Cách giao diện mô-đun GPS (NEO-6m) với Arduino: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Trong dự án này, tôi đã trình bày cách giao tiếp mô-đun GPS với Arduino UNO. Dữ liệu về kinh độ và vĩ độ được hiển thị trên màn hình LCD và vị trí có thể được xem trên ứng dụng.

Danh sách vật liệu

• Arduino Uno ==> $ 8
• Mô-đun GPS Ublox NEO-6m ==> $ 15
• LCD 16x2 ==> $ 3
• Breadboard ==> $ 2
• Dây nhảy ==> $ 2

Tổng chi phí của dự án là $ 30 đô la.

Bước 1: Giới thiệu về GPS

Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) là một hệ thống định vị dựa trên vệ tinh được tạo thành từ ít nhất 24 vệ tinh. GPS hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, ở bất kỳ đâu trên thế giới, 24 giờ một ngày mà không phải trả phí đăng ký hoặc phí thiết lập.

Cách thức hoạt động của GPS Các vệ tinh GPS quay quanh Trái đất hai lần một ngày theo một quỹ đạo chính xác. Mỗi vệ tinh truyền một tín hiệu duy nhất và các thông số quỹ đạo cho phép thiết bị GPS giải mã và tính toán vị trí chính xác của vệ tinh. Máy thu GPS sử dụng thông tin này và phương pháp phân tích để tính toán vị trí chính xác của người dùng. Về cơ bản, bộ thu GPS đo khoảng cách tới mỗi vệ tinh bằng khoảng thời gian nhận được tín hiệu truyền đi. Với các phép đo khoảng cách từ một vài vệ tinh khác, bộ thu có thể xác định vị trí của người dùng và hiển thị nó.

Để tính toán vị trí 2-D (vĩ độ và kinh độ) và theo dõi chuyển động, bộ thu GPS phải được khóa với tín hiệu của ít nhất 3 vệ tinh. Với 4 vệ tinh trở lên trong chế độ xem, bộ thu có thể xác định vị trí 3-D của bạn (vĩ độ, kinh độ và độ cao). Nói chung, một bộ thu GPS sẽ theo dõi 8 hoặc nhiều vệ tinh hơn, nhưng điều đó phụ thuộc vào thời gian trong ngày và vị trí của bạn trên trái đất.

Khi vị trí của bạn đã được xác định, đơn vị GPS có thể tính toán các thông tin khác, chẳng hạn như:

• Tốc độ, vận tốc
• Ổ đỡ trục
• Theo dõi
• Độ dài cuộc hành trình
• Khoảng cách đến điểm đến

Tín hiệu là gì?

Vệ tinh GPS truyền ít nhất 2 tín hiệu vô tuyến công suất thấp. Các tín hiệu di chuyển theo đường ngắm, có nghĩa là chúng sẽ đi qua các đám mây, thủy tinh và nhựa nhưng sẽ không đi qua hầu hết các vật thể rắn, chẳng hạn như các tòa nhà và núi. Tuy nhiên, các máy thu hiện đại nhạy hơn và thường có thể theo dõi qua các ngôi nhà.

Tín hiệu GPS chứa 3 loại thông tin khác nhau:

• Mã Pseudorandom là một I. D. mã xác định vệ tinh nào đang truyền thông tin. Bạn có thể xem bạn đang nhận tín hiệu từ vệ tinh nào trên trang vệ tinh của thiết bị.
• Dữ liệu về lịch thiên văn là cần thiết để xác định vị trí của vệ tinh và cung cấp thông tin quan trọng về tình trạng của vệ tinh, ngày và giờ hiện tại.
• Dữ liệu Almanac cho bộ thu GPS biết vị trí của mỗi vệ tinh GPS vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày và hiển thị thông tin quỹ đạo cho vệ tinh đó và mọi vệ tinh khác trong hệ thống.

Bước 2: Arduino, Neo6m GPS và màn hình LCD 16x2

1. Arduino

Arduino là một nền tảng điện tử mã nguồn mở dựa trên phần cứng và phần mềm dễ sử dụng. Bảng Arduino có thể đọc đầu vào - ánh sáng trên cảm biến, ngón tay trên nút hoặc tin nhắn Twitter - và biến nó thành đầu ra - kích hoạt động cơ, bật đèn LED, xuất bản nội dung trực tuyến. Bạn có thể cho bảng của bạn biết phải làm gì bằng cách gửi một tập hợp các hướng dẫn đến bộ vi điều khiển trên bảng. Để làm như vậy, bạn sử dụng ngôn ngữ lập trình Arduino (dựa trên Hệ thống dây) và Phần mềm Arduino (IDE), dựa trên Xử lý.

Thư viện bắt buộc để GPS hoạt động trong Arduino IDE.

SoftwareSerial

TinyGPS

Bạn cũng có thể tạo Arduino không tùy chỉnh của riêng mình.

2. Mô-đun GPS NEO-6m (như trong hình i2)

Bảng dữ liệu mô-đun GPS NEO-6m

3. LCD 16x2

Màn hình LCD (Liquid Crystal Display) là một mô-đun hiển thị điện tử và tìm thấy một loạt các ứng dụng. Màn hình LCD 16x2 là mô-đun rất cơ bản và được sử dụng rất phổ biến trong các thiết bị và mạch điện khác nhau. Các mô-đun này được ưu tiên hơn so với đèn LED bảy phân đoạn và các đèn LED nhiều phân đoạn khác. Lý do là: LCD là kinh tế; dễ dàng lập trình; không có giới hạn về hiển thị các ký tự đặc biệt và thậm chí tùy chỉnh (không giống như trong bảy phân đoạn), hoạt ảnh, v.v. Màn hình LCD 16x2 có nghĩa là nó có thể hiển thị 16 ký tự trên mỗi dòng và có 2 dòng như vậy. Trong màn hình LCD này, mỗi ký tự được hiển thị trong ma trận điểm ảnh 5x7. Màn hình LCD này có hai thanh ghi, đó là Lệnh và Dữ liệu. Thanh ghi lệnh lưu trữ các lệnh được cung cấp cho màn hình LCD. Lệnh là một lệnh được cung cấp cho LCD để thực hiện một tác vụ được xác định trước như khởi tạo nó, xóa màn hình, thiết lập vị trí con trỏ, điều khiển hiển thị, v.v. Thanh ghi dữ liệu lưu trữ dữ liệu sẽ được hiển thị trên LCD. Dữ liệu là giá trị ASCII của ký tự được hiển thị trên màn hình LCD.

Sơ đồ chân và mô tả chân (như trong hình i3 và i4)

Chế độ 4 bit và 8 bit của LCD Màn hình LCD có thể hoạt động ở hai chế độ khác nhau, đó là chế độ 4 bit và chế độ 8 bit. Ở chế độ 4 bit, chúng tôi gửi dữ liệu bằng cách gặm, đầu tiên là trên và sau đó là dưới. Đối với những người bạn không biết nibble là gì: nibble là một nhóm bốn bit, vì vậy bốn bit dưới (D0-D3) của một byte tạo thành nibble thấp hơn trong khi bốn bit trên (D4-D7) của một byte hình thức nibble cao hơn. Điều này cho phép chúng tôi gửi dữ liệu 8 bit, trong khi ở chế độ 8 bit, chúng tôi có thể gửi dữ liệu 8 bit trực tiếp trong một hành trình vì chúng tôi sử dụng tất cả 8 dòng dữ liệu.

Chế độ đọc và ghi của màn hình LCD Bản thân màn hình LCD bao gồm một IC giao diện. MCU có thể đọc hoặc ghi vào IC giao diện này. Hầu hết chúng ta sẽ chỉ ghi vào vi mạch, vì việc đọc sẽ làm cho nó phức tạp hơn và những trường hợp như vậy là rất hiếm. Thông tin như vị trí của con trỏ, ngắt trạng thái hoàn thành, v.v.

Bước 3: Kết nối

Giao diện của mô-đun GPS với Arduino

Arduino ===> NEO6m

GND ===> GND

Chân kỹ thuật số (D3) ===> TX

Chân kỹ thuật số (D4) ===> RX

5Vdc ===> Vcc

Ở đây, tôi khuyên bạn nên sử dụng nguồn điện bên ngoài để cấp nguồn cho mô-đun GPS vì yêu cầu nguồn điện tối thiểu để mô-đun GPS hoạt động là 3,3 V và Arduino không có khả năng cung cấp nhiều điện áp đó..

Trình điều khiển USB

Một điều nữa tôi đã tìm thấy khi làm việc với ăng-ten GPS đi kèm với mô-đun là nó không nhận được tín hiệu bên trong nhà nên tôi đã sử dụng ăng-ten này - nó tốt hơn nhiều.

Ăng-ten

Để kết nối ăng-ten này, bạn phải sử dụng đầu nối được hiển thị trong hình i6.

Giao diện của Arduino UNO và LCD JHD162a

LCD ===> Arduino Uno

VSS ===> GND

VCC ===> 5V

VEE ===> Điện trở 10K

RS ===> A0 (Chân tương tự)

R / W ===> GND

E ===> A1

D4 ===> A2

D5 ===> A3

D6 ===> A4

D7 ===> A5

LED + ===> VCC

LED- ===> GND

Bước 4: Kết quả

Bước 5: Demo