Jupiter-TM GPS接收板二次开发、键盘、液晶显示器、RS-232 电
P4 H* G" g, h3 Y. b缆及其它外围器件开发设计的;应用汇编语言实现了GPS信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等。经
v, ]3 m8 V; c5 h& m( H实验证明:该接收机单点无差分定位精度低，但比一-般的手持机精度要高，需要进一步研究如何提高精度。
' [% S% o: M# C7 w: B7 J. a2 v/ G! N) p% a& i \" t7 s
关键词:计算机应用; GPS 接收机;设计;单片机;串口通讯; OEM板
+ N7 W( ]. O" {3 g- D9 }! G% u$ n* t. F3 p) K# o
0前言) C6 M$ I+ c/ X2 x
在精细农业技术体系中，定位技术起到十分关
' r3 {2 N1 G4 t g% w键的作用。由于精细农业是研究农田中小区的差异
, E# q( \; S9 `8 }) S) F性,所以应使用定位技术引导信息采集和田间作业。1 S3 h, [9 }) W! G- X2 Z% Z
在目前精细农业的研究实验中，定位系统一般选用# y. j2 v w* t& H+ b% `7 k
基于卫星的全球定位系统。
* L4 V0 o. Q1 c7 k现在用于定位的GPS接受机，在其性能上有了
! m4 U; J( Z, `8 p' T6 t8 P很大的提高，能够满足在精细农业中的定位以及实' {8 v; P4 s9 [4 N. Z9 J7 K% g
施小区域变量耕作的要求，如美国天宝公司; }+ Q. ~& E" ?1 g
(Trimble)的系列化产品一亚米级信标导航差分
* w. X, B# N* Y2 B( \5 P0 bAgGPS122，AgGPS124， AgGPS132，载波相位技术的+ C! @& M9 ^% b9 ^9 X e) A
AgGPS214以及GPS车载计算机系统AgGPS170等。% q/ N" {4 r2 L
目前，尽管大多的GPS接收板生产厂家都形成
- n. K" g# [& L0 |3 i6 O了自己的系列产品，但是总的来看，其价位还是普
4 n" r! v% H8 L% Q8 Y; |) R$ e3 p遍偏高，用于农业作业中，其功能也得不到充分发
1 q, ]8 z7 m* \' n- a挥。鉴于此现状，并结合西北农林科技大学机械与
0 u* n3 J, K9 A2 v% v3 V电子工程学院智能化旱作节水机具课题的研究，设% Y* ^7 M; d+ [* k# x, _. t( M
计了一种既经济实用又能满足现代农业要求的GPS
6 K( A) g! ?! Q; V接收机。9 O8 K, Z6 ^% \" c9 n
1硬件设计' U3 S; c' m- f s. q% j
系统采用51单片机为处理器，以4X4的控制7 }6 q& x6 X4 e. w1 o0 j- b. w
键盘和液晶显示作为人机对话接口，设计了看门狗
* U" h9 {& Q, k" m5 P, T& L, X f电路。系统框图如图1所示。2 D0 @; Y( b% h
1.1 单片机
) E; i7 s* R6 f. Z2 M* G单片机是整个系统的核心。采用MCS-51 系列( W- a, W* W& ^ k3 }, d* I. U5 y G
单片机，虽然信号处理和计算的功能相对差些，但
( E. |1 o/ N2 @1 {$ `7 L+ A其结构简单、体积小、性价比高、可靠性高、功耗2 R3 h- C% m% y1 g8 G
小及应用范围广，适合于小型化作业。因此，笔者
& ~2 }: d$ {2 O5 O2 m* B: ~选择了ATMEL公司的AT89C51单片机作为微控制器。
" Y# ?' R3 n* A1 b# B1.2 GPS 0EM板 Z3 F( T7 F0 V% A! D. D+ n
机具在田间运作是以农田空间定位为基础的。: @# `3 g- b$ c6 x8 C
在指导农机作业时，根据GPS接收机获取的定位信
. {) o% ^0 S) D& b% j" p息来确定机具当前对应于处方图中属性信息分布图
% Q9 N& Y0 T3 A' {- I- }9 G4 |& p5 P上的精确位置，从而提取出该位置的属性信息。) n- a; ~; Z+ L ?; l* H
本设计采用了美国ROCKWELL 公司的Jupiter
9 x- X5 N. w% f* jGPS 0EM接收板，接收板有两个串口，主串口传送
5 @) y% J: h0 _5 X' x- @1 S/ d5 K定位数据，辅助串口接收RTCM SC-104 差分数据信9 v* P( \: [1 G A9 |5 H. l: g; D$ {! A
号。接口电平为TTL电平，通信协议为9600bps,/ i$ E |$ c6 K) Q
无校验位，8个数据位，1个停止位。
; w; q* I- e0 Z4 B! `根据GPS OEM的接口特性，NMEA 消息格式，主
: m+ B2 g( ?0 X d1 `- n7 a: ^- ^' c串口输出默认NMEA消息集合。按存储在ROM中的默
$ K. Y. l) d3 m# H( K* H0 ]+ Z认值进行初始化，无动态差分，采用三线制串口通
, E. Y) B' d7 O' i& P信和单片机串口相连(1.2。电路原理图如图2所示。+ W& x+ E6 G- [1 D6 H9 e& K4 ^
接收数据格式如下: $GPRMC ,0301 12 ,A ,3417.4877,4 M) q5 k/ b; w
N, 10804. 2278, E, 0.000, 0.0, 141205, 2.2, W*69。; V& G" E' M( [' U
从上述语句中提取需要的信息: 030112和9 ]% d& _. u: O
141205代表时间，前者加8h后才是北京时间;后
5 L1 E; n. R' @. b: Q8 H者为日期，即05年12月14日上午11时01分12
4 A5 h; E$ R: U1 [2 g" N7 ~* M6 t4 {+ Z秒;北纬34 17'4877"，东经108 04'2278";坐标是+ F# u- n: [/ T \2 u; g
/ {- u- ?' [. P
- V/ w9 S8 U; K1 l0 X; Y& E( U0 C
, D. p# k( P) h0 {附加下载：3 k, i6 ?% k6 d) F, o* C5 I: e1 @
3 x' M& ~: Y( R5 O E |
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发表于 2020-2-5 13:17
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