Arduino GPS Logger: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Bạn đã bao giờ muốn ghi lại tọa độ và kiểm tra tuyến đường của mình trên bản đồ chưa? Kiểm tra lộ trình của ô tô hay xe tải? Xem theo dõi xe đạp của bạn sau một hành trình dài? (Hoặc theo dõi bạn có ai đó đang sử dụng ô tô của bạn?:)) Tất cả đều có thể thực hiện được với sự trợ giúp của thiết bị nhỏ này. Nó được gọi là bộ ghi nhật ký GPS, không phải bộ theo dõi GPS, vì bạn không có cơ hội kiểm tra nó khi đang di chuyển. Dữ liệu được lưu vào thẻ SD và bạn có thể kiểm tra hành trình của mình sau đó.

Thiết bị là một hộp nhựa nhỏ với Arduino bên trong. Nano sử dụng mô-đun GPS để theo dõi vị trí của nó và thẻ SD để ghi lại. Ngoài ra còn có một đèn LED RGB nhỏ để phản hồi. Nếu bạn đã quen với những thứ được sử dụng, bạn có thể chế tạo thiết bị này trong một giờ. Tôi sẽ viết một hướng dẫn từng bước trên bản dựng, vì vậy chúng ta hãy bắt đầu.

Tôi thường sử dụng cụm từ 'thẻ SD' trong khi hướng dẫn nhưng ý tôi thực sự là thẻ micro SD.

Tôi biết rằng ai cũng có thể sử dụng điện thoại thông minh để làm điều này, nhưng niềm vui ở đó là ở đâu?

Tái bút: Tôi hoàn toàn tin tưởng vợ tôi (hiện tại:))

Quân nhu

Những thứ bạn sẽ cần:

• Bo mạch tương thích Arduino Nano
• Mô-đun GPS (U-blox NEO 6M với UART)
• Mô-đun thẻ SD
• thẻ SD
• Đèn LED RGB (tùy chọn, nhưng rất hữu ích)
• Điện trở cho đèn LED (3 miếng khoảng 330 Ohm, thậm chí có thể là 1K với đèn LED cường độ cao)
• Hộp nhựa nhỏ
• Đầu nối DC
• Đầu cắm bật lửa ô tô 12V (tùy chọn)

Công cụ:

• Hàn sắt và thuốc hàn
• Công cụ cơ bản
• Máy khoan điện
• Băng keo hai mặt hoặc keo nóng (Cố lên, mọi người đều thích keo nóng)
• PC để lập trình Arduino

Bước 1: Khoan hộp

Đáng buồn là tôi không có máy in 3D, vì vậy tôi phải đặt hàng một vỏ nhựa nhỏ từ Trung Quốc và khoan lỗ trên đó. Hộp cần phải nhỏ, nhưng đủ lớn để chứa tất cả các thiết bị điện tử bên trong. Nếu bạn thu thập các thành phần, bạn chắc chắn sẽ nhận ra nó phải lớn như thế nào. Tôi đã đặt hàng 5 chiếc thùng loa màu đen nhỏ, vì tôi cũng cần một vài chiếc trong số chúng cho một dự án khác. Vỏ không được bằng kim loại, vì mô-đun GPS sẽ không thể theo dõi bất kỳ vệ tinh GPS nào.

Bạn sẽ cần hai lỗ. Một cho đầu nối DC và một cho đèn LED. Nếu bạn không muốn sử dụng đèn LED, rõ ràng bạn chỉ phải khoan một lỗ. Đối với đầu nối DC của tôi, tôi cần một lỗ 8mm và cho đèn LED là một lỗ 5mm.

Bước 2: Hàn

Nếu Nano của bạn đến mà không hàn các tiêu đề, bạn có thể hàn chúng vào vị trí hoặc để nguyên, như vậy nó sẽ thực sự phẳng. Nếu bạn chọn không sử dụng tiêu đề, hãy hàn các thành phần với Arduino trong bước Kết nối mọi thứ. Nếu bạn sử dụng Nano với đầu nối nam, hãy hàn đầu nối cái vào dây dẫn. Bạn có thể muốn sử dụng ống tản nhiệt để cách nhiệt tốt cho mọi thứ.

Nếu bạn chọn sử dụng đèn LED RGB như tôi đã làm, bạn sẽ cần hàn điện trở vào các cực âm. Tôi sử dụng một loại đèn LED cực dương phổ biến. (Nếu bạn sử dụng loại cực âm thông thường, bạn nên hàn điện trở vào cực dương, sửa đổi mã và kết nối nó với GND thay vì 5V.)

Mô-đun GPS NEO-6M có 4 đầu nối. Chúng tôi sẽ chỉ sử dụng 3 trong số đó, VCC, GND và Tx. Mô-đun GPS sử dụng giao tiếp nối tiếp và chúng tôi sẽ sử dụng nối tiếp phần mềm để đọc nó. VCC đi tới 5V, GND tới GND và Tx tới chân Arduino D9.

Mô-đun thẻ micro SD có 6 đầu nối. Nó sử dụng giao tiếp SPI. Arduino D11 sẽ chuyển tới MOSI, D12 tới MISO, D13 tới SCK và D4 tới Chip Select hoặc CS.

Bạn cần hai dây cho đầu nối DC. Một dành cho GND và một dành cho DC 5-12V. Bạn có thể sử dụng nhiều nguồn điện khác nhau để cung cấp năng lượng cho thiết bị. Bạn có thể sử dụng phích cắm thuốc lá ô tô 12V (không phải phích cắm thuốc lá xe tải 24V), pin LiPo 2 hoặc 3 cell, pin sạc dự phòng 5V hoặc bất cứ thứ gì cung cấp cho bạn 5-12V DC.

Bước 3: Lập trình

Bạn có thể sử dụng bản phác thảo của tôi để ghi lại vị trí của thiết bị hoặc bạn có thể viết của riêng bạn.

Nếu bạn chọn sử dụng bản phác thảo của tôi, bạn sẽ phải tải xuống mã chương trình và thư viện SdFat. Giải nén các tệp và di chuyển các thư mục vào thư mục Arduino của bạn. Thư mục SdFat chuyển đến thư mục thư viện.

Cắm Arduino vào PC của bạn. Đảm bảo rằng bạn đã cài đặt tất cả các trình điều khiển cần thiết. Trong Arduino IDE, chọn bo mạch của bạn và cổng thích hợp. Mở dự án, nhấn tải lên và cầu nguyện. Nếu mọi thứ diễn ra tốt đẹp, bạn sẽ không có lỗi và chương trình cơ sở ghi nhật ký GPS của bạn đã sẵn sàng để sử dụng.

Bạn không phải tạo tệp nhật ký theo cách thủ công, chương trình sẽ tạo một tệp, nếu nó không phát hiện thấy log.txt trên thẻ SD.

Bước 4: Kết nối mọi thứ

Bạn nên thực hiện các kết nối như được viết dưới đây. Những hình ảnh có thể giúp đỡ. Đảm bảo có các điểm tiếp xúc an toàn, vì thiết bị có thể bị giật hoặc rung trong quá trình di chuyển.

Kết nối Anode LED với Arduino 5V, RED đến D3, GREEN với D5 và BLUE với D6. Bạn có thể sử dụng các chân khác nếu muốn, nhưng hãy nhớ rằng bạn cũng phải thay đổi các định nghĩa trong mã chương trình.

Kết nối GPS VCC với Arduino 5V, GND với GND và Tx với D9.

Kết nối mô-đun SD MOSI với Arduino D11, MISO với D12, SCK với D13 và CS với D4. Bạn không thể sử dụng các chân khác cho các kết nối này, biến duy nhất là CS mà bạn phải thay đổi trong mã chương trình.

Kết nối GND của đầu nối DC với Arduino GND. Kết nối 5-12V của đầu nối DC với Arduino VIN. Không kết nối nó với 5V!

Bạn nên gắn tất cả các thành phần vào đế của vỏ bọc để phần trên có thể được tháo ra. (Tôi đã cố định mọi thứ ở trên cùng để tôi có thể dễ dàng truy cập thẻ SD. Thứ duy nhất trên đế là đầu nối DC. Điều này sẽ không thành vấn đề với vỏ máy in 3D được thiết kế tùy chỉnh.)

Bạn có thể sử dụng băng dính hai mặt hoặc keo nóng. Bạn thậm chí có thể cố định các mô-đun bằng các bu lông nhỏ.

Bước 5: Kiểm tra và lập bản đồ

Để kiểm tra thiết bị, bạn cần bật nguồn cho thiết bị. Đèn LED phản hồi sẽ cho bạn biết về trạng thái của thiết bị. Có thể cần vài phút (đặc biệt là lần đầu tiên) để theo dõi đủ số vệ tinh. Khi nó có thể nhìn thấy đủ vệ tinh, thời gian và vị trí sẽ được ghi vào thẻ micro SD và chương trình sẽ đợi 20 giây. Bạn có thể biết nó bằng đèn LED. Nó sẽ có màu xanh lá cây trong một thời gian ngắn, sau đó là màu xanh lam. Bạn có thể loay hoay trong mã của tôi, nếu khoảng thời gian ghi nhật ký quá ngắn đối với bạn (đặt định nghĩa thời gian ngủ như mong muốn tính bằng mili giây). Nếu thiết bị không nhìn thấy vệ tinh, đèn LED sẽ nhấp nháy ĐỎ. Nếu nó nhìn thấy một số, nhưng không đủ, nó sẽ nhấp nháy VÀNG. Thiết bị sẽ chỉ ghi lại vị trí nếu nó theo dõi nhiều hơn, hơn 5 vệ tinh và chất lượng dữ liệu được GPS báo cáo là 1. Nó sẽ ghi lại ngày, giờ, kinh độ, vĩ độ, tốc độ, chất lượng dữ liệu và số lượng vệ tinh được theo dõi. Nếu không có thẻ SD được kết nối hoặc không được phát hiện, đèn LED sẽ nhấp nháy với đèn ĐỎ và XANH.

Để xem tuyến đường của bạn trên bản đồ, bạn cần dữ liệu từ thẻ micro SD. Bạn phải sao chép nội dung của tệp nhật ký txt và dán nó vào excel. Bạn sẽ cần sao chép các cột kinh độ và vĩ độ của trang tính của mình.

Dán dữ liệu vào trang web này để xem kết quả:

www.gpsvisualizer.com/map_input?form=data

Bạn phải bỏ chọn tùy chọn 'Mở trong cửa sổ mới'. Nó có thể đưa ra cảnh báo về dữ liệu, nhưng đừng lo, nó sẽ hoạt động. Nhấn vào nút 'Vẽ bản đồ' thực sự nhanh và khó và bạn có nó.

Bước 6: Xong và ghi chú

Bạn xong việc rồi! C̶o̶n̶g̶r̶a̶t̶h̶s̶u̶a̶t̶i̶o̶n̶! ̶ ̶C̶o̶n̶g̶r̶a̶s̶u̶l̶a̶t̶i̶o̶n̶! ̶ ̶C̶o̶n̶g̶r̶a̶t̶! Grats!

Ghi chú:

• Kết nối GPS cần một thời gian để thiết lập
• Sẽ nhanh hơn nếu bạn thử ở ngoài trời, nhưng nó cũng hoạt động trên ô tô và xe tải
• Không sử dụng nhiều hơn 12V để cấp nguồn cho thiết bị
• Đèn LED phản hồi là tùy chọn
• Dữ liệu ngày và giờ có thể bị hỏng, trong trường hợp đó, các ký tự đặc biệt xuất hiện ở vị trí của các ký tự bị hỏng. Mô-đun GPS gửi dữ liệu bị hỏng, vì vậy tôi không thể tìm thấy giải pháp thay thế.
• Không nhìn thẳng vào đầu hoạt động của thiết bị
• Không ngâm thiết bị trong chất lỏng, thậm chí một phần

Khi cấp nguồn cho thiết bị từ 12V trong thời gian dài, bộ điều chỉnh điện áp trên Arduino có thể bị nóng. Nó không nằm trong phạm vi nóng không hoạt động hoặc thiết lập lại, mà là trong phạm vi nóngtothetouchbutitshouldbeokay. Sử dụng nhiều hơn 12V có thể làm hỏng bộ điều chỉnh điện áp trên bo mạch.

Bây giờ bạn đã sẵn sàng sử dụng tiện ích nhỏ này để ghi lại hành trình của mình và lập bản đồ trong khi ăn bánh. Một khi bạn làm xong, tôi phải thốt lên: Không thể tin được! Bạn, Tên Chủ đề Ở đây, hẳn là niềm tự hào của Quê hương Chủ thể Ở đây.