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中文摘要

随着农业现代化的到来，在施肥、灌溉、喷药、测产、收割等方面都利用机械来完成，农田的面积及形状是现代化作业的主要依据。林业方面，在森林资源调查、退耕还林、工程造林等方面，森林的面积及形状也是非常重要的。在日常生活中，还有很多需要测量面积的地方，例如鱼塘、水库等。

基于以上的分析，本文研究的内容为利用GPS原理测量面积和周长，本文所做的工作及研究成果如下：

本文在GPS和算法方面作了深入研究。利用STC单片机设计硬件电路并制作PCB板，深入研究在平面几何中测量不规则图形的面积和周长的算法，尤其是面积，凸多边形的面积容易得到，凹多边形的面积较难，本文在这方面作了大量的研究，并提出解决问题的算法，然后把地球作近似，研究在地面上不规则图形的面积和周长的算法，利用GPS可以得出多边形顶点的坐标，并在算法的基础上利用C51编程，从而实现面积和周长的测量。应用本文的方法测量面积的精度较高，且方便、快捷，有很好的使用价值。

关键词：GPS，单片机，面积，测量

I

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ABSTRACT

With the arrival of agricultural modernization, using the machine in the fertilizing, irrigation, spraying, surveying output and reaping, etc, the area and shape of farmland is the main basis of modern operating. In the Forest industry, in forest resource survey and returning land for farming to forestry and afforestation construction, etc, forest area and shape also is very important.In everyday life, there are a lot of places to measure, such as pond, reservoir, etc.

Based on the above analysis, this paper studies the contents of principle for using GPS measurement area and perimeter. This paper work and research results are as follows:

This paper researchs on the GPS and algorithm http://wendang.chazidian.coming the STC microcontroller hardware circuit and making PCB, thorough researching algorithm about perimeter and area of irregular region in the in plane geometry, especially the area, the area of convex polygons is easy, concave polygon to get more difficult, in the area in the aspects of the research, and put forward the algorithm of solution to the problem. Then approximating, researching algorithm of irregular area and perimeter of the on the ground, using GPS can draw the vertex coordinates of polygon, programming in C51 based on the algorithm, realize the area and perimeter of measurement.The application of this method is feasible. Measurement accuracy is good, and it is convenient, quick, have very good use value.

Keywords: GPS, Microcontroller, area, Measurement

II

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目 录

中文摘要 ....................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................. II 目 录 .......................................................................................................................... III 第一章 绪论 ................................................................................................................ 1 1.1 引言 ....................................................................................................................... 1 1.2 课题背景及研究现状 ........................................................................................... 1 1.3本文的主要工作和结构安排 ................................................................................ 2 第二章 硬件设计 ........................................................................................................ 3 2.1 引言 ....................................................................................................................... 3 2.2 整体电路 ............................................................................................................... 3

2.2.1 单片机选型 ................................................................................................ 3 2.2.2 最小系统的设计 ........................................................................................ 4 2.2.3 液晶模块 .................................................................................................... 4 2.2.4 GPS接收模块的设计 ................................................................................. 5 2.2.5 存储模块的设计 ........................................................................................ 5 2.2.6 STC程序下载模块 ..................................................................................... 6 2.2.7 供电模块 .................................................................................................... 7 2.3 本章小结 ............................................................................................................... 8 第三章 算法实现 ........................................................................................................ 9 3.1 引言 ....................................................................................................................... 9 3.2 算法研究 ............................................................................................................. 10

3.2.1求地球表面上两点间距离 ....................................................................... 10 3.2.2求地球表面上多边形面积 ....................................................................... 12 3.3 算法的可行性论证 ............................................................................................. 16 3.4 本章小结 ............................................................................................................. 19 第四章 软件设计 ...................................................................................................... 20 4.1 引言 ..................................................................................................................... 20 4.2软件设计 .............................................................................................................. 20

III

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第五章 总结 ............................................................................................................... 24 参考文献 ..................................................................................................................... 25 附录 ............................................................................................................................. 26 致谢 ............................................................................................................................. 36

IV

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第一章 绪论

1.1 引言

GPS ( Global Positioning System)为全球定位系统。是一种利用卫星支持的无线电导航系统，自20世纪90年代应用以来，以其速度快、效率高、精度能满足要求的一系列特点，深受广大用户的青睐[1]。

GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成，它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4颗)，轨道倾角为55°。此外，还有3颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存的导航信息。

本文利用GPS模块可以得出所在位置的经纬度，然后利用算法计算出闭合的不规则的区域的面积和周长。用户可以手持GPS测量仪，走出一个闭合的区域，GPS测量仪定时得出所在位置的经纬度，用户在走的过程中，GPS测量仪进行计算，用户走出闭合区域后，GPS测距仪自动算出用户所走出的闭合区域的面积和周长，非常方便实用。

1.2 课题背景及研究现状

在农业、林业方面，以及日常生活中，有很多需要测量面积的地方，如灌溉、测产、收割、森林资源调查、修建水库、工程建筑等方面，面积及形状是非常重要的信息。如果是规则的小面积区域测量面积和周长，人为可以实现，如果是大面积或不规则区域测量面积和周长，人为很难实现，本文正是从以上分析出发，采用STC90LE58RD+单片机和GPS模块实现不规则区域测量面积和周长，简单实用，且稳定可靠。

本文重点研究如何利用GPS模块测得所在位置的经纬度来实现不规则区域测量面积和周长。文献[1]中，夏友福介绍 GPS在森林资源调查、退耕还林、工程造林中的面积测量方法，测量林地边界的经纬度，采用 CASIOfx-4500P编程计算器的程序便可计算林地面积.结合应用实例，详细介绍其方法的优点及其应用前景。文献[2]中，孟庆川等通过分析现有的火场面积的计算方法，提出了新的计算火场面积的方法一基于GPS的火场面积计算方法，该方法是将三角剖分法和GPS技术相结合，使计算火场面积更加准确，有较强的实用性，更有利于在基层林场推广。文献[3]中，武志明等为了满足实施精细农业时计算田块面积的需要，通过用解析法之一的坐标法来计算多边形田块的面积，并利用 VB6.0设计该方法求面积的程序。采用 GPS接收机实时地测量农田边界的定位信息，经过

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