GPS ( Sistema de Posicionamento Global O módulo) é um dispositivo que se tornou uma ferramenta eficiente no campo da vigilância, rastreamento e uso científico. O módulo GPS é baseado na tecnologia de navegação por satélite que fornece informações de tempo e localização em todas as condições meteorológicas em qualquer lugar da Terra. O principal objetivo do sistema GPS é descobrir a localização de uma pessoa ou veículo. Um receptor GPS permite a localização exata de um objeto em termos de longitude e latitude e também fornece serviços de cronometragem, posicionamento e navegação confiável para os usuários em qualquer lugar e a qualquer hora da Terra.
Interface GPS com microcontrolador 8051
O sistema GPS usa principalmente 24-32 satélites para fornecer os dados aos usuários. Este sistema se tornou muito importante para a navegação mundial e é útil para rastreamento, vigilância, marcação de caminhos e mapas e muito mais.
Mas antes de conhecer este sistema GPS, vamos ter uma ideia sobre como o GPS faz a interface com o Microcontrolador 8051 que é um pequeno aplicativo baseado em GPS, pode ser feito. Descreve o uso do módulo ou receptor GPS para encontrar a longitude e latitude de sua localização. Os dados obtidos do receptor GPS são processados pelo microcontrolador 8051 para retirar seus valores na forma de longitude e latitude. A interface do GPS com o microcontrolador 8051 e os valores de localização são mostrados em um display LCD.
Interface GPS com microcontrolador 8051:
O diagrama de blocos do GPS interface com o microcontrolador 8051 é mostrado abaixo. Ele consiste em módulos GPS, MAX 232, microcontrolador 8051 e um display LCD.
Diagrama de blocos de interface GPS com microcontrolador 8051
O MAX232 é um circuito integrado que é usado para converter os níveis lógicos do transistor (TTL) para RS232 níveis lógicos através comunicação serial de ATmelsmicrocontroladores com um PC. O controlador opera em nível lógico TTL 0-5V.Porém, a comunicação serial USART com PC funciona nos padrões RS232 (-2,5V a + 2,5V). Isso torna difícil encontrar um link direto para se comunicarem entre si.
O microcontrolador AT89C51 é um microcontrolador de 8 bits que pertence à família Atmel 8051. Possui 4 KB de PEROM flash (memória somente leitura programável e apagável e 128 bytes de RAM. Pode ser programado e apagado muitas vezes.
A 16 × 2 tela de LCD é um display eletrônico, muito comumente usado em muitos dispositivos e circuitos. Esses monitores têm preferência sobre Monitores de 7 segmentos .
O princípio de funcionamento do módulo GPS é,sempre transmite dados seriais na forma de frases. Os valores de longitude e latitude do local estão contidos na frase. Para comunicar USART ou UART você só precisa de três sinais básicos: TXD, RXD e GND - para que você possa fazer a interface UART com microcontrolador 8051 .
A intenção principal aqui é encontrar a localização exata do receptor GPS em termos de longitude e latitude. O módulo GPS fornece os dados de saída no formato de nível lógico RS232. Para converter o formato RS232 em formato TTL, um conversor de linha MAX232 é usado. Ele é conectado entre o módulo GPS e o microcontrolador AT89C51. A interface do GPS com o diagrama de blocos de conexão 8051 é mostrada no diagrama acima. Os valores da localização foram exibidos em um LCD que é interface com o microcontrolador .
Diagrama de interface GPS com circuito do microcontrolador:
Os componentes do circuito são microcontrolador AT89C51, módulo GPS, MAX 232 IC , Display LCD, placa de programação, bateria 12V DC ou adaptador, cristal de 12MHz. Resistores, capacitores.
As conexões do circuito da interface GPS com microcontrolador são as seguintes:
Diagrama de interface GPS com circuito do microcontrolador
O MAX232 é para comunicação serial. O receptor pino 3 do módulo GPS está conectado ao pino 13 R1IN e o pino de saída do MAX 232 está conectadopara o RxDpin10 do microcontrolador. Os pinos 1,2 e 3 do microcontrolador AT89C51 são conectados aos pinos de controle (RS, R / W e EN) do display LCD. Os pinos de dados do display LCD são conectados à porta p2 do controlador. Os valores de longitude e latitude são exibidos no LCD.
No acima interface GPS com microcontrolador circuito, o receptor GPS sempre transmite os dados de acordo com os formatos NMEA usando o protocolo RS232. Neste formato NMEA, os valores de longitude e latitude da localização exata estão disponíveis na frase GPRMC. Esses valores são extraídos dos padrões NMEA e exibidos no LCD.
Utilizando o protocolo UART, o controlador recebe os dados do módulo GPS, e então extrai os valores de longitude e latitude das mensagens recebidas e finalmente os exibe no LCD.
Extração de valores de latitude e longitude do formato NMEA:
Os primeiros seis caracteres recebidos do módulo GPS são comparados com a string GPRMC.Se a string for correspondida, você precisará esperar até obter as próximas duas vírgulas, o caractere especifica se o módulo GPS está ativado ou não. Se o próximo caractere for ‘A’, o GPS está ativado, caso contrário, ele não será ativado.Novamente, você deve esperar até obter uma vírgula. Os próximos 9 caracteres especificam o LATITUDE. Mais uma vez, espere até obter duas vírgulas - os próximos 10 caracteres especificam a LONGITUDE.
Se você deseja verificar os valores LATITUDE e LONGITUDE do local exato sem qualquer codificação, use o software TRIMBLE STUDIO. Quando você faz a interface com um módulo GPS, este software fornece diretamente longitude, latitude, velocidade, hora, altitude e hora. Ele fornece a localização exata no google maps. Essas informações são reunidas em um formato de string específico que é decodificado pelo modem GPS. O modem GPS fornece os dados de saída em um formato de string denominado NMEA e uma frase comum de GPS é explicada abaixo.
$ GPGGA, 080146.00,2342.9185, N, 07452.7442, E, 1,06,1.0,440,6M, -41,5, M ,, 0000 * 57
- Uma string sempre começa com um sinal ‘$’
- GPGGA: Dados de correção do sistema de posicionamento global
- A vírgula (,) especifica a separação entre dois valores
- 080146,00: hora GMT como 08 horas: 01 minuto: 46 segundos: 00 m segundos
- 2342,9185, N: Latitude 23 graus: 42 minutos: 9185 segundos Norte
- 07452.7442, E: Longitude 074 graus: 52 minutos: 7442 segundos Leste
- 1: Quantidade de correção 0 = dados inválidos, 1 = dados válidos, 2 = correção de DGPS
- 06: Número de satélites vistos atualmente
- 1.0: HDOP
- 440,6, M: Altitude (altura acima do nível do mar em metros)
- -41,5, M: altura de geoides
- ¬_, dados DGPS
- 0000: Dados DGPS
- * 57: Checksum
Aplicações de interface GPS com microcontrolador 8051
A tecnologia GPS está agora em tudo, desde relógios de pulso, telefones celulares a contêineres, ATM(Caixa eletrônico) e escavadeiras. O GPS aumenta a produtividade em uma ampla faixa da economia, incluindo construção, agricultura, mineração, entrega de pacotes, levantamento topográfico, sistemas bancários emercados financeiros etc.Alguns serviços de comunicação sem fio não pode operar sem a tecnologia GPS.
Aplicações de interface GPS com microcontrolador 8051
Este sistema é utilizado na gestão de frotas, navegação automóvel e navegação marítima.
- É usado para mapear e rastrear os dispositivos.
- É usado em posicionamento pessoal e em muitos embutidosistemaprojetos baseados para descobrir a localização exata do veículo ou pessoa.
- Usando o GPS, o cálculo preciso do tempo em relação ao GMT também pode ser feito.
- Mineração de valores de longitude e latitudea partir deo formato NMEA.
Assim, trata-se de interface GPS com microcontrolador 8051, é a tecnologia que pode ser usada em muitos projetos de engenharia eletrônica para descobrir a localização exata de um veículo usando um método GPS e outros sistemas de navegação que operam através de satélites e estações terrestres. As informações do veículo podem ser visualizadas digitalmentemapausando um software. Mesmo os dados podem ser armazenados e baixados para um computador a partir da unidade GPS em uma estação base e, posteriormente, podem ser usados para análise.
