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本帖最后由 BillScot2 于 2020-2-5 13:19 编辑 ! `$ T& Y; j8 s! B B' T
3 U; R6 Q( @, S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( U; ]- {& s& T7 j% n0 s( K
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/ r$ Q( V2 d2 c- ]0 v& a6 \9 _1 W0 k
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
U: ?* |4 V* E7 }) k4 N. D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* N3 y# J: ^' L/ A1 u4 I: T
, W1 ]( V0 W4 z1 h8 x7 w; d n) H
关键词:计算机应用; GPS 接收机;设计;单片机;串口通讯; OEM板0 z# _4 T0 E' @' k1 w
1 |. `. c9 D6 C. G8 P/ Y" g
0前言% y4 I9 a* v* B4 L* B$ b
在精细农业技术体系中，定位技术起到十分关
# {7 U5 n0 `1 v7 p6 I3 U* T3 C键的作用。由于精细农业是研究农田中小区的差异
+ q& u; ^2 K& O+ N& y r性,所以应使用定位技术引导信息采集和田间作业。
' |5 I2 h; B$ R. E9 {2 }在目前精细农业的研究实验中，定位系统一般选用8 U2 m+ L: @) |9 M m. ]; n; e
基于卫星的全球定位系统。/ u1 b; @2 S z6 d' ?% M
现在用于定位的GPS接受机，在其性能上有了; P& C2 v/ P3 V
很大的提高，能够满足在精细农业中的定位以及实. _! h C+ G+ X" L
施小区域变量耕作的要求，如美国天宝公司& @) N9 ^/ y( Q# g+ z# i
(Trimble)的系列化产品一亚米级信标导航差分8 Y3 t5 a* h# g# V" Y
AgGPS122，AgGPS124， AgGPS132，载波相位技术的; z: w3 Y6 [* r$ s, W
AgGPS214以及GPS车载计算机系统AgGPS170等。$ @/ X/ [. r' W; j; o
目前，尽管大多的GPS接收板生产厂家都形成' Q4 b! ^4 F" k! a& w/ g' C
了自己的系列产品，但是总的来看，其价位还是普: ~. b* ^3 G# f! ^
遍偏高，用于农业作业中，其功能也得不到充分发% l% H/ T; a8 n: s4 y3 s
挥。鉴于此现状，并结合西北农林科技大学机械与
5 s3 @$ D3 [7 \电子工程学院智能化旱作节水机具课题的研究，设
( ?5 q0 G. Z9 L) O( j- ]+ S计了一种既经济实用又能满足现代农业要求的GPS' h5 Z6 h5 o9 j
接收机。
) p" ?2 R4 p- K% _" V( n1硬件设计, m3 B8 K5 B+ m* i2 g" M- }) M
系统采用51单片机为处理器，以4X4的控制! o/ I: o/ k3 S7 A* V5 k1 c
键盘和液晶显示作为人机对话接口，设计了看门狗
$ A- w8 l/ d- k电路。系统框图如图1所示。
' A1 R3 l) h# z2 f! v: J1.1 单片机
- D( O- {0 q; u; P9 [, L$ p( D单片机是整个系统的核心。采用MCS-51 系列; N% f' ^3 G# T2 B4 A, t
单片机，虽然信号处理和计算的功能相对差些，但
9 K/ [. O9 ~5 p+ g. N3 _9 y其结构简单、体积小、性价比高、可靠性高、功耗
8 r0 A/ H, S0 l7 c% |/ u) i小及应用范围广，适合于小型化作业。因此，笔者* {9 ?% z% O B/ O* U- f) Z
选择了ATMEL公司的AT89C51单片机作为微控制器。
3 L4 ?# x$ N7 Q( l8 y" c$ i2 H1.2 GPS 0EM板
+ J" p8 U" G5 y机具在田间运作是以农田空间定位为基础的。( ]1 T) t4 ?- r2 ?( p( K- o' V
在指导农机作业时，根据GPS接收机获取的定位信
( m) s) X& y" ~8 J息来确定机具当前对应于处方图中属性信息分布图
% i+ O' y$ m0 n& ^上的精确位置，从而提取出该位置的属性信息。4 f- q3 O) U! H9 E
本设计采用了美国ROCKWELL 公司的Jupiter$ e, j& o) ]; O1 E. A- E5 ]8 u% P+ }
GPS 0EM接收板，接收板有两个串口，主串口传送
2 d6 E& s% D6 e) ?# Y/ n定位数据，辅助串口接收RTCM SC-104 差分数据信( ^$ b5 d$ _) I% D+ i* I
号。接口电平为TTL电平，通信协议为9600bps,
5 B9 a+ ~7 q1 x ~无校验位，8个数据位，1个停止位。/ P/ ?. h. m. \) ^6 d
根据GPS OEM的接口特性，NMEA 消息格式，主
3 P* z5 A% @6 W } U+ v" s串口输出默认NMEA消息集合。按存储在ROM中的默
1 V. ]3 }) i# |) V, u; }认值进行初始化，无动态差分，采用三线制串口通
1 K9 a* D+ s' D4 n- \信和单片机串口相连(1.2。电路原理图如图2所示。
( E: ^9 g+ [6 G, f/ V! r6 ?; f接收数据格式如下: $GPRMC ,0301 12 ,A ,3417.4877,
! P3 `& L% S4 j( X A. ^3 vN, 10804. 2278, E, 0.000, 0.0, 141205, 2.2, W*69。3 R- O/ ]+ y6 C Q
从上述语句中提取需要的信息: 030112和
& e( P- {" b$ T" A/ h: F141205代表时间，前者加8h后才是北京时间;后
# x/ s7 D5 {( s, c+ t2 z者为日期，即05年12月14日上午11时01分12
$ F) h) a) ^' o/ K3 R; k秒;北纬34 17'4877"，东经108 04'2278";坐标是
6 f8 I, G( ^# s y4 u9 f
: a8 U" y- k" ?+ ~8 `' Y/ b
9 n, g) _# R) E! i0 R* q" `0 o
7 O2 L; n1 C7 g' Z1 H附加下载：9 H, {0 |8 y. M9 _) T
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发表于 2020-2-5 13:17
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