วิธีเชื่อมต่อโมดูล GPS (NEO-6m) กับ Arduino: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

ในโครงการนี้ ฉันได้แสดงวิธีเชื่อมต่อโมดูล GPS กับ Arduino UNO ข้อมูลสำหรับลองจิจูดและละติจูดจะแสดงบน LCD และสามารถดูตำแหน่งได้บนแอพ

รายการวัสดุ

• Arduino Uno ==> $8
• โมดูล GPS Ublox NEO-6m ==> $15
• จอแอลซีดี 16x2 ==> $3
• เขียงหั่นขนม ==> $2
• สายจัมเปอร์ ==>$2

ต้นทุนรวมของโครงการคือ $30 ดอลลาร์

ขั้นตอนที่ 1: เกี่ยวกับ GPS

GPS คืออะไร Global Positioning System (GPS) คือระบบนำทางด้วยดาวเทียมที่ประกอบด้วยดาวเทียมอย่างน้อย 24 ดวง GPS ทำงานได้ในทุกสภาพอากาศ ทุกที่ในโลก ตลอด 24 ชั่วโมง โดยไม่มีค่าธรรมเนียมการสมัครหรือค่าติดตั้ง

วิธีการทำงานของ GPS ดาวเทียม GPS จะโคจรรอบโลกวันละสองครั้งในวงโคจรที่แม่นยำ ดาวเทียมแต่ละดวงส่งสัญญาณเฉพาะและพารามิเตอร์การโคจรที่อนุญาตให้อุปกรณ์ GPS ถอดรหัสและคำนวณตำแหน่งที่แม่นยำของดาวเทียม เครื่องรับ GPS ใช้ข้อมูลนี้และการแยกย่อยเพื่อคำนวณตำแหน่งที่แน่นอนของผู้ใช้ โดยพื้นฐานแล้ว เครื่องรับ GPS จะวัดระยะห่างของดาวเทียมแต่ละดวงตามระยะเวลาที่ใช้ในการรับสัญญาณที่ส่ง ด้วยการวัดระยะทางจากดาวเทียมอีกสองสามดวง เครื่องรับสามารถระบุตำแหน่งของผู้ใช้และแสดงผลได้

ในการคำนวณตำแหน่ง 2 มิติของคุณ (ละติจูดและลองจิจูด) และติดตามความเคลื่อนไหว เครื่องรับ GPS จะต้องล็อคกับสัญญาณของดาวเทียมอย่างน้อย 3 ดวง ด้วยการดูดาวเทียม 4 ดวงขึ้นไป เครื่องรับสามารถกำหนดตำแหน่งสามมิติของคุณได้ (ละติจูด ลองจิจูด และระดับความสูง) โดยทั่วไป เครื่องรับ GPS จะติดตามดาวเทียมตั้งแต่ 8 ดวงขึ้นไป แต่นั่นก็ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวันและตำแหน่งที่คุณอยู่บนโลก

เมื่อตำแหน่งของคุณได้รับการกำหนดแล้ว หน่วย GPS สามารถคำนวณข้อมูลอื่นๆ เช่น:

• ความเร็ว
• การแบก
• ติดตาม
• การเดินทาง dist
• ระยะทางถึงที่หมาย

สัญญาณอะไรคะ?

ดาวเทียม GPS ส่งสัญญาณวิทยุกำลังต่ำอย่างน้อย 2 สัญญาณ สัญญาณเดินทางในแนวสายตา ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะทะลุผ่านเมฆ แก้ว และพลาสติก แต่จะไม่ผ่านวัตถุที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่ เช่น อาคารและภูเขา อย่างไรก็ตาม เครื่องรับสมัยใหม่มีความอ่อนไหวมากกว่าและมักจะสามารถติดตามผ่านบ้านเรือนได้

สัญญาณ GPS ประกอบด้วยข้อมูล 3 ประเภท:

• รหัสหลอกคือรหัสประจำตัว รหัสที่ระบุว่าดาวเทียมดวงใดกำลังส่งข้อมูล คุณสามารถดูดาวเทียมดวงใดที่คุณได้รับสัญญาณจากหน้าดาวเทียมของอุปกรณ์

• จำเป็นต้องใช้ข้อมูล Ephemeris เพื่อระบุตำแหน่งของดาวเทียมและให้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของดาวเทียม วันที่และเวลาปัจจุบัน
• ข้อมูลปูมจะบอกเครื่องรับ GPS ว่าดาวเทียม GPS แต่ละดวงควรอยู่ที่ใดตลอดเวลาตลอดทั้งวัน และแสดงข้อมูลการโคจรของดาวเทียมดวงนั้นและดาวเทียมดวงอื่นๆ ในระบบ

ขั้นตอนที่ 2: Arduino, Neo6m GPS และ 16x2 LCD

1. Arduino

Arduino เป็นแพลตฟอร์มอิเล็กทรอนิกส์แบบโอเพ่นซอร์สที่ใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ใช้งานง่าย บอร์ด Arduino สามารถอ่านอินพุต - ไฟบนเซ็นเซอร์, นิ้วบนปุ่มหรือข้อความ Twitter - และเปลี่ยนเป็นเอาต์พุต - เปิดใช้งานมอเตอร์, เปิด LED, เผยแพร่บางสิ่งทางออนไลน์ คุณสามารถบอกบอร์ดของคุณว่าต้องทำอะไรโดยส่งชุดคำสั่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์บนบอร์ด ในการทำเช่นนี้คุณใช้ภาษาการเขียนโปรแกรม Arduino (ตาม Wiring) และซอฟต์แวร์ Arduino (IDE) ตามการประมวลผล

ไลบรารีที่จำเป็นสำหรับ GPS เพื่อทำงานใน Arduino IDE

ซอฟต์แวร์Serial

TinyGPS

คุณสามารถสร้าง Arduino uno ของคุณเองได้

2. โมดูล GPS NEO-6m (ดังแสดงในภาพที่ i2)

เอกสารข้อมูลโมดูล GPS NEO-6m

3. LCD 16x2

หน้าจอ LCD (Liquid Crystal Display) เป็นโมดูลแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์และพบกับการใช้งานที่หลากหลาย จอ LCD ขนาด 16x2 เป็นโมดูลพื้นฐานและมักใช้ในอุปกรณ์และวงจรต่างๆ โมดูลเหล่านี้เป็นที่ต้องการมากกว่าเจ็ดส่วนและ LED แบบหลายส่วนอื่นๆ เหตุผลก็คือ: แอลซีดีประหยัด; ตั้งโปรแกรมได้ง่าย ไม่มีข้อจำกัดในการแสดงอักขระพิเศษและแม้แต่แบบกำหนดเอง (ไม่เหมือนในเจ็ดส่วน) ภาพเคลื่อนไหว และอื่นๆ จอ LCD ขนาด 16x2 หมายความว่าสามารถแสดงอักขระได้ 16 ตัวต่อบรรทัด และมี 2 บรรทัดดังกล่าว ใน LCD นี้ อักขระแต่ละตัวจะแสดงเป็นเมทริกซ์ 5x7 พิกเซล LCD นี้มีสองรีจิสเตอร์ ได้แก่ คำสั่งและข้อมูล การลงทะเบียนคำสั่งจะจัดเก็บคำสั่งคำสั่งที่ให้ไว้กับ LCD คำสั่งคือคำสั่งที่กำหนดให้ LCD ทำงานที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เช่น การเริ่มต้น การล้างหน้าจอ การตั้งค่าตำแหน่งเคอร์เซอร์ การควบคุมการแสดงผล ฯลฯ การลงทะเบียนข้อมูลจัดเก็บข้อมูลที่จะแสดงบน LCD ข้อมูลคือค่า ASCII ของอักขระที่จะแสดงบน LCD

แผนภาพพินและคำอธิบายพิน (ดังแสดงในรูปภาพ i3 และ i4)

โหมด LCD 4 บิตและ 8 บิต LCD สามารถทำงานในสองโหมดที่แตกต่างกัน ได้แก่ โหมด 4 บิตและโหมด 8 บิต ในโหมด 4 บิต เราจะส่งข้อมูล nibble โดย nibble อันดับแรก nibble และจากนั้น nibble ที่ต่ำกว่า สำหรับผู้ที่ไม่รู้ว่าแทะคืออะไร: แทะคือกลุ่มของสี่บิต ดังนั้นสี่บิตล่าง (D0-D3) ของไบต์จะสร้างแทะด้านล่างในขณะที่สี่บิตบน (D4-D7) ของไบต์ในรูปแบบตอดที่สูงขึ้น ทำให้เราสามารถส่งข้อมูล 8 บิตได้ ในขณะที่ในโหมด 8 บิต เราสามารถส่งข้อมูล 8 บิตได้โดยตรงในจังหวะเดียว เนื่องจากเราใช้สายข้อมูลทั้งหมด 8 เส้น

โหมดอ่านและเขียนของ LCD ตัว LCD ประกอบด้วยอินเทอร์เฟซ IC MCU สามารถอ่านหรือเขียนไปยังอินเทอร์เฟซ IC นี้ได้ ส่วนใหญ่เราจะเขียนถึง IC เนื่องจากการอ่านจะทำให้ซับซ้อนมากขึ้นและสถานการณ์ดังกล่าวหายากมาก ข้อมูลเช่นตำแหน่งของเคอร์เซอร์ สถานะการขัดจังหวะการเสร็จสิ้น ฯลฯ

ขั้นตอนที่ 3: การเชื่อมต่อ

การเชื่อมต่อโมดูล GPS กับ Arduino

Arduino ===> NEO6m

GND ===> GND

พินดิจิตอล (D3) ===> TX

พินดิจิตอล (D4) ===> RX

5Vdc ===> Vcc

ที่นี่ ฉันแนะนำให้คุณใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อจ่ายไฟให้กับโมดูล GPS เนื่องจากความต้องการพลังงานขั้นต่ำสำหรับโมดูล GPS ในการทำงานคือ 3.3 V และ Arduino ไม่สามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าได้มากขนาดนั้น เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าใช้ USB TTL ที่อุดมสมบูรณ์ดังแสดงในรูปที่ i5.

ไดรเวอร์ USB

อีกอย่างหนึ่งที่ฉันพบขณะทำงานกับเสาอากาศ GPS ที่มาพร้อมกับโมดูลคือมันไม่รับสัญญาณภายในบ้าน ดังนั้นฉันจึงใช้เสาอากาศนี้ - ดีกว่ามาก

เสาอากาศ

ในการเชื่อมต่อเสาอากาศนี้ คุณต้องใช้ขั้วต่อที่แสดงในรูปภาพ i6

การเชื่อมต่อระหว่าง Arduino UNO และ JHD162a LCD

LCD ===> Arduino Uno

VSS ===> GND

VCC ===> 5V

VEE ===> ตัวต้านทาน 10K

RS ===> A0 (พินอนาล็อก)

R/W ===> GND

อี ===> A1

D4 ===> A2

D5 ===> A3

D6 ===> A4

D7 ===> A5

LED+ ===> VCC

LED- ===> GND

ขั้นตอนที่ 4: ผลลัพธ์

ขั้นตอนที่ 5: สาธิต