Hoe kan ik GPS koppelen aan 8051 Microcontroller?

GPS ( Global Positioning System ) module is een apparaat dat een efficiënte tool is geworden op het gebied van surveillance, tracking en wetenschappelijk gebruik. De GPS-module is gebaseerd op satellietnavigatietechnologie die informatie geeft over tijd en locatie in alle weersomstandigheden overal ter wereld. Het belangrijkste doel van het GPS-systeem is om de locatie van een persoon of voertuig te achterhalen. Een GPS-ontvanger biedt een exacte locatie van een object in termen van lengte- en breedtegraad en biedt ook timingservices, positionering en betrouwbare navigatie aan de gebruikers overal en altijd op aarde.

GPS-interface met 8051 Microcontroller

Het GPS-systeem gebruikt voornamelijk 24-32 satellieten om de gegevens aan de gebruikers te verstrekken. Dit systeem is erg belangrijk geworden voor wereldwijde navigatie en is nuttig voor tracking, bewaking, weg- en kaartmarkering en nog veel meer​

Maar laten we, voordat we dit GPS-systeem leren kennen, een idee krijgen over hoe GPS in verbinding staat met het 8051 microcontroller wat een kleine applicatie is op basis van GPS, kan worden gedaan. Het beschrijft het gebruik van een GPS-module of -ontvanger om de lengte- en breedtegraad van zijn locatie te vinden. De gegevens die worden verkregen van de GPS-ontvanger worden verwerkt door de 8051-microcontroller om zijn waarden in de vorm van lengte- en breedtegraad te bepalen. De GPS-interface met 8051-microcontroller en de locatiewaarden worden weergegeven op een LCD-scherm.

GPS-interface met 8051-microcontroller:

Het blokschema van GPS interfacing met 8051 microcontroller wordt hieronder weergegeven. Het bestaat uit GPS-modules, MAX 232, 8051 microcontroller en een LCD-scherm.

Blokschema van GPS-interface met 8051 Microcontroller

De MAX232 is een geïntegreerd circuit dat wordt gebruikt om de transistorlogica-niveaus (TTL) naar te converteren RS232 logische niveaus door seriële communicatie van ATmelsmicrocontrollers met een pc. De controller werkt op TTL-logisch niveau 0-5V​Maar de seriële communicatie USART met pc werkt op RS232-standaarden (-2,5V tot + 2,5V). Dit maakt het moeilijk om een ​​directe link te vinden om met elkaar te communiceren.

De AT89C51-microcontroller is een 8-bits microcontroller die tot de Atmel 8051-familie behoort. Het heeft 4KB flash PEROM (programmeerbaar en wisbaar alleen-lezen geheugen en 128 bytes RAM. Het kan te vaak worden geprogrammeerd en gewist.

Een 16 × 2 LCD scherm is een elektronisch display dat zeer vaak wordt gebruikt in veel apparaten en circuits. Deze displays hebben de voorkeur boven 7-segment displays ​

Het werkingsprincipe van de GPS-module is​het verzendt altijd seriële gegevens in de vorm van zinnen. De lengte- en breedtegraadwaarden van de locatie staan ​​in de zin. Om over te communiceren USART of UART je hebt slechts drie basissignalen nodig: TXD, RXD en GND - zodat je kunt communiceren UART met 8051 microcontroller ​

De belangrijkste bedoeling hier is om de exacte locatie van de GPS-ontvanger te vinden in termen van lengte- en breedtegraad. De GPS-module geeft de uitvoergegevens weer in RS232-indeling op logisch niveau. Om het RS232-formaat naar het TTL-formaat te converteren, wordt een line-converter MAX232 gebruikt. Het is verbonden tussen GPS-module en AT89C51-microcontroller. De GPS-interface met het 8051-verbindingsblokschema wordt weergegeven in het bovenstaande diagram. De waarden van de locatie zijn weergegeven op een LCD gekoppeld aan de microcontroller ​

GPS-interface met schakelschema van microcontroller:

Circuitcomponenten zijn AT89C51-microcontroller, GPS-module, MAX 232 IC , LCD-scherm, programmeerbord, 12V DC-batterij of adapter, 12MHz Crystal. Weerstanden, condensatoren.

De circuitverbindingen van de GPS-interface met microcontroller zijn als volgt:

GPS-interface met schakelschema van microcontroller

De MAX232 is voor de seriële communicatie. De ontvangerpin3 van de GPS-module is verbonden met pin13 R1IN en de outputpin van MAX 232 is verbondennaar de RxDpin10 van de microcontroller. Pinnen 1,2 en 3 van microcontroller AT89C51 zijn verbonden met de controlepennen (RS, R / W en EN) van het LCD-scherm. De datapinnen van het LCD-scherm zijn verbonden met poort p2 van de controller. De waarden van de lengte- en breedtegraadwaarden worden weergegeven op het LCD-scherm.

In bovenstaande interfacing GPS met microcontroller circuit, verzendt de GPS-ontvanger de gegevens altijd volgens NMEA-formaten met behulp van protocol RS232. In dit NMEA-formaat zijn de lengte- en breedtegraadwaarden van de exacte locatie beschikbaar in GPRMC-zin. Deze waarden worden uit NMEA-standaarden gehaald en op het LCD-scherm weergegeven.

Door het UART-protocol te gebruiken, ontvangt de controller de gegevens van de GPS-module en haalt hij de waarden voor lengte- en breedtegraad uit de ontvangen berichten en geeft ze uiteindelijk weer op het LCD-scherm.

Extractie van breedte- en lengtegraadwaarden uit NMEA-formaat:

De eerste zes tekens die van de GPS-module zijn ontvangen, worden vergeleken met de GPRMC-string​Als de string overeenkomt, moet je wachten tot je twee komma's krijgt, het karakter geeft aan of de GPS-module is geactiveerd of niet. Als het volgende teken ‘A’ is, wordt de GPS geactiveerd, anders wordt deze niet geactiveerd​Nogmaals, je moet wachten tot je een komma krijgt. De volgende 9 tekens specificeren de LATITUDE. Wacht nogmaals tot je twee komma's krijgt - de volgende 10 tekens specificeren de LONGITUDE.

Als u de LATITUDE- en LONGITUDE-waarden van de exacte locatie wilt controleren zonder enige codering, gebruik dan de TRIMBLE STUDIO-software. Wanneer u een GPS-module koppelt, geeft deze software direct lengtegraad, breedtegraad, snelheid, tijd, hoogte en tijd weer. Het biedt de exacte locatie in Google Maps. Deze informatie wordt verzameld in een bepaald stringformaat dat wordt gedecodeerd door de GPS-modem. Het GPS-modem geeft de uitvoergegevens weer in een stringformaat dat NMEA wordt genoemd en een algemene GPS-zin wordt hieronder uitgelegd.

$ GPGGA, 080146.00,2342.9185, N, 07452.7442, E, 1,06,1.0,440.6M, -41,5, M`` 0000 * 57

• Een string begint altijd met een teken ‘$’
• GPGGA: Global Positioning System Fix-gegevens
• Komma (,) specificeert de scheiding tussen twee waarden
• 080146.00: GMT-tijd als 08 uur: 01 minuut: 46 seconden: 00 m seconden
• 2342.9185, N: Breedtegraad 23 graden: 42 minuten: 9185 seconden Noord
• 07452.7442, E: Lengtegraad 074 graden: 52 minuten: 7442 seconden Oost
• 1: Aantal reparaties 0 = ongeldige gegevens, 1 = geldige gegevens, 2 = DGPS-fix
• 06: Aantal satellieten dat momenteel wordt bekeken
• 1.0: HDOP
• 440.6, M: Altitude (hoogte boven zeeniveau in meter)
• -41,5, M: hoogte Geoids
• ¬_, DGPS-gegevens
• 0000: DGPS-gegevens
• * 57: Checksum

Toepassingen van het koppelen van GPS met 8051 Microcontroller

GPS-technologie zit nu in alles, variërend van polshorloges, mobiele telefoons tot zeecontainers, Geldautomaat​Automatische telmachines) en bulldozers. GPS verhoogt de productiviteit over een breed deel van de economie, waaronder bouw, landbouw, mijnbouw, pakketbezorging, landmeetkunde, banksystemen enfinanciële markten etc.Sommige draadloze communicatiediensten kan niet werken zonder GPS-technologie.

Toepassingen van het koppelen van GPS met 8051 Microcontroller

Dit systeem wordt gebruikt bij wagenparkbeheer, autonavigatie en maritieme navigatie.

• Het wordt gebruikt voor het in kaart brengen en volgen van de apparaten.
• Het wordt gebruikt bij persoonlijke positionering en in veel ingebedsysteemgebaseerde projecten om de exacte locatie van het voertuig of de persoon te achterhalen.
• Door GPS te gebruiken, kan ook de nauwkeurige tijdberekening met betrekking tot GMT worden gedaan.
• Mijnbouw van lengte- en breedtegraadwaardenvanhet NMEA-formaat.

Dit gaat dus allemaal over de GPS-interface met de 8051-microcontroller, het is de technologie die in velen kan worden gebruikt elektronische engineering projecten om de exacte locatie van een voertuig te achterhalen met behulp van een methode GPS en andere navigatiesystemen die werken via satellieten en grondstations. De voertuiginformatie kan digitaal worden bekekenkaartdoor software te gebruiken. Zelfs gegevens kunnen worden opgeslagen en gedownload naar een computer vanaf de GPS-eenheid op een basisstation, en later kunnen ze worden gebruikt voor analyse.