Arduino GPS Logger: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

คุณเคยต้องการที่จะบันทึกพิกัดของคุณและตรวจสอบเส้นทางของคุณบนแผนที่หรือไม่? ตรวจสอบเส้นทางของรถยนต์หรือรถบรรทุก? ดูการติดตามจักรยานของคุณหลังจากการเดินทางอันยาวนาน? (หรือสอดแนมคนที่กำลังใช้รถของคุณอยู่ใช่หรือไม่:)) ทุกสิ่งเป็นไปได้ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์เล็กๆ นี้ เรียกว่าตัวบันทึก GPS ไม่ใช่ตัวติดตาม GPS เนื่องจากคุณไม่มีโอกาสตรวจสอบขณะเดินทาง ข้อมูลจะถูกบันทึกลงในการ์ด SD และคุณสามารถตรวจสอบการเดินทางของคุณได้ในภายหลัง

อุปกรณ์เป็นกล่องพลาสติกขนาดเล็กที่มี Arduino อยู่ภายใน นาโนใช้โมดูล GPS เพื่อติดตามตำแหน่งและการ์ด SD เพื่อบันทึก นอกจากนี้ยังมีไฟ LED RGB ขนาดเล็กสำหรับการตอบกลับ หากคุณคุ้นเคยกับของที่ใช้ คุณสามารถสร้างอุปกรณ์นี้ได้ภายในหนึ่งชั่วโมง ฉันจะเขียนคำแนะนำทีละขั้นตอนบนบิลด์ดังนั้นมาเริ่มกันเลย

ฉันมักจะใช้วลี 'การ์ด SD' ระหว่างการสอน แต่สิ่งที่ฉันหมายถึงจริงๆ คือ การ์ด micro SD

ฉันรู้ว่าใครๆ ก็สามารถใช้สมาร์ทโฟนทำสิ่งนี้ได้ แต่จะสนุกตรงไหน?

PS: ฉันเชื่อใจภรรยาของฉันอย่างสมบูรณ์ (สำหรับตอนนี้:))

เสบียง

สิ่งที่คุณต้องการ:

• บอร์ดที่รองรับ Arduino Nano
• โมดูล GPS (U-blox NEO 6M พร้อม UART)
• โมดูลการ์ด SD
• การ์ด SD
• RGB LED (เป็นทางเลือก แต่มีประโยชน์มาก)
• ตัวต้านทานสำหรับ LED (3 ชิ้นประมาณ 330 โอห์ม อาจเป็น 1K ที่มีไฟ LED ความเข้มสูง)
• กล่องพลาสติกเล็ก
• ขั้วต่อ DC
• ปลั๊กจุดบุหรี่ในรถยนต์ 12V (อุปกรณ์เสริม)

เครื่องมือ:

• หัวแร้งและหัวแร้ง
• เครื่องมือพื้นฐาน
• สว่านไฟฟ้า
• เทปกาวสองหน้าหรือกาวร้อน (เอาเถอะ ใครๆ ก็ชอบกาวร้อน)
• พีซีเพื่อตั้งโปรแกรม Arduino

ขั้นตอนที่ 1: เจาะกล่อง

น่าเศร้าที่ฉันไม่มีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ดังนั้นฉันจึงต้องสั่งกล่องพลาสติกขนาดเล็กจากประเทศจีนและเจาะรูเข้าไป กล่องต้องเล็ก แต่ใหญ่พอที่จะใส่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดภายในได้ หากคุณรวบรวมส่วนประกอบต่างๆ คุณจะรู้ว่ามันควรจะใหญ่แค่ไหน ฉันสั่งซื้อเปลือกสีดำขนาดเล็ก 5 อัน เนื่องจากฉันต้องการบางกล่องสำหรับโครงการอื่นด้วย ตัวเคสต้องไม่เป็นโลหะ เนื่องจากโมดูล GPS จะไม่สามารถติดตามดาวเทียม GPS ได้

คุณจะต้องสองรู หนึ่งอันสำหรับขั้วต่อ DC และอีกอันสำหรับ LED หากคุณไม่ต้องการใช้ LED คุณจะต้องเจาะรูเพียงรูเดียวเท่านั้น สำหรับขั้วต่อ DC ของฉัน ฉันต้องการรูขนาด 8 มม. และสำหรับ LED ต้องมีรูขนาด 5 มม.

ขั้นตอนที่ 2: การบัดกรี

หากนาโนของคุณมาโดยไม่ได้บัดกรีส่วนหัว คุณสามารถบัดกรีให้เข้าที่หรือปล่อยไว้ตามที่เป็นอยู่ มันก็จะแบนจริงๆ หากคุณเลือกที่จะไม่ใช้ส่วนหัว ให้ประสานส่วนประกอบเข้ากับ Arduino ในขั้นตอนการเชื่อมต่อ หากคุณใช้ Nano กับส่วนหัวของตัวผู้ ให้บัดกรีส่วนหัวของตัวเมียกับสายไฟ คุณอาจต้องการใช้ท่อระบายความร้อนเพื่อป้องกันทุกอย่างได้ดี

หากคุณเลือกใช้ RGB LED อย่างที่ฉันทำ คุณจะต้องบัดกรีตัวต้านทานกับแคโทด ฉันใช้ LED ชนิดแอโนดทั่วไป (หากคุณใช้ประเภทแคโทดทั่วไป คุณควรประสานตัวต้านทานกับแอโนด แก้ไขโค้ด และเชื่อมต่อกับ GND แทน 5V)

โมดูล GPS NEO-6M มีขั้วต่อ 4 ช่อง เราจะใช้เพียง 3 รายการเท่านั้น VCC, GND และ Tx โมดูล GPS ใช้การสื่อสารแบบอนุกรม และเราจะใช้ซอฟต์แวร์ซีเรียลในการอ่านข้อมูล VCC ไปที่ 5V, GND ถึง GND และ Tx ไปยัง Arduino pin D9

โมดูลการ์ด micro SD มีขั้วต่อ 6 ช่อง มันใช้การสื่อสาร SPI Arduino D11 จะไปที่ MOSI, D12 ถึง MISO, D13 ถึง SCK และ D4 ไปยัง Chip Select หรือ CS

คุณต้องมีสายไฟสองเส้นสำหรับขั้วต่อ DC หนึ่งสำหรับ GND และอีกอันสำหรับ 5-12V DC คุณสามารถใช้แหล่งจ่ายไฟต่างๆ เพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ได้ คุณสามารถใช้ปลั๊กบุหรี่ในรถยนต์ 12V (ไม่ใช่ปลั๊กบุหรี่สำหรับรถบรรทุก 24V), แบตเตอรี่ LiPo 2 หรือ 3 เซลล์, พาวเวอร์แบงค์ 5V หรืออะไรก็ได้ที่ให้ DC 5-12V

ขั้นตอนที่ 3: การเขียนโปรแกรม

คุณสามารถใช้ภาพสเก็ตช์ของฉันเพื่อบันทึกตำแหน่งของอุปกรณ์หรือเขียนเองได้

หากคุณเลือกใช้ Sketch คุณจะต้องดาวน์โหลดรหัสโปรแกรมและไลบรารี SdFat แตกไฟล์และย้ายโฟลเดอร์ไปยังโฟลเดอร์ Arduino ของคุณ โฟลเดอร์ SdFat ไปที่โฟลเดอร์ไลบรารี

เสียบ Arduino กับพีซีของคุณ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ติดตั้งไดรเวอร์ที่จำเป็นทั้งหมดแล้ว ใน Arduino IDE ให้เลือกบอร์ดของคุณและพอร์ตที่เหมาะสม เปิดโปรเจกต์ กดอัพโหลด สวดมนต์ หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดี คุณก็ไม่น่าจะมีข้อผิดพลาดและเฟิร์มแวร์ตัวบันทึก GPS ของคุณก็พร้อมใช้งาน

คุณไม่จำเป็นต้องสร้างไฟล์บันทึกด้วยตนเอง โปรแกรมจะสร้างไฟล์ขึ้นมาใหม่ หากตรวจพบว่าไม่มี log.txt ในการ์ด SD

ขั้นตอนที่ 4: เชื่อมต่อสิ่งต่าง ๆ

คุณควรทำการเชื่อมต่อตามที่เขียนไว้ด้านล่าง รูปภาพสามารถช่วยได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีหน้าสัมผัสที่ปลอดภัย เนื่องจากอุปกรณ์อาจได้รับแรงกระแทกหรือสั่นขณะขับขี่

เชื่อมต่อ LED Anode กับ Arduino 5V, RED ถึง D3, GREEN ถึง D5 และ BLUE ถึง D6 คุณสามารถใช้หมุดอื่นได้หากต้องการ แต่จำไว้ว่าคุณต้องเปลี่ยนคำจำกัดความในโค้ดโปรแกรมด้วย

เชื่อมต่อ GPS VCC กับ Arduino 5V, GND ถึง GND และ Tx ถึง D9

เชื่อมต่อโมดูล SD MOSI กับ Arduino D11, MISO ถึง D12, SCK ถึง D13 และ CS ถึง D4 คุณไม่สามารถใช้พินอื่นสำหรับการเชื่อมต่อเหล่านี้ ตัวแปรเดียวคือ CS ซึ่งคุณต้องเปลี่ยนในรหัสโปรแกรม

เชื่อมต่อ GND ของขั้วต่อ DC กับ Arduino GND เชื่อมต่อขั้วต่อ DC 5-12V กับ Arduino VIN อย่าเชื่อมต่อกับ 5V!

ขอแนะนำให้ติดตั้งส่วนประกอบทั้งหมดเข้ากับฐานของตัวเครื่องเพื่อให้สามารถถอดส่วนบนออกได้ (ฉันยึดทุกอย่างไว้ด้านบนเพื่อให้สามารถเข้าถึงการ์ด SD ได้อย่างง่ายดาย สิ่งเดียวที่อยู่บนฐานคือขั้วต่อ DC ซึ่งจะไม่เป็นปัญหากับกล่องหุ้มที่พิมพ์ 3 มิติที่ออกแบบเอง)

คุณสามารถใช้เทปสองหน้าหรือกาวร้อน คุณสามารถยึดโมดูลด้วยสลักเกลียวขนาดเล็กได้

ขั้นตอนที่ 5: ทดสอบและทำแผนที่

คุณต้องเปิดเครื่องเพื่อทดสอบอุปกรณ์ LED ตอบกลับจะบอกคุณเกี่ยวกับสถานะของอุปกรณ์ อาจต้องใช้เวลาสองสามนาที (โดยเฉพาะครั้งแรก) เพื่อติดตามดาวเทียมให้เพียงพอ เมื่อสามารถมองเห็นดาวเทียมได้เพียงพอ เวลาและตำแหน่งจะถูกบันทึกลงในการ์ด micro SD และโปรแกรมจะรอ 20 วินาที คุณสามารถบอกได้ด้วย LED มันจะเป็นสีเขียวในช่วงเวลาสั้น ๆ แล้วสีน้ำเงิน คุณสามารถเล่นซอในรหัสของฉันได้ หากช่วงเวลาการบันทึกสั้นเกินไปสำหรับคุณ (ตั้งค่าคำจำกัดความของเวลาพักเครื่องตามที่ต้องการในหน่วยมิลลิวินาที) หากอุปกรณ์ไม่เห็นดาวเทียม ไฟ LED จะกะพริบเป็นสีแดง ถ้าเห็นบ้างแต่ไม่พอจะกะพริบเป็นสีเหลือง อุปกรณ์จะบันทึกตำแหน่งก็ต่อเมื่อติดตามดาวเทียมมากกว่า 5 ดวง และคุณภาพข้อมูลที่รายงานโดย GPS คือ 1 โดยจะบันทึกวันที่ เวลา ลองจิจูด ละติจูด ความเร็ว คุณภาพข้อมูล และจำนวนดาวเทียมที่ติดตาม หากไม่ได้เชื่อมต่อการ์ด SD หรือตรวจไม่พบ ไฟ LED จะกะพริบพร้อมไฟสีแดงและสีน้ำเงิน

หากต้องการดูเส้นทางของคุณบนแผนที่ คุณต้องใช้ข้อมูลจากการ์ด micro SD คุณต้องคัดลอกเนื้อหาของไฟล์บันทึก txt และวางลงใน excel คุณจะต้องคัดลอกคอลัมน์ลองจิจูดและละติจูดของเวิร์กชีตของคุณ

วางข้อมูลในเว็บไซต์นี้เพื่อดูผลลัพธ์:

www.gpsvisualizer.com/map_input?form=data

คุณต้องยกเลิกการเลือกตัวเลือก 'เปิดในหน้าต่างใหม่' มันอาจจะให้คำเตือนเกี่ยวกับข้อมูล แต่ไม่ต้องกังวล มันจะทำงาน กดปุ่ม 'วาดแผนที่' อย่างรวดเร็วและหนักแน่น แล้วคุณก็จะได้มัน

ขั้นตอนที่ 6: เสร็จสิ้นและบันทึก

คุณทำเสร็จแล้ว! C̶o̶n̶g̶r̶a̶t̶h̶s̶u̶a̶t̶i̶o̶n̶!̶ ̶C̶o̶n̶g̶r̶a̶s̶ulll̶a̶t̶i̶o̶n̶!̶ ̶C̶o̶n̶g̶ratat̶! ดีใจ!

หมายเหตุ:

• การเชื่อมต่อ GPS ต้องใช้เวลาสักครู่จึงจะถูกสร้างขึ้น
• จะเร็วกว่าถ้าคุณลองใช้ในที่โล่ง แต่ใช้งานได้ในรถยนต์และรถบรรทุก
• ห้ามใช้ไฟเกิน 12V ในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์
• LED ตอบรับเป็นอุปกรณ์เสริม
• ข้อมูลวันที่และเวลาสามารถเสียหายได้ ซึ่งในกรณีนี้ อักขระพิเศษจะปรากฏในตำแหน่งของอักขระที่เสียหาย โมดูล GPS ส่งข้อมูลที่เสียหาย ดังนั้นฉันจึงไม่พบวิธีแก้ปัญหา
• อย่ามองตรงจุดสิ้นสุดการทำงานของอุปกรณ์
• อย่าจุ่มอุปกรณ์ลงในของเหลวแม้เพียงบางส่วน

เมื่อเปิดเครื่องจาก 12V เป็นเวลานาน ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าบน Arduino อาจร้อนขึ้น ไม่อยู่ในช่วงร้อนที่ไม่ทำงานหรือรีเซ็ต แต่อยู่ในช่วง hottothetouchbutitshouldbeokay การใช้มากกว่า 12V อาจทำให้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าออนบอร์ดเสียหายได้

ตอนนี้คุณพร้อมที่จะใช้แกดเจ็ตเล็กๆ นี้เพื่อบันทึกการเดินทางของคุณ และทำแผนที่ในขณะที่มีเค้ก เสร็จแล้วต้องขอบอกว่า เหลือเชื่อ! คุณ, Subject Name Here, ต้องเป็นความภาคภูมิใจของ Subject Hometown Here