วิธีเชื่อมต่อ GPS กับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051?

จีพีเอส ( ระบบกำหนดตำแหน่งบนโลก ) โมดูลเป็นอุปกรณ์ที่กลายเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในด้านการเฝ้าระวังการติดตามและการใช้งานทางวิทยาศาสตร์ โมดูล GPS ใช้เทคโนโลยีการนำทางด้วยดาวเทียมที่ให้ข้อมูลเวลาและตำแหน่งในทุกสภาพอากาศทุกที่บนโลก จุดประสงค์หลักของระบบ GPS คือการค้นหาตำแหน่งของบุคคลหรือยานพาหนะ เครื่องรับ GPS ระบุตำแหน่งที่แน่นอนของวัตถุในรูปแบบของลองจิจูดและละติจูดและยังให้บริการจับเวลาตำแหน่งและการนำทางที่เชื่อถือได้ให้กับผู้ใช้ทุกที่ทุกเวลาบนโลก

การเชื่อมต่อ GPS กับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051

ระบบ GPS ส่วนใหญ่ใช้ดาวเทียม 24-32 ดวงเพื่อให้ข้อมูลแก่ผู้ใช้ ระบบนี้มีความสำคัญมากสำหรับการนำทางทั่วโลกและมีประโยชน์สำหรับการติดตามการเฝ้าระวังการทำเครื่องหมายทางและแผนที่และอื่น ๆ อีกมากมาย.

แต่ก่อนที่จะไปรู้จักระบบ GPS นี้ขอให้เราทำความเข้าใจเกี่ยวกับการเชื่อมต่อ GPS กับ ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ซึ่งเป็นแอปพลิเคชั่นขนาดเล็กที่ใช้ GPS สามารถทำได้ อธิบายการใช้โมดูล GPS หรือเครื่องรับเพื่อค้นหาลองจิจูดและละติจูดของตำแหน่งข้อมูลที่ได้จากเครื่องรับ GPS จะถูกประมวลผลโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 เพื่อนำค่าออกมาในรูปแบบของลองจิจูดและละติจูด GPS ที่เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 และค่าตำแหน่งจะแสดงบนจอ LCD

การเชื่อมต่อ GPS กับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051:

แผนภาพบล็อกของ GPS เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ดังแสดงด้านล่าง ประกอบด้วยโมดูล GPS ไมโครคอนโทรลเลอร์ MAX 232, 8051 และจอ LCD

แผนภาพบล็อกของการเชื่อมต่อ GPS กับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051

MAX232 เป็นวงจรรวมที่ใช้ในการแปลงระดับตรรกะของทรานซิสเตอร์ (TTL) เป็น RS232 ระดับตรรกะผ่าน การสื่อสารแบบอนุกรมของ ATmelsไมโครคอนโทรลเลอร์ กับพีซี คอนโทรลเลอร์ทำงานที่ระดับลอจิก TTL 0-5V.แต่การสื่อสารแบบอนุกรม USART กับพีซีทำงานบนมาตรฐาน RS232 (-2.5V ถึง + 2.5V) ทำให้ยากต่อการค้นหาลิงก์โดยตรงเพื่อสื่อสารระหว่างกัน

ไมโครคอนโทรลเลอร์ AT89C51 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 บิตที่อยู่ในตระกูล Atmel 8051 มี PEROM แฟลช 4KB (หน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียวที่ตั้งโปรแกรมได้และลบได้และ RAM 128 ไบต์สามารถตั้งโปรแกรมและลบได้หลายครั้งเกินไป

ก 16 × 2 จอ LCD เป็นจอแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งนิยมใช้ในอุปกรณ์และวงจรต่างๆ การแสดงเหล่านี้เป็นที่ต้องการมากกว่า การแสดงผล 7 ส่วน .

หลักการทำงานของโมดูล GPS คือ,มันส่งข้อมูลอนุกรมในรูปแบบของประโยคเสมอ ค่าลองจิจูดและละติจูดของตำแหน่งมีอยู่ในประโยค เพื่อสื่อสารมากกว่า USART หรือ UART คุณต้องการสัญญาณพื้นฐานสามอย่าง: TXD, RXD และ GND - เพื่อให้คุณสามารถเชื่อมต่อได้ UART พร้อมไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 .

จุดประสงค์หลักคือการค้นหาตำแหน่งที่แน่นอนของเครื่องรับ GPS ในแง่ของลองจิจูดและละติจูด โมดูล GPS ให้ข้อมูลเอาต์พุตในรูปแบบระดับลอจิก RS232 ในการแปลงรูปแบบ RS232 เป็นรูปแบบ TTL จะใช้ตัวแปลงสาย MAX232 เชื่อมต่อระหว่างโมดูล GPS และไมโครคอนโทรลเลอร์ AT89C51 การเชื่อมต่อ GPS กับแผนภาพบล็อกการเชื่อมต่อ 8051 แสดงในแผนภาพด้านบน ค่าของสถานที่แสดงบนจอ LCD ซึ่งเป็น เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ .

การเชื่อมต่อ GPS กับแผนภาพวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์:

ส่วนประกอบวงจรคือไมโครคอนโทรลเลอร์ AT89C51, โมดูล GPS, สูงสุด 232 IC , จอ LCD, บอร์ดเขียนโปรแกรม, แบตเตอรี่ 12V DC หรืออะแดปเตอร์, คริสตัล 12MHz ตัวต้านทานตัวเก็บประจุ

การเชื่อมต่อวงจรของอินเทอร์เฟซ GPS กับไมโครคอนโทรลเลอร์มีดังนี้:

การเชื่อมต่อ GPS กับแผนภาพวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์

MAX232 ใช้สำหรับการสื่อสารแบบอนุกรม พินตัวรับ 3 ของโมดูล GPS เชื่อมต่อกับพิน 13 R1IN และต่อขาเอาต์พุตของ MAX 232ไปยัง RxDpin10 ของไมโครคอนโทรลเลอร์ หมุด 1,2 และ 3 ของไมโครคอนโทรลเลอร์ AT89C51 เชื่อมต่อกับพินควบคุม (RS, R / W และ EN) ของจอ LCD พินข้อมูลของจอแสดงผล LCD เชื่อมต่อกับพอร์ต p2 ของคอนโทรลเลอร์ ค่าของลองจิจูดและค่าละติจูดจะแสดงบนจอ LCD

ในข้างต้น เชื่อมต่อ GPS กับไมโครคอนโทรลเลอร์ วงจรเครื่องรับ GPS จะส่งข้อมูลตามรูปแบบ NMEA โดยใช้โปรโตคอล RS232 เสมอ ในรูปแบบ NMEA นี้ค่าลองจิจูดและละติจูดของตำแหน่งที่แน่นอนมีอยู่ในประโยค GPRMC ค่าเหล่านี้ดึงมาจากมาตรฐาน NMEA และแสดงบน LCD

ด้วยการใช้โปรโตคอล UART คอนโทรลเลอร์จะรับข้อมูลจากโมดูล GPS จากนั้นจะดึงค่าของลองจิจูดและละติจูดจากข้อความที่ได้รับในที่สุดก็แสดงบน LCD

การแยกค่าละติจูดและลองจิจูดจากรูปแบบ NMEA:

อักขระหกตัวแรกที่ได้รับจากโมดูล GPS จะถูกเปรียบเทียบกับสตริง GPRMC.หากสตริงตรงกันคุณต้องรอจนกว่าคุณจะได้รับเครื่องหมายจุลภาคสองตัวถัดไปอักขระจะระบุว่าโมดูล GPS เปิดใช้งานหรือไม่ หากอักขระถัดไปคือ 'A' แสดงว่า GPS จะเปิดใช้งานมิฉะนั้นจะไม่เปิดใช้งาน.อีกครั้งคุณต้องรอจนกว่าคุณจะได้รับเครื่องหมายจุลภาค อักขระ 9 ตัวถัดไประบุ LATITUDE รอจนกว่าคุณจะได้เครื่องหมายจุลภาคสองตัว - 10 ตัวอักษรถัดไประบุ LONGITUDE

หากคุณต้องการตรวจสอบค่า LATITUDE และ LONGITUDE ของตำแหน่งที่แน่นอนโดยไม่ต้องเข้ารหัสใด ๆ ให้ใช้ซอฟต์แวร์ TRIMBLE STUDIO เมื่อคุณเชื่อมต่อโมดูล GPS ซอฟต์แวร์นี้จะให้ลองจิจูดละติจูดความเร็วเวลาระดับความสูงและเวลาโดยตรง ให้ตำแหน่งที่แน่นอนใน Google Maps ข้อมูลนี้รวบรวมในรูปแบบสตริงเฉพาะซึ่งถอดรหัสโดยโมเด็ม GPS โมเด็ม GPS ให้ข้อมูลเอาต์พุตในรูปแบบสตริงที่เรียกว่า NMEA และประโยค GPS ทั่วไปจะอธิบายไว้ด้านล่าง

$ GPGGA, 080146.00,2342.9185, N, 07452.7442, E, 1,06,1.0,440.6M, -41.5, M`` 0000 * 57

• สตริงจะขึ้นต้นด้วยเครื่องหมาย '$' เสมอ
• GPGGA: Global Positioning System Fix Data
• ลูกน้ำ (,) ระบุการแยกระหว่างสองค่า
• 080146.00: GMT เวลา 08 ชั่วโมง: 01 นาที: 46 วินาที: 00 นาทีวินาที
• 2342.9185, N: ละติจูด 23 องศา: 42 ลิปดา: 9185 วินาทีเหนือ
• 07452.7442, E: ลองจิจูด 074 องศา: 52 ลิปดา: 7442 วินาทีตะวันออก
• 1: แก้ไขปริมาณ 0 = ข้อมูลไม่ถูกต้อง, 1 = ข้อมูลที่ถูกต้อง, 2 = แก้ไข DGPS
• 06: จำนวนดาวเทียมที่รับชมในปัจจุบัน
• 1.0: HDOP
• 440.6, M: ระดับความสูง (ความสูงเหนือระดับน้ำทะเลเป็นเมตร)
• -41.5, M: ความสูงของ Geoids
• ¬_, ข้อมูล DGPS
• 0000: ข้อมูล DGPS
• * 57: เช็คซัม

การประยุกต์ใช้การเชื่อมต่อ GPS กับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051

ปัจจุบันเทคโนโลยี GPS มีให้บริการตั้งแต่นาฬิกาข้อมือโทรศัพท์มือถือไปจนถึงตู้คอนเทนเนอร์ ATM(เครื่อง Teller อัตโนมัติ) และรถปราบดิน GPS เพิ่มผลผลิตในเศรษฐกิจที่หลากหลายรวมถึงการก่อสร้างการทำฟาร์มการขุดการจัดส่งพัสดุการสำรวจระบบธนาคารและตลาดการเงิน ฯลฯบาง บริการสื่อสารไร้สาย ไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีเทคโนโลยี GPS

การประยุกต์ใช้การเชื่อมต่อ GPS กับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051

ระบบนี้ใช้ในการจัดการยานพาหนะการนำทางรถยนต์และการนำทางทะเล

• ใช้สำหรับการทำแผนที่และติดตามอุปกรณ์
• ใช้ในการวางตำแหน่งส่วนบุคคลและในหลาย ๆ ฝังระบบโครงการตาม เพื่อค้นหาตำแหน่งที่แน่นอนของยานพาหนะหรือบุคคล
• ด้วยการใช้ GPS การคำนวณเวลาที่แม่นยำเกี่ยวกับ GMT สามารถทำได้
• การขุดค่าลองจิจูดและละติจูดจากรูปแบบ NMEA

ดังนั้นนี่คือทั้งหมดที่เกี่ยวกับการเชื่อมต่อ GPS กับไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่สามารถใช้ได้ในหลาย ๆ โครงการวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อค้นหาตำแหน่งที่แน่นอนของยานพาหนะโดยใช้วิธี GPS และระบบนำทางอื่น ๆ ที่ทำงานผ่านดาวเทียมและสถานีบนพื้นดิน ข้อมูลยานพาหนะสามารถดูได้บนดิจิทัลแผนที่โดยใช้ซอฟต์แวร์ แม้แต่ข้อมูลยังสามารถจัดเก็บและดาวน์โหลดไปยังคอมพิวเตอร์จากหน่วย GPS ที่สถานีฐานและสามารถใช้ในการวิเคราะห์ได้ในภายหลัง