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本帖最后由 BillScot2 于 2020-2-5 13:19 编辑
; p8 O' b* B, r( {" U. Z. j2 ?* T: v1 D0 {/ g- X2 x
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6 w/ l/ U1 N3 }( m7 p; f# v
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
$ j8 i1 T- `, n7 B* L/ E5 a/ R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
4 s2 \5 k" l8 D0 ~/ e! ~7 o* J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。1 w3 {: i/ p' V/ v$ W5 p
, b4 e" D; l& b) I0 N7 J
关键词:计算机应用; GPS 接收机;设计;单片机;串口通讯; OEM板8 E! X& v% {& D' Y7 D
. V! C6 P( U8 E) |! b( _9 n' r
0前言/ U6 Q5 U1 F- W. v
在精细农业技术体系中，定位技术起到十分关
: w8 p8 g2 i0 Q$ k! ^键的作用。由于精细农业是研究农田中小区的差异1 `! A }2 Y7 {& }/ K
性,所以应使用定位技术引导信息采集和田间作业。
4 v$ i( r. a5 c3 Y1 a在目前精细农业的研究实验中，定位系统一般选用
( j% b& Y$ X0 Q/ Q% d; a4 y基于卫星的全球定位系统。% E5 V1 v o3 }3 B3 ~1 v
现在用于定位的GPS接受机，在其性能上有了
3 t0 y Z( S+ N6 G/ P$ e2 d( o很大的提高，能够满足在精细农业中的定位以及实
# w2 K% D0 |& A施小区域变量耕作的要求，如美国天宝公司7 R4 P' e7 M& z) W6 X
(Trimble)的系列化产品一亚米级信标导航差分
% R8 b- Z$ u4 y( C. k9 b( _+ |AgGPS122，AgGPS124， AgGPS132，载波相位技术的; F/ D5 ~& L! `7 e/ L
AgGPS214以及GPS车载计算机系统AgGPS170等。7 A0 s" y7 P- U& N$ U4 i" n
目前，尽管大多的GPS接收板生产厂家都形成; G& i; ^6 l! @5 q( a* l% |2 P
了自己的系列产品，但是总的来看，其价位还是普
2 H) U: P, [; U+ F* n遍偏高，用于农业作业中，其功能也得不到充分发
! O% q$ z. K q1 p3 ~挥。鉴于此现状，并结合西北农林科技大学机械与
2 K/ S" u2 v7 e6 i& Z电子工程学院智能化旱作节水机具课题的研究，设. I7 i3 O$ x3 i2 p" y' ~+ P# ^
计了一种既经济实用又能满足现代农业要求的GPS6 }1 G8 f2 _$ |- H' N
接收机。: e" R1 W9 c* N Z2 x6 @) f
1硬件设计
9 f+ C% A; I% \. G* u6 U; P系统采用51单片机为处理器，以4X4的控制
5 |7 G8 O+ ]: T键盘和液晶显示作为人机对话接口，设计了看门狗
* K" K9 \0 \/ e# c电路。系统框图如图1所示。
* W; u l5 T) z9 p9 ?* L1 H1.1 单片机: g2 ~' h2 Y) r
单片机是整个系统的核心。采用MCS-51 系列
; T4 L& n+ F5 k8 w0 B( g- Y( ?单片机，虽然信号处理和计算的功能相对差些，但/ F- |6 x) ^+ W9 h
其结构简单、体积小、性价比高、可靠性高、功耗+ E' `$ q3 T4 Q! W
小及应用范围广，适合于小型化作业。因此，笔者
6 E8 X, C4 Z3 \ ]/ D选择了ATMEL公司的AT89C51单片机作为微控制器。
# n3 ?* ]7 {, v; ~5 ]5 ^5 _& `1.2 GPS 0EM板
8 D6 b( ~' Y/ z+ x- \! ^; b: w( ]3 E机具在田间运作是以农田空间定位为基础的。
9 s# a7 x, [( c0 V在指导农机作业时，根据GPS接收机获取的定位信" o6 d8 l( ]3 C0 f
息来确定机具当前对应于处方图中属性信息分布图
( o2 V( R+ r' T& |1 d+ J) k. d上的精确位置，从而提取出该位置的属性信息。
$ a- H; U. [, R8 @1 T本设计采用了美国ROCKWELL 公司的Jupiter
' A) h% @$ o/ B1 D* bGPS 0EM接收板，接收板有两个串口，主串口传送
5 ~6 s" J/ a, x3 E& H, }" X& \; S! @' _定位数据，辅助串口接收RTCM SC-104 差分数据信
0 u. q! i7 T0 x$ \/ A号。接口电平为TTL电平，通信协议为9600bps,
0 i9 q+ z2 g& S0 ?" Y1 C+ |9 y. ~无校验位，8个数据位，1个停止位。5 ^# Q5 o; E+ Q: [% b
根据GPS OEM的接口特性，NMEA 消息格式，主
Q3 J m$ K: F" H% G# M7 ^* i串口输出默认NMEA消息集合。按存储在ROM中的默4 c5 }/ M5 u) b3 s( [; J4 {
认值进行初始化，无动态差分，采用三线制串口通, H5 u# c% P7 B" b
信和单片机串口相连(1.2。电路原理图如图2所示。
5 _' b1 F$ }0 w' j* D' m接收数据格式如下: $GPRMC ,0301 12 ,A ,3417.4877,1 ~3 m4 ], |: i# |
N, 10804. 2278, E, 0.000, 0.0, 141205, 2.2, W*69。
9 q- W- k1 s, m* {; F# f# [从上述语句中提取需要的信息: 030112和& k3 q4 s1 n" f/ w; q& ~
141205代表时间，前者加8h后才是北京时间;后
" {7 w I- r9 E3 W+ A3 o3 e5 O者为日期，即05年12月14日上午11时01分12
7 q# Y$ r0 P. q2 Y* p D秒;北纬34 17'4877"，东经108 04'2278";坐标是
6 I g- S' C. N5 o ^
% l) h( O; c3 O3 m
8 s v$ K: [ _) u1 R! J* @! F
, D8 ?& I, R7 ^, z& f! O' B, G附加下载：5 c/ L \0 O2 Q/ Z
, M* l1 W- l. p+ Y, k0 {. o |
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发表于 2020-2-5 13:17
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