Theo dõi tuyến đường GPS V2: 4 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Dự án: Theo dõi tuyến đường GPS V2

Ngày: tháng 5 - tháng 6 năm 2020

CẬP NHẬT

Phiên bản đầu tiên của dự án này, trong khi nó hoạt động về nguyên tắc, có một số lỗi cần được sửa chữa. Đầu tiên, tôi không thích hộp nên tôi đã thay thế nó bằng một cái khác. Thứ hai là các tính toán về tốc độ và khoảng cách có chỗ không chính xác. Kiểm tra thực địa bổ sung với thiết bị được đặt bên trong xe và được phép lập bản đồ tuyến đường và sau đó tuyến đường được lập bản đồ này được lập bản đồ vào GPS Visualizer và Google Earth Pro với kết quả xuất sắc cả về tuyến đường thực tế được lập bản đồ và khoảng cách được tính toán dựa trên tùy chọn "thước kẻ" trong Earth Pro

Ngoài ra, mạch đã được cập nhật để pin 18650 cung cấp điện trực tiếp cho bo mạch ESP32 DEV, trong khi đơn vị NEO7M GSP được cấp nguồn trực tiếp từ mô-đun Step Down thay vì qua bo mạch DEV. Điều này tạo ra một hệ thống ổn định hơn. Phần mềm thường được sắp xếp gọn gàng, với tùy chọn Email và kết nối sau đó với Bộ định tuyến cục bộ chỉ được thực hiện nếu đơn vị tìm thấy tệp hoặc các tệp có sẵn để gửi. Một cải tiến cuối cùng là thay đổi kiểm tra "gps.location.isValid" thành "gps.location.isUpdated", điều này đảm bảo rằng chỉ cập nhật các vị trí GPS được lưu trong tệp tuyến đường, thay vì nhiều vị trí GPS có cùng vĩ độ và kinh độ

Tôi sẽ lưu ý ở điểm này rằng đây là hệ thống dựa trên GPS đầu tiên mà tôi tạo ra và các phiên bản tiếp theo sẽ thay thế phần lớn hệ thống dây hiện có bằng bảng dựa trên PCB. Để đảm bảo rằng tất cả các kết nối dây không bị hỏng, trong quá trình xử lý thô, tất cả các kết nối này đã được dán lại

Tôi đã cập nhật các tệp ICO và Fritzing và thêm ảnh mới để hiển thị những thay đổi mà tôi đã thực hiện

TỔNG QUAT

Dự án này là một sự thay đổi hoàn toàn về hướng đi đối với tôi, rời bỏ Nixie Đồng hồ và Robot dựa trên WiFi. Đôi khi, việc sử dụng mô-đun Arduino dựa trên GPS đã thu hút tôi và vì tôi có chút thời gian rảnh rỗi để chờ đợi các phần bổ sung cho dự án chính mà tôi cũng đang thực hiện, tôi quyết định chế tạo một thiết bị theo dõi lộ trình GPS, chạy bằng pin, trọng lượng nhẹ, di động và có thể truyền thông tin tuyến đường của nó qua thẻ micro SD hoặc, nếu có sẵn mạng WiFi, qua E-Mail và một tệp đính kèm. Dự án này yêu cầu sử dụng bốn thành phần mà tôi chưa từng sử dụng trước đây, đó là màn hình oLED 0,96”, đầu đọc thẻ SD, Mô-đun GPS và Bảng phát triển ESP32. Kích thước cuối cùng của thiết bị, mặc dù chắc chắn có thể di động, nhưng có thể giảm hơn nữa, 25-50% đầy đủ, nếu hệ thống dây điện mà tôi sử dụng được thay thế bằng bảng PCB được gắn trực tiếp vào Bảng phát triển ESP32 và pin 18650 và bước xuống mô-đun được thay thế bằng bộ pin Li-ion 5V phù hợp.

Quân nhu

1. Ban phát triển ESP32

2. Đồng hồ DS3231 RTC có pin dự phòng

3. Đầu đọc dựa trên thẻ Micro SD SPI, với thẻ micro SD 1GB

4. Màn hình dựa trên I2C oLED 0,96”

5. Mô-đun GPS NEO-7M-0-000

6. Tụ điện 10uF

7. Điện trở 2 x 10K, điện trở 4,7K

8. Biến áp bước xuống DC-DC

9. 2 x 18650 pin

10. Giá đỡ pin 18650 đôi

11. Công tắc đơn cực

12. Công tắc đẩy tạm thời

13. Hộp dự án 2 x 100mmx50mmx65mm

14. Dây điện Dupont, keo nóng.

Bước 1: THI CÔNG

Sơ đồ Fritzing đính kèm cho thấy cách bố trí của mạch. Hai pin 18650 và mô-đun bước xuống có thể được thay thế bằng một bộ pin Li-ion cung cấp trực tiếp 5V. Tôi khuyên bạn nên sử dụng mô-đun NEO-7M với phích cắm ăng-ten bên ngoài SMA tích hợp cho phép bạn thêm một đoạn dây đơn giản có chiều dài 30cm để thu nhận thông tin vệ tinh, quá trình này thường mất vài phút sau khi thiết bị được bật ban đầu. Phần dưới của hai hộp dự án có các lỗ mở cho màn hình, ăng-ten GPS, công tắc và thẻ SD, nó cũng chứa đồng hồ RTC, đầu đọc thẻ SD, màn hình oLED 0,96 inch, nút, mô-đun GPS và bảng mạch PCB. Hộp dự án phía trên chứa bảng Phát triển ESP32, pin 18650 và giá đỡ pin, mô-đun bậc xuống và một lỗ mở cho công tắc cực đơn. Phần trên cùng của hộp dự án này được giữ cố định bằng bốn vít chìm ở bộ đếm có thể tháo rời để cho phép tháo, sạc và thay thế hai pin sạc 18650. Thiết bị này không chống nước, tuy nhiên nó có thể được làm như vậy. Bộ sạc pin dựa trên USB phù hợp cũng có thể được lắp trong hộp dự án phía trên này, với lỗ mở phù hợp, để cho phép sạc pin bên trong mà không cần phải tháo nắp hộp. Mặc dù mô-đun GPS có thể cung cấp ngày và giờ, như thu được từ vệ tinh, tôi quyết định rằng ngày và giờ địa phương sẽ phù hợp hơn nên tôi đã thêm một mô-đun RTC.

Một số hình ảnh xây dựng cho thấy sự phát triển ban đầu của dự án này, nơi tôi đang sử dụng bảng WeMos D1 R2 và màn hình LED 16x2 đơn giản, cả hai đều được thay thế trong phiên bản cuối cùng.

Bước 2: PHẦN MỀM

Lý do cho bảng Arduino dựa trên ESP32 là sau một số nghiên cứu, tôi nhận thấy rằng ESP32 có thể gửi e-mail thành công đến tài khoản G-Mail, cung cấp cài đặt của tài khoản được thay đổi để cho phép "nhận được các Email kém an toàn hơn", điều này yêu cầu thay đổi cài đặt tài khoản G-Mail. Để truy cập tính năng này, hãy chuyển đến tùy chọn menu “Quản lý tài khoản Google”, sau đó chọn “Bảo mật” và cuối cùng cuộn xuống cho đến khi bạn thấy “Quyền truy cập ứng dụng kém an toàn hơn”, hãy bật tính năng này.

Bạn sẽ cần tải xuống và cài đặt các tệp sau bao gồm: TinyGPS ++. H, SoftwareSerial.h, "RTClib.h", "ESP32_MailClient.h", "SPIFFS.h", WiFiClient.h, math.h, Wire.h, SPI.h, SD.h, Adafruit_GFX.h và Adafruit_SSD1306.h.

Chương trình được phát triển bằng cách sử dụng phiên bản 1.8.12 của Arduino IDE và bảng được chọn là “DOIT ESP32 DEVKIT V1”.

Do kích thước của chương trình, bạn không thể phát triển chương trình này trên Arduino UNO, ngoài ra khi tải xuống phần mềm, cần phải tháo dây TX khỏi mô-đun GSP nếu không quá trình tải xuống sẽ không thành công. Một tụ điện 10uF được gắn vào chân “EN” và “GND” của bảng ESP32 để không cần nhấn nút “EN” mỗi khi tải xuống chương trình phần mềm mới.

Phần mềm Arduino được phát triển để cho phép người dùng hệ thống ghi lại một tuyến đường hoặc các tuyến đường bên trong thiết bị, sau đó tháo thẻ SD-Card và tải chúng lên thông qua đầu đọc thẻ dựa trên PC hoặc để chọn tùy chọn menu E-Mail và có tất cả các tệp tuyến được lưu giữ trên thiết bị được gửi đến tài khoản G-Mail, một tuyến được đính kèm với mỗi E-Mail. Các tệp tuyến đường được định dạng trong Đơn vị và có thể ở dạng hai kiểu khác nhau, định dạng “GPX” có thể được xem trực tiếp bằng cách sử dụng “GPS Viewer”, một ứng dụng google có sẵn miễn phí trên Internet hoặc “KML” định dạng có thể được xem trực tiếp bằng cách sử dụng ứng dụng “Google Earth Pro” có sẵn để tải xuống từ Internet. Ứng dụng tương tự này cũng có thể đọc và hiển thị các tệp định tuyến dựa trên “GPX”. Cả hai định dạng tệp này đều có sẵn miễn phí dưới dạng sơ đồ định dạng tệp và có thể tìm thấy trên Internet tại Wikipedia. Sau khi e-mail hoặc e-mail đã được gửi đi, thiết bị sẽ quay trở lại giám sát tuyến đường, tuy nhiên, nó sẽ mặc định ở định dạng tệp GPX. Nút nhấn được sử dụng để chọn tùy chọn E-Mail, chọn định dạng tệp GPX hoặc KML và để bắt đầu và dừng ghi tuyến đường. Ở chế độ giám sát tuyến đường, màn hình oLED sẽ hiển thị kinh độ và vĩ độ của vị trí hiện tại và sau đó trên màn hình thứ hai hiển thị thời gian hiện tại, ngày tháng, độ cao tính bằng mét, số lượng vệ tinh đang được sử dụng, tốc độ tính bằng Km và cuối cùng là một của các điểm la bàn chính. Trong khi ở chế độ ghi tuyến đường, màn hình sẽ hiển thị tệp tuyến đường mà nó đã mở, sau đó ngoài hai màn hình được mô tả trước đó, màn hình thứ ba sẽ hiển thị thông tin chi tiết về tệp tuyến đường đang được sử dụng, số lượng điểm tham chiếu mà nó đã ghi lại, và cuối cùng khoảng cách bao phủ tính bằng Km.

Các hình ảnh sau đây cho thấy cách G-Mail nhận và hiển thị các e-mail do đơn vị tạo và gửi.

Bước 3: KẾT LUẬN

Tôi đã học được nhiều điều từ việc phát triển dự án này, tuy nhiên, đơn vị này chỉ có thể được coi là “phần cuối” cho một hệ thống dựa trên Ứng dụng mà lấy các tệp GPX hoặc KML hiển thị chúng. Sử dụng phần mềm của bên thứ ba là một giải pháp thay thế có thể chấp nhận được để phát triển thêm phần mềm này. Tính khả dụng của tùy chọn menu “Ứng dụng kém an toàn hơn” trong menu Quản lý tài khoản Google có thể bị hạn chế vì các thay đổi có thể xảy ra vào tháng 6 năm 2020, nếu trường hợp này xảy ra thì việc chuyển hướng lại e-mail đến một tài khoản thay thế có thể là cần thiết hoặc bằng cách sử dụng cổng 586 trên máy chủ thư.

Bước 4: Định dạng tệp GPS và KML

Phần sau hiển thị nội dung tệp điển hình cho từng loại tệp mà đơn vị tạo ra, (các giá trị kinh độ và vĩ độ không thay đổi nhiều trong các ví dụ này do đơn vị đang đứng yên). Cả hai tệp đều chứa dữ liệu đầu trang và chân trang tối thiểu theo yêu cầu của GPS Viewer và Google Earth pro để hiển thị một đường màu đen đơn giản hiển thị tuyến đường đã thực hiện:

Tệp KML:

Tệp GPX: