Jak połączyć moduł GPS (NEO-6m) z Arduino: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

W tym projekcie pokazałem jak połączyć moduł GPS z Arduino UNO. Dane dotyczące długości i szerokości geograficznej są wyświetlane na ekranie LCD, a lokalizację można wyświetlić w aplikacji.

Lista materiałów

• Arduino Uno ==> 8 USD
• Moduł GPS Ublox NEO-6m ==> 15 USD
• 16x2 LCD ==> 3 USD
• Deska do krojenia chleba ==> $2
• Przewody połączeniowe ==> $2

Całkowity koszt projektu to 30 dolarów.

Krok 1: O GPS

Co to jest GPSGlobalny system pozycjonowania (GPS) to satelitarny system nawigacyjny składający się z co najmniej 24 satelitów. GPS działa w każdych warunkach pogodowych, w dowolnym miejscu na świecie, 24 godziny na dobę, bez opłat abonamentowych i konfiguracyjnych.

Jak działa GPSSatelity GPS okrążają Ziemię dwa razy dziennie po precyzyjnej orbicie. Każdy satelita przesyła unikalny sygnał i parametry orbitalne, które umożliwiają urządzeniom GPS dekodowanie i obliczanie dokładnej lokalizacji satelity. Odbiorniki GPS wykorzystują te informacje i trilaterację do obliczenia dokładnej lokalizacji użytkownika. Zasadniczo odbiornik GPS mierzy odległość do każdego satelity przez czas potrzebny na odebranie nadawanego sygnału. Dzięki pomiarom odległości z kilku dodatkowych satelitów odbiornik może określić pozycję użytkownika i wyświetlić ją.

Aby obliczyć pozycję 2D (szerokość i długość geograficzną) oraz śledzić ruch, odbiornik GPS musi być nastawiony na sygnał z co najmniej 3 satelitów. Mając na widoku 4 lub więcej satelitów, odbiornik może określić Twoją pozycję w 3D (szerokość, długość i wysokość). Ogólnie rzecz biorąc, odbiornik GPS śledzi 8 lub więcej satelitów, ale zależy to od pory dnia i miejsca na ziemi.

Po ustaleniu pozycji odbiornik GPS może obliczyć inne informacje, takie jak:

• Prędkość
• Łożysko
• Ścieżka
• Odległość podróży
• Odległość do celu

Jaki jest sygnał?

Satelity GPS transmitują co najmniej 2 sygnały radiowe o małej mocy. Sygnały przemieszczają się w linii wzroku, co oznacza, że przechodzą przez chmury, szkło i plastik, ale nie przechodzą przez większość stałych obiektów, takich jak budynki i góry. Jednak nowoczesne odbiorniki są bardziej czułe i zwykle mogą śledzić domy.

Sygnał GPS zawiera 3 różne rodzaje informacji:

• Pseudolosowy kod to identyfikator. kod, który identyfikuje, który satelita przesyła informacje. Na stronie satelitów urządzenia możesz sprawdzić, z których satelitów odbierasz sygnały.
• Dane efemerydalne są potrzebne do określenia pozycji satelity i dostarczają ważnych informacji o stanie satelity, aktualnej dacie i godzinie.
• Dane almanachu informują odbiornik GPS, gdzie powinien znajdować się każdy satelita GPS o dowolnej porze dnia i pokazują informacje o orbicie dla tego satelity i każdego innego satelity w systemie.

Krok 2: Arduino, Neo6m GPS i wyświetlacz LCD 16x2

1. Arduino

Arduino to platforma elektroniczna typu open source oparta na łatwym w użyciu sprzęcie i oprogramowaniu. Płytki Arduino potrafią odczytywać wejścia – światło na czujniku, palec na przycisku czy wiadomość na Twitterze – i zamieniać je w wyjście – uruchamiając silnik, włączając diodę LED, publikując coś online. Możesz powiedzieć swojej płytce, co ma robić, wysyłając zestaw instrukcji do mikrokontrolera na płytce. Aby to zrobić, użyj języka programowania Arduino (opartego na Wiring) oraz oprogramowania Arduino (IDE), opartego na Processing.

Wymagane biblioteki do pracy GPS w Arduino IDE.

Oprogramowanie Serial

Mały GPS

Możesz także stworzyć własne niestandardowe Arduino uno.

2. Moduł GPS NEO-6m (jak pokazano na obrazku i2)

Karta katalogowa modułu GPS NEO-6m

3. Wyświetlacz LCD 16x2

Ekran LCD (Liquid Crystal Display) to elektroniczny moduł wyświetlacza i znajduje szerokie zastosowanie. Wyświetlacz LCD 16x2 jest bardzo podstawowym modułem i jest bardzo powszechnie stosowany w różnych urządzeniach i obwodach. Te moduły są preferowane w stosunku do siedmiu segmentów i innych wielosegmentowych diod LED. Powody są następujące: wyświetlacze LCD są ekonomiczne; łatwo programowalny; nie mają ograniczeń w wyświetlaniu specjalnych, a nawet niestandardowych postaci (w przeciwieństwie do siedmiu segmentów), animacji i tak dalej. Wyświetlacz LCD 16x2 oznacza, że może wyświetlać 16 znaków w linii i są 2 takie linie. Na tym wyświetlaczu LCD każdy znak jest wyświetlany w matrycy 5x7 pikseli. Ten wyświetlacz LCD ma dwa rejestry, a mianowicie polecenie i dane. Rejestr poleceń przechowuje instrukcje poleceń przekazywane do wyświetlacza LCD. Polecenie to instrukcja przekazana do wyświetlacza LCD, aby wykonać wstępnie zdefiniowane zadanie, takie jak inicjalizacja, wyczyszczenie ekranu, ustawienie pozycji kursora, sterowanie wyświetlaczem itp. Rejestr danych przechowuje dane, które mają być wyświetlane na wyświetlaczu LCD. Dane to wartość ASCII znaku, który ma być wyświetlany na wyświetlaczu LCD.

Schemat pinów i opis pinów (jak pokazano na rys. i3 i i4)

4-bitowy i 8-bitowy tryb LCD Wyświetlacz LCD może pracować w dwóch różnych trybach, a mianowicie trybie 4-bitowym i trybie 8-bitowym. W trybie 4 bitowym wysyłamy nibble danych po nibble, najpierw górny nibble, a następnie dolny nibble. Dla tych z was, którzy nie wiedzą, czym jest nibble: nibble to grupa czterech bitów, więc dolne cztery bity (D0-D3) bajtu tworzą dolny nibble, podczas gdy górne cztery bity (D4-D7) bajtu tworzą wyższy nibble. Umożliwia nam to wysyłanie 8-bitowych danych. W trybie 8-bitowym możemy wysłać 8-bitowe dane bezpośrednio za jednym pociągnięciem, ponieważ używamy wszystkich 8 linii danych.

Tryb odczytu i zapisu wyświetlacza LCD Sam wyświetlacz LCD składa się z interfejsu IC. MCU może odczytywać lub zapisywać do tego interfejsu IC. W większości przypadków będziemy po prostu pisać do IC, ponieważ czytanie sprawi, że będzie to bardziej złożone, a takie scenariusze są bardzo rzadkie. Informacje takie jak pozycja kursora, przerwania zakończenia stanu itp.

Krok 3: Połączenia

Interfejs modułu GPS z Arduino

Arduino ===> NEO6m

GND ===> GND

Pin cyfrowy (D3) ===> TX

Pin cyfrowy (D4) ===> RX

5Vdc ===> Vcc

Tutaj sugeruję użycie zewnętrznego zasilacza do zasilania modułu GPS, ponieważ minimalne zapotrzebowanie na moc do pracy modułu GPS wynosi 3,3 V, a Arduino nie jest w stanie zapewnić tak dużego napięcia. Aby zapewnić napięcie, użyj wydajnego USB TTL, jak pokazano na rys. i5.

Sterownik USB

Kolejną rzeczą, którą odkryłem podczas pracy z anteną GPS jest to, że nie odbiera sygnału w domu, więc użyłem tej anteny - jest znacznie lepsza.

Antena

Do podłączenia tej anteny należy użyć złącza pokazanego na obrazku i6.

Interfejs Arduino UNO i JHD162a LCD

LCD ===> Arduino Uno

VSS ===> GND

VCC ===> 5V

VEE ===> Rezystor 10K

RS ===> A0 (pin analogowy)

R/W ===> GND

E ===> A1

D4 ===> A2

D5 ===> A3

D6 ===> A4

D7 ===> A5

LED+ ===> VCC

LED- ===> GND

Krok 4: Wynik

Krok 5: Demo