GPS ( Sistema de Posicionamiento Global ) es un dispositivo que se ha convertido en una herramienta eficaz en el campo de la vigilancia, el seguimiento y el uso científico. El módulo GPS se basa en tecnología de navegación por satélite que proporciona la información de la hora y la ubicación en todas las condiciones meteorológicas en cualquier lugar de la tierra. El objetivo principal del sistema GPS es averiguar la ubicación de una persona o vehículo. Un receptor GPS ofrece una ubicación exacta de un objeto en términos de longitud y latitud y también proporciona servicios de cronometraje, posicionamiento y navegación confiable a los usuarios en cualquier lugar y en cualquier momento de la tierra.
Interfaz GPS con microcontrolador 8051
El sistema GPS utiliza principalmente 24-32 satélites para proporcionar los datos a los usuarios. Este sistema se ha vuelto muy importante para la navegación mundial y es útil para seguimiento, vigilancia, marcación de caminos y mapas, y mucho más..
Pero antes de conocer este sistema GPS, permítanos hacernos una idea de cómo el GPS interactúa con el Microcontrolador 8051 que es una pequeña aplicación basada en GPS, se puede hacer. Describe el uso del módulo o receptor GPS para encontrar la longitud y latitud de su ubicación. Los datos obtenidos del receptor GPS son procesados por el microcontrolador 8051 para sacar sus valores en forma de longitud y latitud. La interfaz del GPS con el microcontrolador 8051 y los valores de ubicación se muestran en una pantalla LCD.
Interfaz GPS con microcontrolador 8051:
El diagrama de bloques del GPS interfaz con el microcontrolador 8051 se muestra a continuación. Consta de módulos GPS, microcontrolador MAX 232, 8051 y una pantalla LCD.
Diagrama de bloques de la interfaz GPS con el microcontrolador 8051
El MAX232 es un circuito integrado que se utiliza para convertir los niveles lógicos del transistor (TTL) a RS232 niveles lógicos a través comunicación serial de ATmelsmicrocontroladores con una PC. El controlador opera a nivel lógico TTL 0-5V.Pero, la comunicación serial USART con PC funciona en estándares RS232 (-2.5V a + 2.5V). Esto hace que sea difícil encontrar un vínculo directo para comunicarse entre sí.
El microcontrolador AT89C51 es un microcontrolador de 8 bits que pertenece a la familia Atmel 8051. Tiene 4KB de flash PEROM (memoria de solo lectura programable y borrable y 128 bytes de RAM. Se puede programar y borrar demasiadas veces.
A 16×2 pantalla LCD es una pantalla electrónica, que se usa muy comúnmente en muchos dispositivos y circuitos. Se prefieren estas pantallas sobre Pantallas de 7 segmentos .
El principio de funcionamiento del módulo GPS es,siempre transmite datos en serie en forma de frases. Los valores de longitud y latitud de la ubicación están contenidos en la oración. Para comunicarse sobre USART o UART solo necesita tres señales básicas: TXD, RXD y GND, para que pueda interactuar UART con microcontrolador 8051 .
La intención principal aquí es encontrar la ubicación exacta del receptor GPS en términos de longitud y latitud. El módulo GPS proporciona los datos de salida en formato de nivel lógico RS232. Para convertir el formato RS232 en formato TTL, se utiliza un convertidor de línea MAX232. Está conectado entre el módulo GPS y el microcontrolador AT89C51. El diagrama de bloques de conexión del GPS con el 8051 se muestra en el diagrama anterior. Los valores de la ubicación se han mostrado en una pantalla LCD que interconectado al microcontrolador .
Interfaz GPS con diagrama de circuito del microcontrolador:
Los componentes del circuito son microcontrolador AT89C51, módulo GPS, MAX 232 IC , Pantalla LCD, tablero de programación, batería o adaptador de 12V DC, Cristal de 12MHz. Resistencias, condensadores.
Las conexiones del circuito de la interfaz GPS con microcontrolador son las siguientes:
Interfaz GPS con diagrama de circuito del microcontrolador
El MAX232 es para la comunicación en serie. El pin 3 del receptor del módulo GPS está conectado al pin 13 R1IN y el pin de salida del MAX 232 está conectadoal RxDpin10 del microcontrolador. Los pines 1, 2 y 3 del microcontrolador AT89C51 están conectados a los pines de control (RS, R / W y EN) de la pantalla LCD. Los pines de datos de la pantalla LCD están conectados al puerto p2 del controlador. Los valores de longitud y latitud se muestran en la pantalla LCD.
En lo de arriba interfaz de GPS con microcontrolador circuito, el receptor GPS siempre transmite los datos de acuerdo con los formatos NMEA utilizando el protocolo RS232. En este formato NMEA, los valores de longitud y latitud de la ubicación exacta están disponibles en la oración GPRMC. Estos valores se extraen de los estándares NMEA y se muestran en la pantalla LCD.
Mediante el uso del protocolo UART, el controlador recibe los datos del módulo GPS y luego extrae los valores de longitud y latitud de los mensajes recibidos y finalmente los muestra en la pantalla LCD.
Extracción de valores de latitud y longitud del formato NMEA:
Los primeros seis caracteres recibidos del módulo GPS se comparan con la cadena GPRMC.Si la cadena coincide, debe esperar hasta que obtenga dos comas a continuación, el carácter especifica si el módulo GPS está activado o no. Si el siguiente carácter es 'A', entonces el GPS está activado; de lo contrario, no está activado.Nuevamente, debe esperar hasta que obtenga una coma. Los siguientes 9 caracteres especifican la LATITUD. Una vez más, espere hasta que obtenga dos comas; los siguientes 10 caracteres especifican la LONGITUD.
Si desea verificar los valores de LATITUD y LONGITUD de la ubicación exacta sin ningún código, use el software TRIMBLE STUDIO. Cuando conecta un módulo GPS, este software proporciona directamente longitud, latitud, velocidad, tiempo, altitud y tiempo. Proporciona la ubicación exacta en los mapas de Google. Esta información se recopila en un formato de cadena particular que es decodificado por el módem GPS. El módem GPS proporciona los datos de salida en un formato de cadena denominado NMEA y a continuación se explica una frase común de GPS.
$ GPGGA, 080146.00,2342.9185, N, 07452.7442, E, 1,06,1.0,440.6M, -41.5, M ,, 0000 * 57
- Una cadena siempre comienza con un signo '$'
- GPGGA: Datos de corrección del sistema de posicionamiento global
- La coma (,) especifica la separación entre dos valores
- 080146.00: hora GMT como 08 horas: 01 minuto: 46 segundos: 00 m segundos
- 2342.9185, N: Latitud 23 grados: 42 minutos: 9185 segundos Norte
- 07452.7442, E: Longitud 074 grados: 52 minutos: 7442 segundos Este
- 1: Cantidad fija 0 = datos no válidos, 1 = datos válidos, 2 = fija DGPS
- 06: Número de satélites visualizados actualmente
- 1.0: HDOP
- 440,6, M: Altitud (altura sobre el nivel del mar en metros)
- -41,5, M: altura de geoides
- ¬_, datos DGPS
- 0000: Datos DGPS
- * 57: suma de comprobación
Aplicaciones de la interfaz de GPS con el microcontrolador 8051
La tecnología GPS está ahora en todo, desde relojes de pulsera, teléfonos celulares hasta contenedores de envío, Cajero automático(Cajeros automáticos) y topadoras. El GPS aumenta la productividad en una amplia franja de la economía, que incluye construcción, agricultura, minería, entrega de paquetes, topografía, sistemas bancarios ymercados financieros, etc.Algunos servicios de comunicación inalámbrica no puede funcionar sin tecnología GPS.
Aplicaciones de la interfaz de GPS con el microcontrolador 8051
Este sistema se utiliza en la gestión de flotas, navegación de automóviles y navegación marítima.
- Se utiliza para mapear y rastrear los dispositivos.
- Se utiliza en posicionamiento personal y en muchos incrustadosistemaproyectos basados para averiguar la ubicación exacta del vehículo o la persona.
- Mediante el uso de GPS, también se puede realizar el cálculo preciso de la hora con respecto a GMT.
- Minería de valores de longitud y latituddesdeel formato NMEA.
Por lo tanto, se trata de la interfaz de GPS con el microcontrolador 8051, es la tecnología que se puede utilizar en muchos proyectos de ingeniería electrónica para averiguar la ubicación exacta de un vehículo utilizando un método GPS y otros sistemas de navegación que operan a través de satélites y estaciones terrestres. La información del vehículo se puede ver en unamapamediante el uso de un software. Incluso los datos se pueden almacenar y descargar a una computadora desde la unidad GPS en una estación base, y luego se pueden usar para análisis.
