GPS-modul (ublox neo 6m) grensesnitt med AVR-mikrokontroller atmega16 / 32

GPS- moduler brukes mye i elektronikkapplikasjoner for å spore posisjonen basert på lengde- og breddekoordinater. Bilsporingssystem, GPS-klokke, system for varslingsvarsling, trafikknavigasjon, overvåkingssystem etc. er noen få eksempler der GPS-funksjonalitet er viktig. GPS gir høyde, bredde, lengdegrad, UTC-tid og mange andre opplysninger om den aktuelle plasseringen, som er hentet fra mer enn en satellitt. For å lese data fra GPS er det nødvendig med en mikrokontroller, så her grensesnitt vi GPS-modulen med AVR-mikrokontrolleren Atmega16 og skriver ut lengdegrad og breddegrad på 16x2 LCD-skjerm.

Komponenter kreves

Atmega16 / 32
GPS-modul (uBlox Neo 6M GPS)
Lang ledningsantenne
16x2 LCD
2,2 k motstand
1000uf kondensator
10uF kondensator
Koblingsledning
LM7805
DC-kontakt
12v DC adapter
Burgstips
PCB eller PCB for generell bruk

Ublox Neo 6M er en seriell GPS-modul som gir posisjonsdetaljer gjennom seriell kommunikasjon. Den har fire pinner.

Pin	Beskrivelse
Vcc	2,7 - 5V strømforsyning
Gnd	Bakke
TXD	Overfør data
RXD	Motta data

Ublox neo 6M GPS-modul er TTL-kompatibel og spesifikasjonene er gitt nedenfor.

Fange tid	Kul start: 27s, Hot start: 1s
Kommunikasjonsprotokoll	NMEA
Seriell kommunikasjon	9600bps, 8 databiter, 1 stoppbit, ingen paritet og ingen strømningskontroll
Driftsstrøm	45mA

Få posisjonsdata fra GPS

GPS-modulen vil overføre data i flere strenger med 9600 Baud Rate. Hvis vi bruker en UART-terminal med 9600 Baud-hastighet, kan vi se dataene som mottas av GPS.

GPS-modulen sender sanntidssporingsposisjonsdata i NMEA-format (se skjermbildet ovenfor). NMEA-format består av flere setninger, der fire viktige setninger er gitt nedenfor. Flere detaljer om NMEA-setningen og dens dataformat finner du her.

$ GPGGA: Data om globale posisjoneringssystemer
$ GPGSV: GPS-satellitter i sikte
$ GPGSA: GPS DOP og aktive satellitter
$ GPRMC: Anbefalt minimum spesifikk GPS / transittdata

Lær mer om GPS-data og NMEA-strenger her.

Dette er dataene som mottas av GPS når de er koblet til 9600 baudrate.

$ 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

Når vi bruker GPS-modul for å spore hvilket som helst sted, trenger vi bare koordinater, og vi kan finne dette i $ GPGGA-streng. Bare $ GPGGA (Global Positioning System Fix Data) streng brukes mest i programmer, og andre strenger ignoreres.

$ GPGGA, 141848.00,2237.63306, N, 08820.86316, E, 1,03,2.56,1.9, M, -54,2, M,, * 74

Hva er meningen med den linjen?

Betydningen av den linjen er: -

1. Streng starter alltid med et "$" -tegn

2. GPGGA står for Global Positioning System Fix Data

3. “,” Komma indikerer skillet mellom to verdier

4. 141848.00: GMT tid som 14 (hr): 18 (min): 48 (sek): 00 (ms)

5. 2237.63306, N: Breddegrad 22 (grad) 37 (minutter) 63306 (sek) Nord

6. 08820.86316, E: Lengdegrad 088 (grad) 20 (minutter) 86316 (sek) Øst

7. 1: Fix Quantity 0 = ugyldige data, 1 = valid data, 2 = DGPS fix

8. 03: Antall satellitter som vises.

9. 1.0: HDOP

10. 2.56, M: Høyde (høyde over havet i meter)

11. 1.9, M: Geoids høyde

12. * 74: sjekksum

Så vi trenger nr. 5 og nr. 6 for å samle informasjon om modulplasseringen eller hvor den ligger. I dette prosjektet har vi brukt et GPS-bibliotek som inneholder noen funksjoner for å trekke ut breddegrad og lengdegrad, slik at vi ikke trenger å bekymre deg for det.

Vi har tidligere grensesnitt GPS med andre mikrokontrollere:

Hvordan bruke GPS med Arduino
Raspberry Pi GPS Module Interfacing Tutorial
Grensesnitt GPS-modul med PIC-mikrokontroller
Spor et kjøretøy på Google Maps ved hjelp av Arduino, ESP8266 og GPS

Sjekk alle GPS-relaterte prosjekter her.

Kretsdiagram

Kretsskjema for GPS-grensesnitt med AVR Atemga16 mikrokontroller er gitt nedenfor:

Hele systemet drives av en 12v DC adapter, men kretsene fungerer på 5v, så strømforsyningen er regulert til 5v av LM7805 spenningsregulator. En 16x2 LCD er konfigurert i 4-bits modus, og pin-tilkoblingene er vist i kretsskjemaet. GPS drives også av 5v, og dens tx-pin er direkte koblet til Rx fra Atmega16 mikrokontroller. En 8MHz krystalloscillator brukes til å klokke mikrokontrolleren.

Trinn for å grensesnitt GPS med AVR Microcontroller

Still inn konfigurasjonene til mikrokontrolleren som inkluderer oscillatorkonfigurasjon.
Still inn ønsket port for LCD inkludert DDR-register.
Koble GPS-modulen til mikrokontrolleren ved hjelp av USART.
Initialiser systemet UART i ISR-modus, med 9600 baudrate og LCD i 4bit-modus.
Ta to tegneserier avhengig av lengde på bredde og lengdegrad.
Motta en karakterbit om gangen og sjekk om den er startet fra $ eller ikke.
Hvis $ mottas, er det en streng, vi må sjekke $ GPGGA, disse 6 bokstavene inkludert $.
Hvis det er GPGGA, motta den komplette strengen og sett flagg.
Trekk deretter ut breddegrad og lengdegrad med retninger i to matriser.
Til slutt skriver du ut breddegrad og lengdegrad i LCD.

Kode Forklaring

Komplett kode med en demonstrasjonsvideo er gitt til slutt, her er noen viktige deler av koden forklart.

Først og fremst inkluderer du noen nødvendige overskrifter i koden, og skriv deretter MACROS av bitmaske for LCD- og UART-konfigurasjon.

#define F_CPU 8000000ul #include #include #include / *** MACROS * / #define USART_BAUDRATE 9600 #define BAUD_PRESCALE ((((F_CPU / (USART_BAUDRATE * 16UL))) - 1) #define LCDPORTDIR DDRB #define LCDPORT PORTB #define rs 0 #define rw 1 #define 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, };

Nå erklær og initialiser noen variabler og matriser for lagring av GPS-streng, breddegrad og flagg.

røye buf; flyktig røyeind, flagg, strengMottatt; char gpgga = {'$', 'G', 'P', 'G', 'G', 'A'}; røye breddegrad; røye logitude;

Etter det har vi litt LCD Driver-funksjon for å kjøre LCD.

ugyldig lcdwrite (char ch, char r) { LCDPORT = ch & 0xF0; RWLow; hvis (r == 1) RSHøy; annet RSLow; ENHøy; _forsink_ms (1); ENLav; _forsink_ms (1); LCDPORT = ch << 4 & 0xF0; RWLow; hvis (r == 1) RSHøy; annet RSLow; ENHøy; _forsink_ms (1); ENLav; _forsink_ms (1); } ugyldig lcdprint (char * str) { while (* str) { lcdwrite (* str ++, DATA); // __ delay_ms (20); } } ugyldig lcdbegin () { char lcdcmd = {0x02,0x28,0x0E, 0x06,0x01}; for (int i = 0; i <5; i ++) lcdwrite (lcdcmd, CMD); }

Etter det initialiserte vi seriekommunikasjonen med GPS og sammenlignet den mottatte strengen med "GPGGA":

ugyldig seriellbegynnelse () { 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 ++; hvis (ind <7) { if (buf! = gpgga) // $ GPGGA ind = 0; } hvis (ind> = 50) stringReceived = 1; } ugyldig serialwrite (char ch) { while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0); UDR = ch; }

Nå hvis den mottatte strengen er matchet med hell med GPGGA deretter i hovedfunksjon ekstrakt og vise breddegrad og lengdegrad koordinatene for plasseringen:

lcdwrite (0x80,0); lcdprint ("Lat:"); serienummer ("Latitude:"); for (int i = 15; i <27; i ++) { latitude = buf; lcdwrite (breddegrad, 1); serialwrite (breddegrad); hvis (i == 24) { lcdwrite ('', 1); i ++; } } serialprintln (""); lcdwrite (192,0); lcdprint ("Logg:"); serienummer ("Logitude:"); for (int i = 29; i <41; i ++) { logitude = buf; lcdwrite (logitude, 1); serialwrite (logitude); hvis (i == 38) { lcdwrite ('', 1); i ++; } }

Så dette er hvordan GPS-modulen kan kobles til ATmega16 for å finne stedskoordinatene.

Finn den fullstendige koden og arbeidsvideoen nedenfor.