基于GPS的城市管道精確定位系統(tǒng)的單片機控制

沈顯慶1，劉文秀2


1.黑龍江科技學(xué)院黑龍江 哈爾濱150027


2.沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧 沈陽110023




　　摘　要：闡述了利用全球定位系統(tǒng)GPS、地理信息系統(tǒng)GIS組成的測量系統(tǒng)對城市公益設(shè)施管道、路由的位置、深度的精確測量，并實現(xiàn)單片機與PC機串行通信。將信息存儲于地圖數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息的綜合處理和反饋。


　　關(guān)鍵詞：GPS；GIS；三端串口；串行通信；單片機




　　Single Chip Microcomputer Control System of City Conduit Precision�� Orientation Based on GPS



　　SHEN Xianqing1，LIU Wenxiu2��



　　1.Heilongjiang Institute of Science and Technology， Harbin，150027，China;


　　2.Shenyang University of Technology， Shenyang，110023,China)




　　Abstract：The paper presents survey system composed of global position system and geography information system can measure firmly the positio n， depth of the city public conduit equipment and router， realized by serial c ommunication between single chip microcomputer and PC It stores information in to map Database， and realizes information′s integration management and feedback��


　　Keywords：global position system(GPS)； geography information system(GIS); three serial port; serial communication;single chip microcompute r�オ�




　　1引言


　　全球定位系統(tǒng)GPS是由美國為高精度導(dǎo)航和定位而研制的全球性被動式無線電衛(wèi)星系統(tǒng)，是 集無線電導(dǎo)航、定位和定時于一體的多功能系統(tǒng)。將GPS接收機的小型化OEM板與單片機相結(jié)合，利用其輸出的數(shù)據(jù)信息，配置相應(yīng)的外圍設(shè)備，即可開發(fā)GPS應(yīng)用系統(tǒng)［1］。


　　一種簡單有效的城市公益設(shè)施的定位系統(tǒng)由GPS和Radio Detection兩種定位設(shè)備配合組成一種測量方案，并將所存信息輸出到GIS系統(tǒng)，存入地圖數(shù)據(jù)庫。


　　GIS地理信息系統(tǒng)是計算機科學(xué)、地理學(xué)、測量學(xué)、地圖學(xué)等多門學(xué)科綜合的技術(shù)。他可以 直觀可視化顯示空間數(shù)據(jù)信息和屬性數(shù)據(jù)信息，能提供對數(shù)據(jù)的多種模型操縱，為決策提供支持幫助。GIS數(shù)據(jù)庫的精確定位對當(dāng)今科技的發(fā)展非常重要。每個國家的公益設(shè)施都有大量的地圖詳細定位了地下和地面管道、路由和電纜，這對日常操作和管理非常重要，這些信息的精確性能夠節(jié)省投資和保證正常的生活。��



　　2系統(tǒng)組成原理


　　系統(tǒng)組成原理框圖如圖1所示。由Radio detection 設(shè)備探測到地下有管道、路由、電纜等 設(shè)施測其距地面的深度，將信息通過RS232C串行口送入單片機，再由GPS準(zhǔn)確定位其所在位置，把全部信息由單片機通過RS232C串行口送入PC機，存入地圖數(shù)據(jù)庫，也可通過鍵盤在液晶顯示器上顯示其信息。�おおおお�






　　2.1GPS信號接收原理［2］��


　　GPS接收機通過其數(shù)控接口，作為數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計算機之間利用RS232C接口與計算機通訊 口相連。通過對通訊口編程可實現(xiàn)GPS信號的接收。GPS信號有二進制和ASCII兩種。本文主要用后一種即NMEA0183格式。


　　2.2NMEA0183格式


　　NMEA0183格式以“$”開始，以“ ”結(jié)束，主要語句有GPGGA，GPGLL，GPVTG，GPRMC等，其中GPGGA為定位輸出語句，包括時間及定位數(shù)據(jù)，應(yīng)用比較廣泛，具體格式如下：


　　$GPGGA hh mm ss (協(xié)調(diào)世界時UTC)，llll.llll(緯度)，N/S(北/南)，yyyy.yyyy（經(jīng)度），E/W（東/西），X（定位狀態(tài)），XX（使用的衛(wèi)星數(shù)），XXX（HDOP值），O/-XXXX（無線高度），M（單位米），O/-XXX（地理高度），M（單位米），*hh（校驗和） < LF>。��



　　2.3三端串行口芯片及其接口電路


　　SP2338DP多串口擴展芯片，可將一個高波特率UART串口擴展為3個較高波特率UART串口，主要為解決大多數(shù)8 b，16 b，32 b單片機UART接口太少而特別設(shè)計的專用串口擴展芯片，同時該芯片也很好的解決了許多使用雙串口單片機的串口配置問題，接口電路如圖2所示。






　　2.4液晶顯示器及接口電路


　　為了更好地配合GIS系統(tǒng)的工作，設(shè)置了鍵盤顯示電路，顯示管道、路由、電纜的位置、深 度，人為地將描述數(shù)字地圖和GIS數(shù)據(jù)庫相比較，使獲得的信息更加準(zhǔn)確。液晶圖文顯示器接口電路如圖3所示。��


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　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計


　　3.1GPS與單片機的通訊［3］��


　　將GPS通訊協(xié)議設(shè)置為波特率：4 800 b/s；數(shù)據(jù)位：8 b；奇偶校驗位：無；開始位：1 b；停止位：1 b。利用GPS接收系統(tǒng)每秒鐘向外輸出一次數(shù)據(jù)的特點，使單片機處于查詢狀態(tài)， 檢測到RS232C接收端RXD信號有效，開始接收數(shù)據(jù)。單片機用定時器T1工作于方式2作為周波發(fā)生器，PCON的SMOD設(shè)為0，用12 MHz晶振時，定時器T1初始值取為0F8H。和GPS協(xié)議一致，即選擇串行方式1，波特率4 800 b/s，10 b UART，REN置為1，允許接收，單片機初始化程序如下：
　




　　3.2單片機與PC機通訊


　　PC機采用VB 6.0編程，他以高效、簡單易學(xué)及功能強大的特點越來越被廣大程序設(shè)計人員 青睞。VB具有面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計、事件驅(qū)動、界面友好。在串行通訊時，只需設(shè)置監(jiān)視Ms comm控件的屬性和事件［4］，在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)過程中觸發(fā)Oncomm事件，通過編程訪問commEvent屬性就可以了解事件的類型，進行各自的處理。具體程序如下：
　



　　單片機接收到PC機發(fā)來的握手信號后，向PC機發(fā)送已接收信號，這樣雙方握手通訊成功。單片機具體實現(xiàn)程序如下［3］：
　

　




　　4結(jié)語


　　城市管道星羅棋布，準(zhǔn)確定位其位置、深度對經(jīng)濟的發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)非常重要。本文 采用的GPS與Radio detection 配合方案簡單適用，具有精度高，誤差范圍小，而且可實現(xiàn) 遠距離跟蹤。


　　參考文獻




　　［1］劉基余，李征航.全球定位系統(tǒng)原理及其應(yīng)用［M］.北京：北京測繪出版 社，1998�豹�


　�。�2］馮錫生，趙曉琳.GPS及其通信組網(wǎng)［M］.北京：中國鐵道出版社，1996�豹�


　　［3］馬家辰，孫玉德，張穎.MCS51單片機原理及接口技術(shù)［M］.哈爾濱：哈 爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998�豹�


　�。�4］范逸之，陳立元. VisualBasic與RS232串行通信控制［M］.北京：清華大學(xué)出版 社，2002



　　
摘自《現(xiàn)代電子技術(shù)》