GPS modul (ublox neo 6m) prepojený s mikrokontrolérom avr atmega16 / 32

Moduly GPS sa často používajú v elektronických aplikáciách na sledovanie polohy na základe súradníc zemepisnej dĺžky a šírky. Systém sledovania vozidiel, hodiny GPS, výstražný systém detekcie nehôd, dopravná navigácia, sledovací systém atď. Sú len niektoré z príkladov, kde je nevyhnutná funkčnosť systému GPS. GPS poskytuje nadmorskú výšku, zemepisnú šírku, zemepisnú dĺžku, čas UTC a mnoho ďalších informácií o konkrétnom mieste, ktoré sú prevzaté z viac ako jedného satelitu. Na čítanie údajov z GPS je potrebný mikrokontrolér, takže tu prepájame modul GPS s mikrokontrolérom AVR Atmega16 a tlačíme zemepisnú šírku a šírku na LCD displej 16x2.

Súčasti sú povinné

Atmega16 / 32
GPS modul (GPS uBlox Neo 6M)
Dlhá drôtová anténa
16x2 LCD
2,2k rezistor
1000uf kondenzátor
10uF kondenzátor
Pripojovací drôt
LM7805
DC Jack
12V adaptér
Burgstipy
PCB alebo PCB na všeobecné účely

Ublox Neo 6M je sériový modul GPS, ktorý poskytuje podrobnosti o polohe prostredníctvom sériovej komunikácie. Má štyri špendlíky.

Pripnúť	Popis
Vcc	Napájanie 2,7 - 5V
Gnd	Uzemnenie
TXD	Prenos údajov
RXD	Príjem dát

Modul GPS Ublox neo 6M je kompatibilný s TTL a jeho technické parametre sú uvedené nižšie.

Zachyťte čas	Chladný štart: 27 s, horúci štart: 1 s
Komunikačný protokol	NMEA
Sériová komunikácia	9600 b / s, 8 dátových bitov, 1 stop bit, žiadna parita a žiadna kontrola toku
Prevádzkový prúd	45 mA

Získavanie údajov o polohe z GPS

Modul GPS bude prenášať údaje vo viacerých reťazcoch rýchlosťou 9600 baudov. Ak používame terminál UART s rýchlosťou 9600 Baud, môžeme vidieť údaje prijaté pomocou GPS.

GPS modul odosiela údaje o polohe sledovania v reálnom čase vo formáte NMEA (pozri snímku obrazovky vyššie). Formát NMEA pozostáva z niekoľkých viet, v ktorých sú nižšie uvedené štyri dôležité vety. Viac podrobností o vete NMEA a jej dátovom formáte nájdete tu.

$ GPGGA: Údaje o opravách globálneho pozičného systému
$ GPGSV: Zobrazujú sa satelity GPS
$ GPGSA: GPS DOP a aktívne satelity
$ GPRMC: Odporúčané minimálne konkrétne údaje GPS / Tranzit

Viac informácií o údajoch GPS a reťazcoch NMEA sa dozviete tu.

Toto sú dáta prijaté GPS pri pripojení na 9600 baudov.

$ 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

Keď na sledovanie ľubovoľného miesta používame modul GPS , potrebujeme iba súradnice, ktoré nájdeme v reťazci $ GPGGA. V programoch sa väčšinou používa iba reťazec $ GPGGA (Global Positioning System Fix Data) a ostatné reťazce sú ignorované.

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

Aký význam má tento riadok?

Význam tohto riadku je: -

1. Reťazec sa vždy začína znakom „$“

2. GPGGA je skratka pre Global Fixing System Fix Data

3. „,“ čiarka označuje oddelenie medzi dvoma hodnotami

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

5. 2237,63306, N: Zemepisná šírka 22 (stupeň) 37 (minúty) 63306 (s) sever

6. 08820.86316, E: Zemepisná dĺžka 088 (stupeň) 20 (minúty) 86316 (s) Východ

7. 1: Množstvo opravy 0 = neplatné údaje, 1 = platné údaje, 2 = oprava DGPS

8. 03: Počet aktuálne zobrazených satelitov.

9. 1.0: HDOP

10. 2,56, M: Nadmorská výška (výška nad hladinou mora v metroch)

11. 1,9, M: Výška geoidov

12. * 74: kontrolný súčet

Potrebujeme teda č. 5 a č. 6, aby sme zhromaždili informácie o umiestnení modulu alebo o tom, kde sa nachádza. V tomto projekte sme použili knižnicu GPS, ktorá poskytuje niektoré funkcie na extrahovanie zemepisnej šírky a dĺžky, takže si s tým nemusíme robiť starosti.

Už sme predtým používali rozhranie GPS s inými mikrokontrolérmi:

Ako používať GPS s Arduino
Výukový program pre modul GPS Raspberry Pi
Prepojovací modul GPS s mikrokontrolérom PIC
Sledujte vozidlo na Mapách Google pomocou technológií Arduino, ESP8266 a GPS

Skontrolujte všetky projekty týkajúce sa GPS tu.

Schéma zapojenia

Schéma zapojenia systému GPS s mikrokontrolérom AVR Atemga16 je uvedená nižšie:

Celý systém je napájaný 12V jednosmerným adaptérom, ale obvody fungujú na 5V, takže napájanie je regulované na 5V regulátorom napätia LM7805. 16x2 LCD je nakonfigurovaný v 4-bitovom režime a jeho pinové pripojenia sú zobrazené v schéme zapojenia. GPS je tiež napájané z 5v a jeho tx pin je priamo pripojený k Rx mikrokontroléra Atmega16. Na taktovanie mikrokontroléra sa používa 8MHz kryštálový oscilátor.

Kroky na prepojenie GPS s mikrokontrolérom AVR

Nastavte konfiguráciu mikrokontroléra, ktorá obsahuje konfiguráciu oscilátora.
Nastavte požadovaný port pre LCD vrátane registra DDR.
Pripojte modul GPS k mikrokontroléru pomocou USART.
Inicializujte systém UART v režime ISR s prenosovou rýchlosťou 9600 a LCD v 4bitovom režime.
Vytvorte dve polia znakov v závislosti od dĺžky a zemepisnej šírky.
Prijímajte po jednom bite a kontrolujte, či je spustený z $ alebo nie.
Ak dostaneme $, jedná sa o reťazec, musíme skontrolovať $ GPGGA, týchto 6 písmen vrátane $.
Ak je to GPGGA, potom dostanete celý reťazec a nastavíte príznaky.
Potom extrahujte zemepisnú šírku a dĺžku so smermi do dvoch polí.
Nakoniec vytlačte polia zemepisnej šírky a dĺžky na LCD.

Vysvetlenie kódu

Na konci je uvedený kompletný kód s ukážkovým videom, kde sú vysvetlené niektoré dôležité časti kódu.

Najskôr do kódu zahrňte požadovanú hlavičku a potom napíšte MACROS bitovej masky pre LCD a UART konfiguráciu.

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

Teraz deklarujte a inicializujte niektoré premenné a polia na ukladanie reťazca GPS, zemepisnej šírky a dĺžky.

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

Potom máme k dispozícii funkciu ovládača LCD na ovládanie LCD.

void lcdwrite (char ch, char r) { LCDPORT = ch & 0xF0; RWLow; if (r == 1) RSHigh; else RSLow; SKVysoká; _delay_ms (1); ENLow; _delay_ms (1); LCDPORT = ch << 4 & 0xF0; RWLow; if (r == 1) RSHigh; else RSLow; SKVysoká; _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}; pre (int i = 0; i <5; i ++) lcdwrite (lcdcmd, CMD); }

Potom sme inicializovali sériovú komunikáciu s GPS a porovnali prijatý reťazec 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; }

Teraz, ak je prijatý reťazec úspešne priradený k GPGGA, potom v extrakte hlavnej funkcie a zobrazte súradnicu zemepisnej šírky a dĺžky miesta:

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

Takto je možné prepojiť modul GPS s ATmega16, aby sa našli súradnice polohy.

Nájsť kompletný kód a pracovné videá nižšie.