Jak propojit modul GPS (NEO-6m) s Arduino: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

V tomto projektu jsem ukázal, jak propojit modul GPS s Arduino UNO. Údaje o zeměpisné délce a šířce se zobrazují na displeji LCD a polohu lze zobrazit v aplikaci.

Seznam materiálu

• Arduino Uno ==> 8 $
• GPS modul Ublox NEO-6m ==> 15 $
• 16x2 LCD ==> $ 3
• Breadboard ==> $ 2
• Propojovací vodiče ==> 2 $

Celkové náklady na projekt činí 30 dolarů.

Krok 1: O systému GPS

Co je GPS Global Positioning System (GPS) je satelitní navigační systém, který se skládá z nejméně 24 satelitů. GPS funguje za jakýchkoli povětrnostních podmínek, kdekoli na světě, 24 hodin denně, bez poplatků za předplatné nebo instalačních poplatků.

Jak funguje GPS Satelity GPS krouží kolem Země dvakrát denně na přesné oběžné dráze. Každý satelit vysílá jedinečný signál a orbitální parametry, které umožňují zařízením GPS dekódovat a vypočítat přesnou polohu satelitu. Přijímače GPS používají tyto informace a trilateraci k výpočtu přesné polohy uživatele. Přijímač GPS v zásadě měří vzdálenost každého satelitu podle času, který je zapotřebí k přijetí vysílaného signálu. Při měření vzdálenosti z několika dalších satelitů může přijímač určit polohu uživatele a zobrazit ji.

Pro výpočet vaší 2-D polohy (zeměpisné šířky a délky) a pohybu stopy musí být přijímač GPS uzamčen na signál alespoň 3 satelitů. Při pohledu na 4 nebo více satelitů může přijímač určit vaši 3-D polohu (zeměpisná šířka, zeměpisná délka a nadmořská výška). Přijímač GPS bude obecně sledovat 8 nebo více satelitů, ale to závisí na denní době a na tom, kde se na Zemi nacházíte.

Jakmile je vaše poloha určena, jednotka GPS může vypočítat další informace, například:

• Rychlost
• Ložisko
• Dráha
• Trip dist
• Vzdálenost do cíle

Jaký je signál?

Satelity GPS vysílají alespoň 2 rádiové signály s nízkým výkonem. Signály se pohybují podle zorného pole, což znamená, že projdou mraky, sklem a plastem, ale neprojdou většinou pevných předmětů, jako jsou budovy a hory. Moderní přijímače jsou však citlivější a mohou obvykle sledovat domy.

Signál GPS obsahuje 3 různé typy informací:

• Pseudonáhodný kód je ID kód, který identifikuje, který satelit vysílá informace. Na satelitní stránce vašeho zařízení můžete zjistit, ze kterých satelitů přijímáte signály.

• Údaje o efemeridách jsou potřebné k určení polohy satelitu a poskytují důležité informace o stavu satelitu, aktuálním datu a čase.
• Data Almanacu sdělují přijímači GPS, kde by měl být každý satelit GPS kdykoli během dne, a ukazují orbitální informace pro tento satelit a každý další satelit v systému.

Krok 2: Arduino, Neo6m GPS a 16x2 LCD

1. Arduino

Arduino je open-source elektronická platforma založená na snadno použitelném hardwaru a softwaru. Desky Arduino jsou schopné číst vstupy - světlo na senzoru, prst na tlačítku nebo zprávu na Twitteru - a proměnit je na výstup - aktivace motoru, rozsvícení LED, zveřejnění něčeho online. Můžete své desce sdělit, co má dělat, a to zasláním sady pokynů mikrokontroléru na desce. K tomu použijete programovací jazyk Arduino (na základě zapojení) a software Arduino (IDE) na základě zpracování.

Požadované knihovny pro fungování GPS v Arduino IDE.

Software Sériový

TinyGPS

Můžete si také vytvořit vlastní Arduino uno.

2. GPS modul NEO-6m (jak je znázorněno na obrázku i2)

Datový list GPS modulu NEO-6m

3. 16x2 LCD

Obrazovka LCD (Liquid Crystal Display) je elektronický zobrazovací modul, který nabízí širokou škálu aplikací. LCD displej 16x2 je velmi základní modul a velmi často se používá v různých zařízeních a obvodech. Tyto moduly jsou upřednostňovány před sedmi segmenty a jinými více segmentovými LED diodami. Důvodem je: LCD jsou ekonomické; snadno programovatelné; nemají žádné omezení zobrazování speciálních a dokonce vlastních znaků (na rozdíl od sedmi segmentů), animací atd. 16x2 LCD znamená, že může zobrazit 16 znaků na řádek a existují 2 takové řádky. Na tomto LCD displeji je každý znak zobrazen v matici 5x7 pixelů. Tento LCD má dva registry, jmenovitě příkaz a data. Registr příkazů ukládá příkazové instrukce dané na LCD. Příkaz je instrukce, kterou má LCD provést předdefinovaný úkol, jako je jeho inicializace, vymazání obrazovky, nastavení polohy kurzoru, ovládání displeje atd. Datový registr ukládá data, která se mají zobrazit na LCD. Data jsou hodnotou ASCII znaku, který se má zobrazit na LCD displeji.

Schéma kolíku a popis kolíku (jak je znázorněno na obrázku i3 a i4)

4bitový a 8bitový režim LCD Displej LCD může pracovat ve dvou různých režimech, konkrétně ve 4bitovém a 8bitovém režimu. Ve 4bitovém režimu posíláme datové okusování pomocí nibble, nejprve horní nibble a poté spodní nibble. Pro ty z vás, kteří nevědí, co je nibble: nibble je skupina čtyř bitů, takže spodní čtyři bity (D0-D3) bajtu tvoří spodní nibble, zatímco horní čtyři bity (D4-D7) bajtu z vyšší nibble. To nám umožňuje odesílat 8bitová data. Zatímco v 8bitovém režimu můžeme odesílat 8bitová data přímo jedním tahem, protože používáme všech 8 datových linek.

Režim čtení a zápisu LCD Samotný LCD displej se skládá z integrovaného obvodu. MCU může buď číst, nebo zapisovat do tohoto rozhraní IC. Většinu času budeme jen psát do IC, protože čtení to zkomplikuje a takové scénáře jsou velmi vzácné. Informace jako poloha kurzoru, přerušení dokončení stavu atd.

Krok 3: Připojení

Propojení GPS modulu s Arduino

Arduino ===> NEO6m

GND ===> GND

Digitální pin (D3) ===> TX

Digitální pin (D4) ===> RX

5Vdc ===> Vcc

Zde navrhuji použít externí napájecí zdroj k napájení modulu GPS, protože minimální požadavek na výkon modulu GPS je 3,3 V a Arduino není schopno poskytnout tolik napětí. Chcete -li poskytnout napětí, použijte plodný USB TTL, jak je znázorněno na obr. I5.

USB ovladač

Ještě jedna věc, kterou jsem našel při práci s GPS anténou dodávanou s modulem, je, že uvnitř domu nepřijímá signál, takže jsem použil tuto anténu - je to mnohem lepší.

Anténa

Pro připojení této antény musíte použít konektor zobrazený na obrázku i6.

Rozhraní LCD Arduino UNO a JHD162a

LCD ===> Arduino Uno

VSS ===> GND

VCC ===> 5V

VEE ===> 10K odpor

RS ===> A0 (analogový pin)

R/W ===> GND

E ===> A1

D4 ===> A2

D5 ===> A3

D6 ===> A4

D7 ===> A5

LED+ ===> VCC

LED- ===> GND

Krok 4: Výsledek

Krok 5: Demo