CN202403694U

CN202403694U - 一种gps农田面积测量仪

Info

Publication number: CN202403694U
Application number: CN2012200018622U
Authority: CN
Inventors: 毛鹏军; 介战; 闵俊杰; 宋飞; 冯先臻; 余西方
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2022-01-04

Abstract

本实用新型涉及一种GPS农田面积测量仪，包括GPS模块、键盘、显示模块以及处理器，所述处理器包括主处理器和接口芯片，接口芯片与主处理器通过数据总线和控制线对应连接；所述接口芯片输入连接所述GPS模块和键盘，通过显示模块控制线连接所述显示模块的控制端口，所述显示模块的数据端口对应接设在所述数据总线上；所述主处理器还连接有时钟电路和存储接口模块。本实用新型的GPS农田面积测量仪；将处理器分为主处理器和接口芯片，主处理器和接口芯片分别处理相关功能，硬件结构设计合理，不仅运行速度快，而且运行稳定可靠。

Description

一种GPS农田面积测量仪

技术领域

本实用新型一种农田作业面积测量装置。

背景技术

农田地块面积是从事农业生产和管理的重要基础数据，地块的大小直接决定了种子、化肥、农药等生产资料的投入量,也是农业机械进行田间作业、计算工时和费用的主要依据。对于农田地块面积，人工丈量的方法简单实用，但只适合于小面积、矩形类、规则地块；对于大面积的地块如果采用人工测量，则费时、费力，又易出差错,并且难以测量不规则地形地块的面积。

目前，由于GPS手持设备的普及，出现了利用GPS进行农田测量的方法，即手持GPS接收机，沿农田行走一周，通过GPS定位可以得知路径中所有点的坐标，进一步通过数学方法解算，就可以得出农田面积；在手持设备上增加显示装置，还能够显示出行走的路径和图形。但是现有的GPS面积测量仪，低端产品功能单一，数据储存、转移不够灵活，而高端产品价格很高，使用复杂，不利于在国内广大农村市场中推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种GPS农田面积测量仪，用以解决现有GPS面积测量仪使用不便的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案是：一种GPS农田面积测量仪，包括GPS模块、键盘、显示模块以及处理器，所述处理器包括主处理器和接口芯片，接口芯片与主处理器通过数据总线和控制线对应连接；所述接口芯片输入连接所述GPS模块和键盘，通过显示模块控制线连接所述显示模块的控制端口，所述显示模块的数据端口对应接设在所述数据总线上；所述主处理器还连接有时钟电路和存储接口模块。

所述接口芯片还输入连接有温湿度传感器。

所述接口芯片为STC89C52单片机。

所述主处理器为SPCE061A单片机。

所述键盘为5*5矩阵键盘。

所述显示模块为由显示控制器T6963C控制连接的160*128LCD液晶屏。

所述存储接口模块包括U盘读写模块和数据存储模块。

所述U盘读写模块包括与主处理器控制连接的CH375。

所述数据存储模块为与主处理器通过SPI串行通讯连接的闪存器SPR4096。

所述温湿度传感器为DHT21数字温湿度传感器。

本实用新型的GPS农田面积测量仪；将处理器分为主处理器和接口芯片，主处理器和接口芯片分别处理相关功能，硬件结构设计合理，不仅运行速度快，而且运行稳定可靠；增加数据存储接口，为测量数据的存储和转移做好准备；采用的硬件价格低廉，所以整个测量仪成本较低。其软件设计，不仅能对任意形状农田地块面积的快速GPS测量，还能实时显示所测地块的位置、图形、面积，任一点的大地坐标，任意两点间的距离等。除此之外，根据需要还可以增加如指南针、温湿度检测、科学计算器、农业机械化数据处理、农田综合信息储存等功能。所以，本实用新型相比现有设备，成本低而且使用非常方便。

附图说明

图1是本实用新型的GPS农田面积测量仪硬件结构框图；

图2是测量仪程序架构；

图3是操作界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

一种GPS农田面积测量仪，总体来说，包括GPS模块、键盘、显示模块以及处理器，处理器分为主处理器和接口芯片，接口芯片与主处理器通过数据总线和控制线对应连接；接口芯片输入连接GPS模块和键盘，通过显示模块控制线连接显示模块的控制端口，显示模块的数据端口对应接设在所述数据总线上；主处理器还连接有时钟电路和存储接口模块。

如图1给出了一种具体的测量仪硬件结构，在上述测量仪基础上，在接口芯片上还输入连接有温湿度传感器。接口芯片为STC89C52单片机。主处理器为SPCE061A单片机。键盘为5*5矩阵键盘。显示模块为由显示控制器T6963C控制连接的160*128LCD液晶屏。存储接口模块包括U盘读写模块和数据存储模块（图中4Mbflash内存扩展）。U盘读写模块包括与主处理器控制连接的CH375。数据存储模块为与主处理器通过SPI串行通讯连接的闪存器SPR4096。所述温湿度传感器为DHT21数字温湿度传感器。

对上述各种器件的具体描述如下：

GPS模块是GARMIN公司的GPS25LP接收机，数据更新为每秒一次，低功耗，默认输出：NMEA—0183版本3.0的ASCII码。SPCE061A单片机其内嵌32K字的闪存（FLASH）。能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号，具备串行设备接口、看门狗和保密功能。STC89C52单片机，其用于管理数据总线，协调各功能模块与SPCE061A数据传输。液晶屏、温湿度传感器、键盘由接口芯片STC89C52单片机进行控制；而存储和时钟由主处理器负责。

这种双处理器方案的好处是：①51单片机的位操作相当灵活，接入I2C通信的温湿度传感器和5*5键盘比较方便，程序易实现；②扩展较多I/O口，独立编程扫描键盘，减少主处理器开销；③与160*128显示屏响应频率匹配兼容，解决主处理器与此液晶屏响应频率不匹配、程序中需要延时等待的问题；④主处理器无需管理与外围接口芯片（温湿度传感器、键盘、GPS等）通信问题，例如主处理器不需要等待温湿度传感器通信所需要的大约50ms的时间，因此大大提高系统的处理速度。⑥主处理程序与外设驱动程序独立，方便程序框架的构建。所以双处理器方案不仅简化了SPCE061A单片机的程序，减小其运算的开支，更重要的是避免SPCE061A单片机（主处理器）因等待液晶屏和传感器响应时间而大大减缓了系统速度。

键盘为5*5矩阵键盘，共25个键，包含：导向四个键；数字及运算符15个键；其余为操作功能键。键盘电路中的单片机连接线输入连接与门芯片74LS21，输出到中断引脚（外部中断源1输入）。通过扫描键盘，将获得的键值再通过并口发送给主处理器，更新主处理器键值。

显示模块是采用160*128黄背光液晶屏，其有由液晶显示控制器T6963C及其周边电路，行驱动器组，列驱动器组以及液晶驱动偏压电路组成。液晶屏背光电源通过三极管控制，达到节约电能的效果。

u盘读写模块是一种USB 总线的通用接口芯片CH375，可方便地挂接到单片机的控制总线上。CH375内置了处理Mass-Storage海量存储设备的专用通信协议的固件，嵌入式系统的单片机可以通过CH375将U盘作为可移动的大容量存储器。

数据储存模块是一个高性能的4Mb（512K×8位）总线闪存器SPR4096，具有SIO串行接口功能。在本系统中SPR4096不仅储存大量的字库和图片，还为系统测得的地块面积信息记录在其内存中，如：第多少次测量的时间、GPS点数和坐标、当前温湿度等。

温湿度传感器模块是DHT21数字温湿度传感器，含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，单线数据通信，节约单片机I/O。

系统采用两个850mAh的锂电池串联，经7805稳压后供大部分芯片使用，再经AMS1117稳压成3.3V后供SPCE061A用。

本实用新型多功能GPS农田面积测量仪的系统程序架构如图2所示。其特征在于系统程序设计上分为三个层次：主界面层次、功能模块层次、子功能层次和六主要大功能程序块：面积测量模块、系统时钟模块、测量两点距离、温湿度数据采集、指南针界面和计算器功能。所述六大主要功能做成六大程序模块供主程序调用，在模块程序内部集成了各自的子功能。所述接口芯片的STC89C52程序设计完全遵循一个接口芯片通信协议编写，温度传感器读取、键盘扫描和GPS数据读取及提取集成于STC89C52内，通过中断请求将数据上传到SPCE061A单片机，防止程序流程不至于混乱。对于测量多边形的每一个点时，如果选择的是自动录入GPS坐标，测量仪会在这个点上接收6次该点GPS坐标然后取其平均值，对于误差较大的点系统自动删除该点。测量每个点时，需等待测量仪提示接收坐标完成后才能移动到下一个点测量。若选择手动录入GPS坐标，系统界面上会显示每一个点接收到的每一个坐标值，以等待使用者的判定该值是否有效，并且在这种模式下可以录入已知的坐标点或删除某个坐标点进行计算。

所述主界面层次是指开机后首先出现的操作界面，对六大功能模块的选择调用。当进入到主操作界面以后，利用键盘选择要使用的功能模块，主机操作界面的操作效果如图3 左侧所示，显示农田面积形状，如图3右侧所示。

本使用新型的GPS农田面积测量仪可实现对农田作业面积的快速测量，并可以实时显示被测田地的形状，让操作者对田地的认识更加直观。同时，该实用新型还可以进行其他的用处：指南针、温湿度检测、科学计算器、农业机械化数据处理、农田综合信息储存等。功能多样，结构简单，成本低廉。

Claims

1.一种GPS农田面积测量仪，包括GPS模块、键盘、显示模块以及处理器，其特征在于，所述处理器包括主处理器和接口芯片，接口芯片与主处理器通过数据总线和控制线对应连接；所述接口芯片输入连接所述GPS模块和键盘，通过显示模块控制线连接所述显示模块的控制端口，所述显示模块的数据端口对应接设在所述数据总线上；所述主处理器还连接有时钟电路和存储接口模块。

2.根据权利要求1所述的一种GPS农田面积测量仪，其特征在于，所述接口芯片还输入连接有温湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种GPS农田面积测量仪，其特征在于，所述接口芯片为STC89C52单片机。

4.根据权利要求1所述的一种GPS农田面积测量仪，其特征在于，所述主处理器为SPCE061A单片机。

5.根据权利要求1所述的一种GPS农田面积测量仪，其特征在于，所述键盘为5*5矩阵键盘。

6.根据权利要求1所述的一种GPS农田面积测量仪，其特征在于，所述显示模块为由显示控制器T6963C控制连接的160*128LCD液晶屏。

7.根据权利要求1所述的一种GPS农田面积测量仪，其特征在于，所述存储接口模块包括U盘读写模块和数据存储模块。

8.根据权利要求7所述的一种GPS农田面积测量仪，其特征在于，所述U盘读写模块包括与主处理器控制连接的CH375。

9.根据权利要求7所述的一种GPS农田面积测量仪，其特征在于，所述数据存储模块为与主处理器通过SPI串行通讯连接的闪存器SPR4096。

10.根据权利要求1所述的一种GPS农田面积测量仪，其特征在于，所述温湿度传感器为DHT21数字温湿度传感器。