CN106227094A - 智能一体化测地仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种智能一体化测地仪，包括测控接口板（1）、处理器（2）、高低角光电编码器（3）、方位角光电编码器（4）、显示器（5）、键盘（6）、控制终端（7）、寻北仪（8）、GPS接收机（9）、测距仪（10）和红外热像仪（11），其中所述测控接口板（1）包括CPLD控制器（12）、调试器（13）、高低角光电并口装置（14）、方位角光电并口装置（15）、电源转换器（16）、串口保护装置（17）、显示屏接口装置（18）和单片机（19）。本发明通过集成各种定向、导航、定位、测距、成像等装置，实现了测地装置的智能化和一体化，向全自动化、无人操作化迈进了一大步，功耗更低，可靠性更高，功能更强，极大地增加了操作使用的便捷性。

Description

智能一体化测地仪
技术领域
本发明涉及一种用于测地的智能一体化测地仪，属于地理信息领域。
背景技术
一般而言，测控系统是指具备自动化测量和控制功能的应用系统，主要应用于工业生产和工程测量中。随着科学技术的发展，测控装备已进入与光学、机械、电子和计算机相结合的新技术时代。光电子技术的形成，新型仪器功能以及良好的技术性能，使测控仪器从单一产品发展，转变为向多功能高效率的光机电一体化的多功能产品发展，并成为一个完整的系统。目前应用在测地领域的测控系统主要包括以下几类：
（1）全站仪，一般来讲是指具有电子测距、测角功能的仪器。其主要功能包括自动测距测角、测距与照准共轴的光学系统、自动数据存储等。现在全站仪的主要发展方向是加入目标自动识别功能和自动跟踪功能。
（2）半站仪或测距经纬仪，一般是指光电测距仪和经纬仪间的组合，通过两者组合的不同可以实现各种观测任务。
目前，这两种装置都是独自工作，即使搭配使用，也是简单组合，并没有形成有机的系统。在使用过程中不仅增加了携带和使用的麻烦，而且效率低下，可靠性不强。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种可以有利于换挡控制的智能一体化测地仪。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种智能一体化测地仪，包括测控接口板、处理器、高低角光电编码器、方位角光电编码器、显示器、键盘、控制终端、寻北仪、GPS接收机、测距仪和红外热像仪，其中所述测控接口板包括CPLD控制器、调试器、高低角光电并口装置、方位角光电并口装置、电源转换器、串口保护装置、显示屏接口装置和单片机，所述测控接口板和处理器之间通过PC/104总线连接，所述高低角光电并口装置和高低角光电编码器通过15位并口连接，所述方位角光电并口装置和方位角光电编码器之间通过通过15位并口连接。
优选地，上述测控接口板和处理器组成测控计算机，完成测地过程的数据采集、处理与信息交互。
优选地，上述CPLD控制器是测控接口板控制和数据处理的核心电路，负责控制与处理器及外围接口电路的数据接口。
优选地，上述测控接口板通过RS232串口分别与控制终端、寻北仪、GPS接收机、测距仪和红外热像仪连接。
优选地，上述测控接口板通过显示屏接口装置与显示屏连接。
优选地，上述测控接口板通过单片机与键盘连接。
相较于现有技术，本发明提供的智能一体化测地仪，设计了通用的测控接口板，实现了通用化、集成化、模块化的设计思想，为基准方位测量提供了有效的辅助手段，能够实现简捷、精确的定向方式。
附图说明
图1为本发明智能一体化测地仪结构示意图；
图2为本发明串口扩展总体设计结构示意图。
附图标记：1-测控接口板；2-处理器；3-高低角光电编码器；4-方位角光电编码器；5-显示屏；6-键盘；7-控制终端；8-寻北仪；9-GPS接收机；10-测距仪；11-红外热像仪；12-CPLD控制器；13-调试器；14-高低角光电并口装置；15-方位角光电并口装置；16-电源转换器；17-串口保护装置；18-显示屏接口装置；19-单片机；20- PC/104总线；21-15位并口；22-RS232串口。
具体实施方式
本发明提供一种智能一体化测地仪，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的智能一体化测地仪，以CPLD控制器12为核心，辅之以相应的外围器件，分别构造了电源转换器16、调试装置、串口扩展装置、并口装置、键盘接口装置、显示屏接口装置，其组成原理图如图1所示。
（1）CPLD控制器
CPLD控制器12是测控接口板控制和数据处理的核心电路，负责控制与处理器2及外围接口电路的数据接口。实现上，利用VHDL硬件描述语言设计各接口的扩展和传输时序的控制。
（2）电源
采用LDO型（低压差线性稳压器）电源转换装置，将输入的5V电压转换为CPLD所需要的3.3V电压。
（3）调试装置
调试电路主要用于为各项功能的调试提供硬件上的支持。由于我们选择了EPM570T144C5N芯片作为核心控制器，AT89S51作为键盘采集及转换芯片也需要进行调试，因此，调试接口电路主要围绕EPM570T144C5N和AT89S51芯片来设计。具体的电路包括了JTAG调试接口和单片机调试接口两个部分。
（4）串口扩展装置
系统需要5个串口分别与测距机、GPS接收机、寻北仪、红外热像仪和控制终端通信，考虑到升级方便性，本设计不再利用处理器装置上已有串口，完全利用CPLD实现所需串口扩展。
（5）并口装置
在与光编通信上，由CPLD控制分配PC/104总线上的八位数据线，分时读入光电编码器传递来的十五位并行数据的高八位与低八位，利用中断申请与响应，达到了采集高低向和水平向2个并行输入设备信息的目的
（6）键盘接口装置
本发明采用矩阵式键盘接收测量时操作指令的输入，利用AT89S51单片机的通用IO口作为矩阵键盘的硬件接口，并编写相应的驱动程序将输入转化为PS2信号传送至处理器装置，以实现键盘输入功能。
（7）显示屏接口装置
利用CPLD通用I/O口分别配置为OLED显示屏串行数据线（D0、D1）、控制线（RES、CS、RD、R/W、D/C），实现对OLED显示屏的控制驱动。
（8）串口扩展装置：程序主要分为三部分内容。接收装置负责串行数据转换为并行数据，数据缓存等功能；发送装置与接收装置相类似，实现并行数据专为串行数据等功能；波特率发生器负责时钟分频提供不同的采样信号。
（9）并口装置：完成中断申请与响应，分时完成两15位并行接口高低八位数据传输工作。
（10）键盘接口装置： 轮询行列是否有键按下，读取按下键对应PS/2通码与断码，串行发送数据至处理器。
（11）显示屏接口装置：暂存行信息高低各八位数据，链接为十六位数据串行发送至显示屏，同理发送十六位列数据。针对测控计算机需要与测距机、GPS、寻北仪、红外热像仪和控制终端进行串行通信的问题，本发明中采用CPLD实现串口扩展，总体设计结构如图2所示：
CPLD输出电平不能直接与串口设备相连，需增加一个电平转换电路，本发明利用MAX211芯片转换电平，1片MAX211可转换四路串行接口的电平，因而需要两片MAX211完成电平转换。
本发明利用CPLD分频时钟实现不同波特率的串口传递，并对各串口设备设置发送装置和接收装置，将数据缓存的同时进行串并转换，实现外围串口设备与测控计算机8位并行数据位的数据通信。
CPLD内部结构主要包括发送装置、接收装置和波特率发生器。
发送装置部分主要由5路并行的TXD 发送器、3-8 译码器和5输入的或门组成，每一个串口对应一个发送器，每个发送器均有单独的发送状态标志、片选标志和串行数据输出引脚。
接收装置部分与发送装置类似，每个串口也具有对应的输入状态状态标志、片选标志和串行数据输入引脚。
波特率发生器的作用是将外围时钟通过系数调整分频，为发送和接收装置提供时钟信号，通过改变时钟信号从而实现与不同传输速率的串行设备的通信。
本发明提供的智能一体化测地仪，设计了通用的测控接口板，实现了通用化、集成化、模块化的设计思想，为基准方位测量提供了有效的辅助手段，能够实现简捷、精确的定向方式。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能一体化测地仪，其特征在于：包括测控接口板（1）、处理器（2）、高低角光电编码器（3）、方位角光电编码器（4）、显示器（5）、键盘（6）、控制终端（7）、寻北仪（8）、GPS接收机（9）、测距仪（10）和红外热像仪（11），其中所述测控接口板（1）包括CPLD控制器（12）、调试器（13）、高低角光电并口装置（14）、方位角光电并口装置（15）、电源转换器（16）、串口保护装置（17）、显示屏接口装置（18）和单片机（19），所述测控接口板（1）和处理器（2）之间通过PC/104总线（20）连接，所述高低角光电并口装置（14）和高低角光电编码器（3）通过15位并口（21）连接，所述方位角光电并口装置（15）和方位角光电编码器（4）之间通过15位并口（21）连接。
2.如权利要求1所述的智能一体化测地仪，其特征在于：所述测控接口板（1）和处理器（2）组成测控计算机，完成测地过程的数据采集、处理与信息交互。
3.如权利要求1所述的智能一体化测地仪，其特征在于：所述CPLD控制器（12）是测控接口板控制和数据处理的核心电路，负责控制与处理器（2）及外围接口电路的数据接口。
4.如权利要求1所述的智能一体化测地仪，其特征在于：所述测控接口板（1）通过RS232串口（22）分别与控制终端（7）、寻北仪（8）、GPS接收机（9）、测距仪（10）和红外热像仪（11）连接。
5.如权利要求1所述的智能一体化测地仪，其特征在于：所述测控接口板（1）通过显示屏接口装置（18）与显示屏（5）连接。
6.如权利要求1所述的智能一体化测地仪，其特征在于：所述测控接口板（1）通过单片机（19）与键盘（6）连接。
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