GPS ( Hệ thống định vị toàn cầu ) mô-đun là một thiết bị đã trở thành một công cụ hiệu quả trong lĩnh vực giám sát, theo dõi và sử dụng khoa học. Mô-đun GPS dựa trên công nghệ định vị vệ tinh cung cấp thông tin về thời gian và vị trí trong mọi điều kiện thời tiết ở mọi nơi trên trái đất. Mục đích chính của hệ thống GPS là tìm ra vị trí của người hoặc phương tiện. Máy thu GPS cung cấp vị trí chính xác của một đối tượng về kinh độ và vĩ độ, đồng thời cung cấp dịch vụ định thời gian, định vị và điều hướng đáng tin cậy cho người dùng ở bất kỳ đâu và bất kỳ lúc nào trên trái đất.

Giao diện GPS với Vi điều khiển 8051

Hệ thống GPS chủ yếu sử dụng 24-32 vệ tinh để cung cấp dữ liệu cho người dùng. Hệ thống này đã trở nên rất quan trọng đối với việc điều hướng trên toàn thế giới và nó rất hữu ích cho việc theo dõi, giám sát, đánh dấu đường đi và bản đồ, v.v..

Nhưng trước khi tìm hiểu về hệ thống GPS này, chúng ta hãy tìm hiểu về cách GPS giao tiếp với Vi điều khiển 8051 mà là một ứng dụng nhỏ dựa trên GPS, có thể được thực hiện. Nó mô tả việc sử dụng mô-đun hoặc bộ thu GPS để tìm kinh độ và vĩ độ của vị trí của nó. Dữ liệu thu được từ bộ thu GPS được xử lý bởi vi điều khiển 8051 để lấy ra các giá trị của nó dưới dạng kinh độ và vĩ độ. Giao tiếp GPS với bộ vi điều khiển 8051 và các giá trị vị trí được hiển thị trên màn hình LCD.

Giao diện GPS với Vi điều khiển 8051:

Sơ đồ khối của GPS giao tiếp với vi điều khiển 8051 được hiển thị bên dưới. Nó bao gồm các mô-đun GPS, MAX 232, bộ vi điều khiển 8051 và một màn hình LCD.

Sơ đồ khối của Giao diện GPS với Vi điều khiển 8051

MAX232 là một mạch tích hợp được sử dụng để chuyển đổi mức logic bóng bán dẫn (TTL) thành RS232 mức logic thông qua giao tiếp nối tiếp của ATmelsvi điều khiển với PC. Bộ điều khiển hoạt động ở mức logic TTL 0-5V.Tuy nhiên, giao tiếp nối tiếp USART với PC hoạt động trên tiêu chuẩn RS232 (-2,5V đến + 2,5V). Điều này gây khó khăn cho việc tìm kiếm một liên kết trực tiếp để giao tiếp với nhau.

Vi điều khiển AT89C51 là một vi điều khiển 8-bit thuộc họ Atmel 8051. Nó có 4KB flash PEROM (bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình và xóa được & 128 byte RAM. Nó có thể được lập trình và xóa quá nhiều lần.

A 16 × 2 Màn hình LCD là một màn hình điện tử, được sử dụng rất phổ biến trong nhiều thiết bị và mạch điện. Những màn hình này được ưu tiên hơn Màn hình 7 đoạn .

Nguyên tắc làm việc của mô-đun GPS là,nó luôn truyền dữ liệu nối tiếp dưới dạng câu. Các giá trị kinh độ và vĩ độ của vị trí được chứa trong câu. Để giao tiếp USART hoặc UART bạn chỉ cần ba tín hiệu cơ bản: TXD, RXD và GND - Để bạn có thể giao tiếp UART với vi điều khiển 8051 .

Mục đích chính ở đây là tìm vị trí chính xác của máy thu GPS về kinh độ và vĩ độ. Mô-đun GPS cung cấp dữ liệu đầu ra ở định dạng mức logic RS232. Để chuyển đổi định dạng RS232 sang định dạng TTL, một bộ chuyển đổi dòng MAX232 được sử dụng. Nó được kết nối giữa mô-đun GPS và vi điều khiển AT89C51. Giao tiếp GPS với sơ đồ khối kết nối 8051 được thể hiện trong sơ đồ trên. Các giá trị của vị trí đã được hiển thị trên màn hình LCD giao diện với bộ vi điều khiển .

Giao diện GPS với Sơ đồ mạch vi điều khiển:

Thành phần mạch là vi điều khiển AT89C51, mô-đun GPS, IC MAX 232 , Màn hình LCD, bảng lập trình, pin DC 12V hoặc bộ chuyển đổi, Pha lê 12MHz. Điện trở, Tụ điện.

Các kết nối mạch của giao diện GPS với vi điều khiển như sau:

Giao diện GPS với Sơ đồ mạch vi điều khiển

MAX232 dành cho giao tiếp nối tiếp. Chân thu 3 của mô-đun GPS được kết nối với chân 13 R1IN và chân đầu ra của MAX 232 được kết nốiđến RxDchân10 của vi điều khiển. Các chân 1,2 và 3 của vi điều khiển AT89C51 được kết nối với các chân điều khiển (RS, R / W và EN) của màn hình LCD. Các chân dữ liệu của màn hình LCD được kết nối với cổng p2 của bộ điều khiển. Giá trị kinh độ và vĩ độ được hiển thị trên màn hình LCD.

Ở trên giao tiếp GPS với vi điều khiển mạch, bộ thu GPS luôn truyền dữ liệu theo định dạng NMEA sử dụng giao thức RS232. Ở định dạng NMEA này, các giá trị kinh độ và vĩ độ của vị trí chính xác có sẵn trong câu GPRMC. Các giá trị này được trích xuất từ tiêu chuẩn NMEA và hiển thị trên màn hình LCD.

Bằng cách sử dụng giao thức UART, bộ điều khiển nhận dữ liệu từ mô-đun GPS, sau đó nó trích xuất các giá trị kinh độ và vĩ độ từ các thông báo nhận được cuối cùng hiển thị chúng trên màn hình LCD.

Trích xuất giá trị vĩ độ và kinh độ từ định dạng NMEA:

Sáu ký tự nhận được đầu tiên từ mô-đun GPS được so sánh với chuỗi GPRMC.Nếu chuỗi được khớp, thì bạn cần đợi cho đến khi bạn sẽ nhận được hai dấu phẩy tiếp theo, ký tự chỉ định xem mô-đun GPS có được kích hoạt hay không. Nếu ký tự tiếp theo là ‘A’, thì GPS được kích hoạt, nếu không thì nó không được kích hoạt.Một lần nữa, bạn phải đợi cho đến khi nhận được dấu phẩy. 9 ký tự tiếp theo chỉ định LATITUDE. Một lần nữa, hãy đợi cho đến khi bạn nhận được hai dấu phẩy- 10 ký tự tiếp theo chỉ định LONGITUDE.

Nếu bạn muốn kiểm tra các giá trị LATITUDE và LONGITUDE của vị trí chính xác mà không cần mã hóa, hãy sử dụng phần mềm TRIMBLE STUDIO. Khi bạn giao diện một mô-đun GPS, phần mềm này sẽ trực tiếp cung cấp kinh độ, vĩ độ, tốc độ, thời gian, độ cao và thời gian. Nó cung cấp vị trí chính xác trong bản đồ google. Thông tin này được thu thập theo một định dạng chuỗi cụ thể được giải mã bởi modem GPS. Modem GPS cung cấp dữ liệu đầu ra ở định dạng chuỗi được gọi là NMEA và một câu GPS phổ biến được giải thích bên dưới.

$ GPGGA, 080146.00,2342.9185, N, 07452.7442, E, 1,06,1.0,440,6M, -41,5, M ,, 0000 * 57

Một chuỗi luôn bắt đầu bằng dấu ‘$’
GPGGA: Dữ liệu sửa chữa hệ thống định vị toàn cầu
Dấu phẩy (,) chỉ định khoảng cách giữa hai giá trị
080146.00: Giờ GMT là 08 giờ: 01 phút: 46 Giây: 00 m giây
2342,9185, N: Vĩ độ 23 độ: 42 phút: 9185 giây Bắc
07452.7442, E: Kinh độ 074 độ: 52 phút: 7442 giây Đông
1: Sửa Số lượng 0 = dữ liệu không hợp lệ, 1 = dữ liệu hợp lệ, 2 = sửa DGPS
06: Số lượng vệ tinh hiện đang được xem
1.0: HDOP
440,6, M: Độ cao (Độ cao trên mực nước biển tính bằng mét)
-41,5, M: Chiều cao Geoids
¬_, dữ liệu DGPS
0000: Dữ liệu DGPS
* 57: Checksum

Các ứng dụng của Giao diện GPS với Vi điều khiển 8051

Công nghệ GPS hiện có trong mọi thứ khác nhau, từ đồng hồ đeo tay, điện thoại di động đến thùng vận chuyển, ATM(Máy rút tiền tự động) và máy ủi. GPS làm tăng năng suất trên toàn bộ nền kinh tế, bao gồm xây dựng, canh tác, khai thác, giao hàng trọn gói, khảo sát, hệ thống ngân hàng vàthị trường tài chính v.v.Một số dịch vụ truyền thông không dây không thể hoạt động nếu không có công nghệ GPS.

Các ứng dụng của Giao diện GPS với Vi điều khiển 8051

“bảng sự thật cho bộ cộng đầy đủ ”

Hệ thống này được sử dụng trong quản lý đội tàu, điều hướng ô tô và điều hướng hàng hải.

Nó được sử dụng để lập bản đồ và theo dõi các thiết bị.
Nó được sử dụng để định vị cá nhân và trong nhiều nhúnghệ thốngdự án dựa trên để tìm ra vị trí chính xác của phương tiện hoặc người.
Bằng cách sử dụng GPS, việc tính toán thời gian chính xác đối với GMT cũng có thể được thực hiện.
Khai thác các giá trị Kinh độ và Vĩ độtừđịnh dạng NMEA.

Vì vậy, đây là tất cả về giao tiếp GPS với vi điều khiển 8051, nó là công nghệ có thể được sử dụng trong nhiều dự án kỹ thuật điện tử để tìm ra vị trí chính xác của một chiếc xe bằng cách sử dụng phương pháp GPS và các hệ thống định vị khác hoạt động thông qua vệ tinh và các trạm trên mặt đất. Thông tin xe có thể được xem trên kỹ thuật sốbản đồbằng cách sử dụng một phần mềm. Thậm chí, dữ liệu có thể được lưu trữ và tải xuống máy tính từ thiết bị GPS ở trạm gốc, và sau đó nó có thể được sử dụng để phân tích.