Kā sasaistīt GPS moduli (NEO-6m) ar Arduino: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Šajā projektā esmu parādījis, kā sasaistīt GPS moduli ar Arduino UNO. Garuma un platuma dati tiek parādīti LCD, un atrašanās vietu var apskatīt lietotnē.

Materiālu saraksts

• Arduino Uno ==> 8 ASV dolāri
• Ublox NEO-6m GPS modulis ==> 15 ASV dolāri
• 16x2 LCD ==> 3 ASV dolāri
• Maizes dēlis ==> 2 ASV dolāri
• Jumper vadi ==> $ 2

Projekta kopējās izmaksas ir 30 USD.

1. darbība. Par GPS

Globālā pozicionēšanas sistēma (GPS) ir satelītu navigācijas sistēma, kas sastāv no vismaz 24 satelītiem. GPS darbojas jebkuros laika apstākļos, jebkurā vietā pasaulē, 24 stundas diennaktī, bez abonēšanas maksas vai iestatīšanas maksas.

GPS satelīti GPS orbītā divreiz dienā riņķo ap Zemi. Katrs satelīts pārraida unikālu signālu un orbitālos parametrus, kas ļauj GPS ierīcēm atšifrēt un aprēķināt precīzu satelīta atrašanās vietu. GPS uztvērēji izmanto šo informāciju un trilatūru, lai aprēķinātu precīzu lietotāja atrašanās vietu. Būtībā GPS uztvērējs mēra attālumu līdz katram satelītam pēc laika, kas nepieciešams pārraidītā signāla saņemšanai. Veicot attāluma mērījumus no vēl dažiem satelītiem, uztvērējs var noteikt lietotāja atrašanās vietu un to parādīt.

Lai aprēķinātu savu 2-D pozīciju (platumu un garumu) un ceļa kustību, GPS uztvērējam jābūt bloķētam ar vismaz 3 satelītu signālu. Redzot 4 vai vairāk satelītus, uztvērējs var noteikt jūsu trīsdimensiju pozīciju (platumu, garumu un augstumu). Parasti GPS uztvērējs izseko 8 vai vairāk satelītus, taču tas ir atkarīgs no diennakts laika un vietas, kur atrodaties uz zemes.

Kad jūsu atrašanās vieta ir noteikta, GPS ierīce var aprēķināt citu informāciju, piemēram:

• Ātrums
• Gultnis
• Track
• Ceļojuma attālums
• Attālums līdz galamērķim

Kāds ir signāls?

GPS satelīti pārraida vismaz 2 mazjaudas radiosignālus. Signāli pārvietojas pa redzes līniju, kas nozīmē, ka tie izies cauri mākoņiem, stiklam un plastmasai, bet neizies cauri lielākajai daļai cietu objektu, piemēram, ēkām un kalniem. Tomēr mūsdienu uztvērēji ir jutīgāki un parasti var izsekot pa mājām.

GPS signāls satur 3 dažādu veidu informāciju:

• Pseidogadīšanās kods ir I. D. kods, kas identificē, kurš satelīts pārraida informāciju. Ierīces satelīta lapā varat redzēt, no kuriem satelītiem saņemat signālus.
• Efermēzes dati ir nepieciešami, lai noteiktu satelīta atrašanās vietu, un tie sniedz svarīgu informāciju par satelīta stāvokli, pašreizējo datumu un laiku.
• Almanaha dati norāda GPS uztvērējam, kur katram GPS satelītam jāatrodas jebkurā diennakts laikā, un parāda orbītas informāciju par šo satelītu un katru citu satelītu sistēmā.

2. darbība: Arduino, Neo6m GPS un 16x2 LCD

1. Arduino

Arduino ir atvērtā koda elektronikas platforma, kuras pamatā ir viegli lietojama aparatūra un programmatūra. Arduino dēļi spēj nolasīt ievadi - gaismu uz sensora, pirkstu uz pogas vai Twitter ziņu - un pārvērst to par izvadi - aktivizējot motoru, ieslēdzot LED, publicējot kaut ko tiešsaistē. Jūs varat pateikt savai padomei, kas jādara, nosūtot instrukciju kopu uz tāfeles mikrokontrollera. Lai to izdarītu, izmantojiet programmēšanas valodu Arduino (pamatojoties uz vadu) un Arduino programmatūru (IDE), kuras pamatā ir apstrāde.

Nepieciešamās bibliotēkas, lai GPS darbotos Arduino IDE.

SoftwareSerial

TinyGPS

Jūs varat arī izveidot savu pielāgoto Arduino uno.

2. NEO-6m GPS modulis (kā parādīts attēlā i2)

NEO-6m GPS moduļa datu lapa

3. 16x2 LCD

LCD (šķidro kristālu displejs) ekrāns ir elektronisks displeja modulis, un tam ir plašs lietojumu klāsts. 16x2 LCD displejs ir ļoti vienkāršs modulis, un to ļoti bieži izmanto dažādās ierīcēs un shēmās. Šiem moduļiem ir priekšroka salīdzinājumā ar septiņiem segmentiem un citiem daudzsegmentu gaismas diodēm. Iemesli: LCD ir ekonomiski; viegli programmējams; neierobežo īpašas un pat pielāgotas rakstzīmes (atšķirībā no septiņiem segmentiem), animācijas un tā tālāk. 16x2 LCD nozīmē, ka vienā rindā var parādīt 16 rakstzīmes, un ir 2 šādas rindas. Šajā LCD ekrānā katra rakstzīme tiek parādīta 5x7 pikseļu matricā. Šim LCD ir divi reģistri, proti, komanda un dati. Komandu reģistrs saglabā LCD norādītās komandu instrukcijas. Komanda ir LCD norādījums, lai veiktu iepriekš noteiktu uzdevumu, piemēram, tā inicializēšanu, ekrāna notīrīšanu, kursora pozīcijas iestatīšanu, displeja vadību utt. Datu reģistrs saglabā datus, kas jāparāda LCD. Dati ir LCD ekrānā redzamās rakstzīmes ASCII vērtība.

Tapu diagramma un tapas apraksts (kā parādīts attēlā i3 un i4)

4 bitu un 8 bitu LCD režīms LCD var darboties divos dažādos režīmos, proti, 4 bitu un 8 bitu režīmā. Četru bitu režīmā mēs sūtām datu dzēlēšanu pēc pirmā, vispirms augšējo un pēc tam apakšējo. Tiem no jums, kuri nezina, kas ir kniebiens: kodiens ir četru bitu grupa, tāpēc baita apakšējie četri biti (D0-D3) veido apakšējo nazi, bet augšējie četri biti (D4-D7) no baita veido augstāko kožamo. Tas ļauj mums nosūtīt 8 bitu datus. Tā kā 8 bitu režīmā mēs varam nosūtīt 8 bitu datus tieši vienā gājienā, jo mēs izmantojam visas 8 datu līnijas.

LCD lasīšanas un rakstīšanas režīms LCD pats sastāv no interfeisa IC. MCU var lasīt vai rakstīt šajā saskarnes IC. Vairumā gadījumu mēs tikai rakstīsim IC, jo lasīšana padarīs to sarežģītāku, un šādi scenāriji ir ļoti reti. Tāda informācija kā kursora pozīcija, statusa pabeigšanas pārtraukumi utt.

3. darbība. Savienojumi

GPS moduļa saskarne ar Arduino

Arduino ===> NEO6m

GND ===> GND

Digitālā tapa (D3) ===> TX

Digitālā tapa (D4) ===> RX

5Vdc ===> Vcc

Šeit es iesaku GPS moduļa barošanai izmantot ārēju barošanas avotu, jo minimālā jaudas prasība, lai GPS modulis darbotos, ir 3,3 V, un Arduino nespēj nodrošināt tik lielu spriegumu. Lai nodrošinātu spriegumu, izmantojiet produktīvu USB TTL, kā parādīts 5. attēlā.

USB draiveris

Vēl viena lieta, ko esmu atradusi, strādājot ar GPS antenu, ir aprīkota ar moduli, jo tā nesaņem signālu mājā, tāpēc es izmantoju šo antenu - tā ir daudz labāka.

Antena

Lai pievienotu šo antenu, jāizmanto savienotājs, kas parādīts attēlā i6.

Arduino UNO un JHD162a LCD saskarne

LCD ===> Arduino Uno

VSS ===> GND

VCC ===> 5V

VEE ===> 10K rezistors

RS ===> A0 (analogā tapa)

R/W ===> GND

E ===> A1

D4 ===> A2

D5 ===> A3

D6 ===> A4

D7 ===> A5

LED+ ===> VCC

LED- ===> GND

4. solis: rezultāts

5. darbība: demonstrācija