GPS modul (ublox neo 6m) propojený s mikrokontrolérem avr atmega16 / 32

GPS moduly jsou široce používány v aplikacích elektroniky ke sledování polohy na základě souřadnic zeměpisné délky a šířky. Systém sledování vozidel, hodiny GPS, výstražný systém detekce nehod, dopravní navigace, monitorovací systém atd. Jsou jen některé z příkladů, kde je nezbytná funkčnost GPS. GPS poskytuje nadmořskou výšku, šířku, délku, čas UTC a mnoho dalších informací o konkrétním místě, které jsou převzaty z více než jednoho satelitu. Pro čtení dat z GPS je zapotřebí mikrokontrolér, takže zde propojujeme modul GPS s mikrokontrolérem AVR Atmega16 a tiskneme zeměpisnou délku a šířku na LCD displej 16x2.

Požadované komponenty

Atmega16 / 32
GPS modul (GPS uBlox Neo 6M)
Dlouhá drátová anténa
16x2 LCD
2,2k rezistor
1000uf kondenzátor
10uF kondenzátor
Připojovací vodič
LM7805
DC Jack
12V DC adaptér
Burgstips
PCB nebo PCB pro všeobecné použití

Ublox Neo 6M je sériový modul GPS, který poskytuje podrobnosti o poloze prostřednictvím sériové komunikace. Má čtyři kolíky.

Kolík	Popis
Vcc	Napájení 2,7 - 5V
Gnd	Přízemní
TXD	Přenos dat
RXD	Příjem dat

Modul GPS Ublox neo 6M je kompatibilní s TTL a jeho specifikace jsou uvedeny níže.

Zachyťte čas	Chladný start: 27 s, horký start: 1 s
Komunikační protokol	NMEA
Sériová komunikace	9600 b / s, 8 datových bitů, 1 stop bit, žádná parita a žádná kontrola toku
Provozní proud	45 mA

Získávání údajů o poloze z GPS

Modul GPS bude přenášet data ve více řetězcích rychlostí 9600 baudů. Pokud použijeme terminál UART s přenosovou rychlostí 9600 Baud, uvidíme data přijatá GPS.

Modul GPS odesílá údaje o poloze sledování v reálném čase ve formátu NMEA (viz screenshot výše). Formát NMEA se skládá z několika vět, ve kterých jsou níže uvedeny čtyři důležité věty. Více podrobností o větě NMEA a jejím datovém formátu najdete zde.

$ GPGGA: Údaje o opravách globálního pozičního systému
$ GPGSV: Zobrazují se satelity GPS
$ GPGSA: GPS DOP a aktivní satelity
$ GPRMC: Doporučená minimální konkrétní data GPS / Transit

Další informace o datech GPS a řetězcích NMEA naleznete zde.

Toto jsou data přijatá GPS při připojení na 9600 baudech.

$ GPRMC, 141848,00, A, 2237,63306, N, 08820,86316, E, 0,553,, 100418,,, * A * 73 $ GPVTG,, T,, M, 0,553, N, 1,024, K, A * 27 $ GPGGA, 141848,00, 2237,63306, N, 08820,86316, E, 1,03,2,56,1,9, M, -54,2, M,, * 74 $ GPGSA, A, 2,06,02,05,,,,,,,,,, 2,75, 2,56,1,00 * 02 $ GPGSV, 1,1,04,02,59,316,30,05,43,188,25,06,44,022,23,25,03,324, * 76 $ GPGLL, 2237,63306, N, 08820,86316, E, 141848,00, A, A * 65

Když používáme modul GPS ke sledování libovolného místa, potřebujeme pouze souřadnice a můžeme jej najít v řetězci $ GPGGA. V programech se většinou používá pouze řetězec $ GPGGA (Global Positioning System Fix Data) a ostatní řetězce jsou ignorovány.

$ GPGGA, 141848,00,2237,63306, N, 08820,86316, E, 1,03,2,56,1,9, M, -54,2, M,, * 74

Co znamená ten řádek?

Význam tohoto řádku je: -

1. Řetězec vždy začíná znakem „$“

2. GPGGA je zkratka pro Global Positioning System Fix Data

3. „,“ čárka označuje oddělení mezi dvěma hodnotami

4. 141848,00: GMT čas jako 14 (h): 18 (min): 48 (s): 00 (ms)

5. 2237,63306, N: Zeměpisná šířka 22 (stupeň) 37 (minuty) 63306 (s) Sever

6. 08820.86316, E: Zeměpisná délka 088 (stupeň) 20 (minuty) 86316 (s) na východ

7. 1: Fixní množství 0 = neplatná data, 1 = platná data, 2 = oprava DGPS

8. 03: Počet aktuálně zobrazených satelitů.

9. 1.0: HDOP

10. 2,56, M: Nadmořská výška (výška nad mořem v metrech)

11. 1,9, M: Výška geoidů

12. * 74: kontrolní součet

Potřebujeme tedy č. 5 a č. 6, abychom shromáždili informace o umístění modulu nebo o tom, kde se nachází. V tomto projektu jsme použili knihovnu GPS, která poskytuje některé funkce k extrahování zeměpisné šířky a délky, takže se toho nemusíme bát.

Dříve jsme GPS propojovali s jinými mikrokontroléry:

Jak používat GPS s Arduino
Výukový program pro propojení GPS modulu Raspberry Pi
Propojovací modul GPS s mikrokontrolérem PIC
Sledujte vozidlo na Google Maps pomocí Arduino, ESP8266 a GPS

Zde zkontrolujte všechny projekty související s GPS.

Kruhový diagram

Schéma zapojení GPS s mikrokontrolérem AVR Atemga16 je uvedeno níže:

Celý systém je napájen 12 V DC adaptérem, ale obvody fungují na 5 V, takže napájení je regulováno na 5 V pomocí regulátoru napětí LM7805. Displej LCD 16x2 je konfigurován ve 4bitovém režimu a jeho pinová připojení jsou zobrazena ve schématu zapojení. GPS je také napájeno 5V a jeho tx pin je přímo připojen k Rx mikrokontroléru Atmega16. K taktování mikrokontroléru se používá 8MHz krystalový oscilátor.

Kroky k propojení GPS s mikrokontrolérem AVR

Nastavte konfigurace mikrokontroléru, které zahrnují konfiguraci oscilátoru.
Nastavte požadovaný port pro LCD včetně registru DDR.
Připojte modul GPS k mikrokontroléru pomocí USART.
Inicializujte systém UART v režimu ISR s přenosovou rychlostí 9600 a LCD ve 4bitovém režimu.
Vezměte dvě pole znaků v závislosti na délce zeměpisné šířky a délce.
Přijímejte jeden znak po druhém a zkontrolujte, zda je spuštěn z $ nebo ne.
Pokud je přijat $, pak je to řetězec, musíme zkontrolovat $ GPGGA, těchto 6 písmen včetně $.
Pokud je to GPGGA, pak obdržíte kompletní řetězec a nastavíte příznaky.
Poté extrahujte zeměpisnou šířku a délku se směry ve dvou polích.
Nakonec vytiskněte pole zeměpisné šířky a délky na LCD.

Vysvětlení kódu

Na konci je uveden kompletní kód s ukázkovým videem, zde jsou vysvětleny některé důležité části kódu.

Nejprve zahrňte do kódu nějakou požadovanou hlavičku a poté napište MACROS bitové masky pro LCD a UART konfiguraci.

#define F_CPU 8000000ul #include #include #include / *** MACROS * / #define USART_BAUDRATE 9600 #define BAUD_PRESCALE ((((F_CPU / (USART_BAUDRATE * 16UL))) - 1) #define LCDPORTDIR DDRB #define LCDPORT PORTB #define rs 0 #define rw 1 #define 2 #define RSLow (LCDPORT & = ~ (1 < #define RSHigh (LCDPORT - = (1 < #define RWLow (LCDPORT & = ~ (1 < #define ENLow (LCDPORT & = ~ (1 < #define ENHigh (LCDPORT - = (1 < výčet { CMD = 0, DATA, };

Nyní deklarujte a inicializujte některé proměnné a pole pro ukládání řetězce GPS, zeměpisné šířky a délky a příznaků.

char buf; volatile char ind, flag, stringReceived; char gpgga = {'$', 'G', 'P', 'G', 'G', 'A'}; char zeměpisná šířka; char logitude;

Poté máme nějakou funkci ovladače LCD pro řízení LCD.

void lcdwrite (char ch, char r) { LCDPORT = ch & 0xF0; RWLow; if (r == 1) RSHigh; else RSLow; CSVysoká; _delay_ms (1); ENLow; _delay_ms (1); LCDPORT = ch << 4 & 0xF0; RWLow; if (r == 1) RSHigh; else RSLow; CSVysoká; _delay_ms (1); ENLow; _delay_ms (1); } void lcdprint (char * str) { while (* str) { lcdwrite (* str ++, DATA); // __ delay_ms (20); } } void lcdbegin () { char lcdcmd = {0x02,0x28,0x0E, 0x06,0x01}; pro (int i = 0; i <5; i ++) lcdwrite (lcdcmd, CMD); }

Poté jsme inicializovali sériovou komunikaci s GPS a porovnali přijatý řetězec s "GPGGA":

void serialbegin () { UCSRC = (1 << URSEL) - (1 << UCSZ0) - (1 << UCSZ1); UBRRH = (BAUD_PRESCALE >> 8); UBRRL = BAUD_PRESCALE; UCSRB = (1 < } ISR (USART_RXC_vect) { char ch = UDR; buf = ch; ind ++; if (ind <7) { if (buf! = gpgga) // $ GPGGA ind = 0; } if (ind> = 50) stringReceived = 1; } void serialwrite (char ch) { while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0); UDR = ch; }

Nyní, pokud je přijatý řetězec úspěšně spárován s GPGGA, pak v extraktu hlavní funkce a zobrazte souřadnice zeměpisné šířky a délky umístění:

lcdwrite (0x80,0); lcdprint ("Lat:"); serialprint ("Latitude:"); for (int i = 15; i <27; i ++) { latitude = buf; lcdwrite (zeměpisná šířka, 1); serialwrite (zeměpisná šířka); if (i == 24) { lcdwrite ('', 1); i ++; } } serialprintln (""); lcdwrite (192,0); lcdprint ("Log:"); serialprint ("Logitude:"); for (int i = 29; i <41; i ++) { logitude = buf; lcdwrite (logitude, 1); serialwrite (logitude); if (i == 38) { lcdwrite ('', 1); i ++; } }

Takto lze modul GPS propojit s ATmega16 a vyhledat souřadnice polohy.

Najít kompletní kód a pracovní videa níže.