專利名稱：一種gps農(nóng)田面積測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型ー種農(nóng)田作業(yè)面積測量裝置。
背景技術(shù)：
農(nóng)田地塊面積是從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，地塊的大小直接決定了種子、化肥、農(nóng)藥等生產(chǎn)資料的投入量，也是農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行田間作業(yè)、計(jì)算エ時(shí)和費(fèi)用的主要依據(jù)。對于農(nóng)田地塊面積，人工丈量的方法簡單實(shí)用，但只適合于小面積、矩形類、規(guī)則地塊；對于大面積的地塊如果采用人工測量，則費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，又易出差錯(cuò)，并且難以測量不規(guī)則地形地塊的面積。目前，由于GPS手持設(shè)備的普及，出現(xiàn)了利用GPS進(jìn)行農(nóng)田測量的方法，即手持GPS接收機(jī)，沿農(nóng)田行走一周，通過GPS定位可以得知路徑中所有點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)ー步通過數(shù)學(xué)方法解算，就可以得出農(nóng)田面積；在手持設(shè)備上增加顯示裝置，還能夠顯示出行走的路徑和圖形。但是現(xiàn)有的GPS面積測量儀，低端產(chǎn)品功能単一，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移不夠靈活，而高端產(chǎn)品價(jià)格很高，使用復(fù)雜，不利于在國內(nèi)廣大農(nóng)村市場中推廣應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供ー種GPS農(nóng)田面積測量儀，用以解決現(xiàn)有GPS面積測量儀使用不便的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案是ー種GPS農(nóng)田面積測量儀，包括GPS模塊、鍵盤、顯示模塊以及處理器，所述處理器包括主處理器和接ロ芯片，接ロ芯片與主處理器通過數(shù)據(jù)總線和控制線對應(yīng)連接；所述接ロ芯片輸入連接所述GPS模塊和鍵盤，通過顯示模塊控制線連接所述顯示模塊的控制端ロ，所述顯示模塊的數(shù)據(jù)端ロ對應(yīng)接設(shè)在所述數(shù)據(jù)總線上；所述主處理器還連接有時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)接ロ模塊。所述接ロ芯片還輸入連接有溫濕度傳感器。所述接ロ芯片為STC89C52單片機(jī)。所述主處理器為SPCE061A單片機(jī)。所述鍵盤為5*5矩陣鍵盤。所述顯示模塊為由顯示控制器T6963C控制連接的160*128IXD液晶屏。所述存儲(chǔ)接ロ模塊包括U盤讀寫模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。所述U盤讀寫模塊包括與主處理器控制連接的CH375。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為與主處理器通過SPI串行通訊連接的閃存器SPR4096。所述溫濕度傳感器為DHT21數(shù)字溫濕度傳感器。本實(shí)用新型的GPS農(nóng)田面積測量儀；將處理器分為主處理器和接ロ芯片，主處理器和接ロ芯片分別處理相關(guān)功能，硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，不僅運(yùn)行速度快，而且運(yùn)行穩(wěn)定可靠；增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接ロ，為測量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移做好準(zhǔn)備；采用的硬件價(jià)格低廉，所以整個(gè)測量儀成本較低。其軟件設(shè)計(jì)，不僅能對任意形狀農(nóng)田地塊面積的快速GPS測量，還能實(shí)時(shí)顯示所測地塊的位置、圖形、面積，任一點(diǎn)的大地坐標(biāo)，任意兩點(diǎn)間的距離等。除此之外，根據(jù)需要還可以増加如指南針、溫濕度檢測、科學(xué)計(jì)算器、農(nóng)業(yè)機(jī)械化數(shù)據(jù)處理、農(nóng)田綜合信息儲(chǔ)存等功能。所以，本實(shí)用新型相比現(xiàn)有設(shè)備，成本低而且使用非常方便。

圖I是本實(shí)用新型的GPS農(nóng)田面積測量儀硬件結(jié)構(gòu)框圖；圖2是測量儀程序架構(gòu)；圖3是操作界面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。ー種GPS農(nóng)田面積測量儀，總體來說，包括GPS模塊、鍵盤、顯示模塊以及處理器，處理器分為主處理器和接ロ芯片，接ロ芯片與主處理器通過數(shù)據(jù)總線和控制線對應(yīng)連接；接ロ芯片輸入連接GPS模塊和鍵盤，通過顯示模塊控制線連接顯示模塊的控制端ロ，顯示模塊的數(shù)據(jù)端ロ對應(yīng)接設(shè)在所述數(shù)據(jù)總線上；主處理器還連接有時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)接ロ模塊。如圖I給出了ー種具體的測量儀硬件結(jié)構(gòu)，在上述測量儀基礎(chǔ)上，在接ロ芯片上還輸入連接有溫濕度傳感器。接ロ芯片為STC89C52單片機(jī)。主處理器為SPCE061A單片機(jī)。鍵盤為5*5矩陣鍵盤。顯示模塊為由顯示控制器T6963C控制連接的160*128IXD液晶屏。存儲(chǔ)接ロ模塊包括U盤讀寫模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(圖中4Mbf Iash內(nèi)存擴(kuò)展)。U盤讀寫模塊包括與主處理器控制連接的CH375。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為與主處理器通過SPI串行通訊連接的閃存器SPR4096。所述溫濕度傳感器為DHT21數(shù)字溫濕度傳感器。對上述各種器件的具體描述如下GPS模塊是GARMIN公司的GPS25LP接收機(jī)，數(shù)據(jù)更新為每秒一次，低功耗，默認(rèn)輸出NMEA — 0183版本3. O的ASCII碼。SPCE061A單片機(jī)其內(nèi)嵌32K字的閃存(FLASH)。能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號，具備串行設(shè)備接ロ、看門狗和保密功能。STC89C52單片機(jī)，其用于管理數(shù)據(jù)總線，協(xié)調(diào)各功能模塊與SPCE061A數(shù)據(jù)傳輸。液晶屏、溫濕度傳感器、鍵盤由接ロ芯片STC89C52單片機(jī)進(jìn)行控制；而存儲(chǔ)和時(shí)鐘由主處理器負(fù)責(zé)。這種雙處理器方案的好處是①51單片機(jī)的位操作相當(dāng)靈活，接入I2C通信的溫濕度傳感器和5*5鍵盤比較方便，程序易實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展較多I/O ロ，獨(dú)立編程掃描鍵盤，減少主處理器開銷與160*128顯示屏響應(yīng)頻率匹配兼容，解決主處理器與此液晶屏響應(yīng)頻率不匹配、程序中需要延時(shí)等待的問題；④主處理器無需管理與外圍接ロ芯片(溫濕度傳感器、鍵盤、GPS等)通信問題，例如主處理器不需要等待溫濕度傳感器通信所需要的大約50ms的時(shí)間，因此大大提高系統(tǒng)的處理速度。⑥主處理程序與外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)立，方便程序框架的構(gòu)建。所以雙處理器方案不僅簡化了 SPCE061A單片機(jī)的程序，減小其運(yùn)算的開支，更重要的是避免SPCE061A單片機(jī)(主處理器)因等待液晶屏和傳感器響應(yīng)時(shí)間而大大減緩了系統(tǒng)速度。鍵盤為5*5矩陣鍵盤，共25個(gè)鍵，包含導(dǎo)向四個(gè)鍵；數(shù)字及運(yùn)算符15個(gè)鍵；其余為操作功能鍵。鍵盤電路中的單片機(jī)連接線輸入連接與門芯片74LS21，輸出到中斷引腳(夕卜部中斷源I輸入)。通過掃描鍵盤，將獲得的鍵值再通過并ロ發(fā)送給主處理器，更新主處理器鍵值。顯示模塊是采用160*128黃背光液晶屏，其有由液晶顯示控制器T6963C及其周邊電路，行驅(qū)動(dòng)器組，列驅(qū)動(dòng)器組以及液晶驅(qū)動(dòng)偏壓電路組成。液晶屏背光電源通過三極管控制，達(dá)到節(jié)約電能的效果。u盤讀寫模塊是ー種USB總線的通用接ロ芯片CH375，可方便地掛接到單片機(jī)的控制總線上。CH375內(nèi)置了處理Mass-Storage海量存儲(chǔ)設(shè)備的專用通信協(xié)議的固件，嵌入式系統(tǒng)的單片機(jī)可以通過CH375將U盤作為可移動(dòng)的大容量存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊是ー個(gè)高性能的4Mb (512KX8位)總線閃存器SPR4096，具有SIO串行接ロ功能。在本系統(tǒng)中SPR4096不僅儲(chǔ)存大量的字庫和圖片，還為系統(tǒng)測得的地塊面積信息記錄在其內(nèi)存中，如第多少次測量的時(shí)間、GPS點(diǎn)數(shù)和坐標(biāo)、當(dāng)前溫濕度等。 溫濕度傳感器模塊是DHT21數(shù)字溫濕度傳感器，含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，單線數(shù)據(jù)通信，節(jié)約單片機(jī)I/o。系統(tǒng)采用兩個(gè)850mAh的鋰電池串聯(lián)，經(jīng)7805穩(wěn)壓后供大部分芯片使用，再經(jīng)AMSl117 穩(wěn)壓成 3. 3V 后供 SPCE061A 用。本實(shí)用新型多功能GPS農(nóng)田面積測量儀的系統(tǒng)程序架構(gòu)如圖2所示。其特征在于系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)上分為三個(gè)層次主界面層次、功能模塊層次、子功能層次和六主要大功能程序塊面積測量模塊、系統(tǒng)時(shí)鐘模塊、測量兩點(diǎn)距離、溫濕度數(shù)據(jù)采集、指南針界面和計(jì)算器功能。所述六大主要功能做成六大程序模塊供主程序調(diào)用，在模塊程序內(nèi)部集成了各自的子功能。所述接ロ芯片的STC89C52程序設(shè)計(jì)完全遵循ー個(gè)接ロ芯片通信協(xié)議編寫，溫度傳感器讀取、鍵盤掃描和GPS數(shù)據(jù)讀取及提取集成于STC89C52內(nèi)，通過中斷請求將數(shù)據(jù)上傳到SPCE061A單片機(jī)，防止程序流程不至于混亂。對于測量多邊形的每ー個(gè)點(diǎn)時(shí)，如果選擇的是自動(dòng)錄入GPS坐標(biāo)，測量儀會(huì)在這個(gè)點(diǎn)上接收6次該點(diǎn)GPS坐標(biāo)然后取其平均值，對于誤差較大的點(diǎn)系統(tǒng)自動(dòng)刪除該點(diǎn)。測量每個(gè)點(diǎn)時(shí)，需等待測量儀提示接收坐標(biāo)完成后才能移動(dòng)到下一個(gè)點(diǎn)測量。若選擇手動(dòng)錄入GPS坐標(biāo),系統(tǒng)界面上會(huì)顯示姆ー個(gè)點(diǎn)接收到的姆ー個(gè)坐標(biāo)值，以等待使用者的判定該值是否有效，并且在這種模式下可以錄入已知的坐標(biāo)點(diǎn)或刪除某個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。所述主界面層次是指開機(jī)后首先出現(xiàn)的操作界面，對六大功能模塊的選擇調(diào)用。當(dāng)進(jìn)入到主操作界面以后，利用鍵盤選擇要使用的功能模塊，主機(jī)操作界面的操作效果如圖3左側(cè)所示，顯示農(nóng)田面積形狀，如圖3右側(cè)所示。本使用新型的GPS農(nóng)田面積測量儀可實(shí)現(xiàn)對農(nóng)田作業(yè)面積的快速測量，并可以實(shí)時(shí)顯示被測田地的形狀，讓操作者對田地的認(rèn)識(shí)更加直觀。同時(shí)，該實(shí)用新型還可以進(jìn)行其他的用處指南針、溫濕度檢測、科學(xué)計(jì)算器、農(nóng)業(yè)機(jī)械化數(shù)據(jù)處理、農(nóng)田綜合信息儲(chǔ)存等。功能多祥，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
權(quán)利要求1.一種GPS農(nóng)田面積測量儀，包括GPS模塊、鍵盤、顯示模塊以及處理器，其特征在于，所述處理器包括主處理器和接口芯片，接口芯片與主處理器通過數(shù)據(jù)總線和控制線對應(yīng)連接；所述接口芯片輸入連接所述GPS模塊和鍵盤，通過顯示模塊控制線連接所述顯示模塊的控制端口，所述顯示模塊的數(shù)據(jù)端口對應(yīng)接設(shè)在所述數(shù)據(jù)總線上；所述主處理器還連接有時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)接口模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS農(nóng)田面積測量儀，其特征在于，所述接口芯片還輸入連接有溫濕度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS農(nóng)田面積測量儀，其特征在于，所述接口芯片為STC89C52單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS農(nóng)田面積測量儀，其特征在于，所述主處理器為SPCE061A單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS農(nóng)田面積測量儀，其特征在于，所述鍵盤為5*5矩陣鍵盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS農(nóng)田面積測量儀，其特征在于，所述顯示模塊為由顯示控制器T6963C控制連接的160*128LCD液晶屏。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS農(nóng)田面積測量儀，其特征在于，所述存儲(chǔ)接口模塊包括U盤讀寫模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種GPS農(nóng)田面積測量儀，其特征在于，所述U盤讀寫模塊包括與主處理器控制連接的CH375。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種GPS農(nóng)田面積測量儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為與主處理器通過SPI串行通訊連接的閃存器SPR4096。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種GPS農(nóng)田面積測量儀，其特征在于，所述溫濕度傳感器為DHT21數(shù)字溫濕度傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種GPS農(nóng)田面積測量儀，包括GPS模塊、鍵盤、顯示模塊以及處理器，所述處理器包括主處理器和接口芯片，接口芯片與主處理器通過數(shù)據(jù)總線和控制線對應(yīng)連接；所述接口芯片輸入連接所述GPS模塊和鍵盤，通過顯示模塊控制線連接所述顯示模塊的控制端口，所述顯示模塊的數(shù)據(jù)端口對應(yīng)接設(shè)在所述數(shù)據(jù)總線上；所述主處理器還連接有時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)接口模塊。本實(shí)用新型的GPS農(nóng)田面積測量儀；將處理器分為主處理器和接口芯片，主處理器和接口芯片分別處理相關(guān)功能，硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，不僅運(yùn)行速度快，而且運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
文檔編號G01S19/42GK202403694SQ20122000186
公開日2012年8月29日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者介戰(zhàn), 余西方, 馮先臻, 宋飛, 毛鵬軍, 閔俊杰 申請人:河南科技大學(xué)