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

GPS- moduler används ofta i elektronikapplikationer för att spåra platsen baserat på koordinater för longitud och latitud. Fordonsspårningssystem, GPS-klocka, olycksdetekteringsvarningssystem, trafiknavigering, övervakningssystem etc. är några exempel där GPS-funktionalitet är nödvändig. GPS ger höjd, latitud, longitud, UTC-tid och många andra uppgifter om den specifika platsen, som hämtas från mer än en satellit. För att läsa data från GPS behövs en mikrokontroller så här gränssnitt vi GPS-modulen med AVR mikrokontroller Atmega16 och skriver ut longitud och latitud på 16x2 LCD-skärm.

Komponenter krävs

Atmega16 / 32
GPS-modul (uBlox Neo 6M GPS)
Lång trådantenn
16x2 LCD
2,2 k motstånd
1000uf kondensator
10uF kondensator
Anslutningskabel
LM7805
DC-uttag
12V DC-adapter
Burgstips
PCB eller PCB för allmänt ändamål

Ublox Neo 6M är en seriell GPS-modul som ger platsinformation genom seriell kommunikation. Den har fyra stift.

Stift	Beskrivning
Vcc	2,7 - 5V strömförsörjning
Gnd	Jord
TXD	Överför data
RXD	Ta emot data

Ublox neo 6M GPS-modul är TTL-kompatibel och dess specifikationer ges nedan.

Fångstid	Cool start: 27s, Hot start: 1s
Kommunikationsprotokoll	NMEA
Seriekommunikation	9600bps, 8 databitar, 1 stoppbit, ingen paritet och ingen flödeskontroll
Driftström	45mA

Hämta platsdata från GPS

GPS-modulen överför data i flera strängar till 9600 Baud Rate. Om vi använder en UART-terminal med 9600 Baud-hastighet kan vi se data som mottas av GPS.

GPS-modulen skickar spårningspositionsdata i realtid i NMEA-format (se skärmdumpen ovan). NMEA-formatet består av flera meningar, där fyra viktiga meningar ges nedan. Mer information om NMEA-meningen och dess dataformat finns här.

$ GPGGA: Fixeringsdata för globalt positioneringssystem
$ GPGSV: GPS-satelliter i sikte
$ GPGSA: GPS DOP och aktiva satelliter
$ GPRMC: Rekommenderad minimispecifik GPS / transitdata

Läs mer om GPS-data och NMEA-strängar här.

Detta är den data som mottas av GPS när den är ansluten till 9600 baudhastighet.

$ 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

När vi använder GPS-modulen för att spåra vilken plats som helst behöver vi bara koordinater och vi kan hitta detta i $ GPGGA-sträng. Endast $ GPGGA (Global Positioning System Fix Data) -sträng används mest i program och andra strängar ignoreras.

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

Vad är meningen med den linjen?

Betydelsen av den linjen är: -

1. Sträng börjar alltid med ett "$" -tecken

2. GPGGA står för Global Positioning System Fix Data

3. “,” Komma indikerar separationen mellan två värden

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

5. 2237.63306, N: Latitud 22 (grad) 37 (minuter) 63306 (sek) Nord

6. 08820.86316, E: Longitud 088 (grad) 20 (minuter) 86316 (sek) Öst

7. 1: Fix kvantitet 0 = ogiltiga data, 1 = giltiga data, 2 = DGPS fix

8. 03: Antal satelliter som för närvarande ses.

9. 1.0: HDOP

10. 2.56, M: Höjd (höjd över havet i meter)

11. 1.9, M: Geoids höjd

12. * 74: kontrollsumma

Så vi behöver nr 5 och nr 6 för att samla information om modulens plats eller var den ligger. I det här projektet har vi använt ett GPS-bibliotek som tillhandahåller vissa funktioner för att extrahera latitud och longitud så att vi inte behöver oroa oss för det.

Vi har tidigare gränssnitt GPS med andra mikrokontroller:

Hur man använder GPS med Arduino
Raspberry Pi GPS-modul gränssnittshandledning
Gränssnitts GPS-modul med PIC-mikrokontroller
Spåra ett fordon på Google Maps med Arduino, ESP8266 & GPS

Kontrollera alla GPS-relaterade projekt här.

Kretsschema

Kretsschema för GPS-gränssnitt med AVR Atemga16 mikrokontroller ges nedan:

Hela systemet drivs av en 12V likströmsadapter, men kretsarna fungerar på 5v så att strömförsörjningen regleras till 5v av LM7805 spänningsregulator. En 16x2 LCD är konfigurerad i 4-bitars läge och dess stiftanslutningar visas i kretsschemat. GPS drivs också av 5v och dess tx-stift är direkt ansluten till Rx hos Atmega16 mikrokontroller. En 8MHz kristalloscillator används för att klocka mikrokontrollern.

Steg för att gränssnitt GPS med AVR Microcontroller

Ställ in mikrokontrollerns konfigurationer som inkluderar Oscillatorkonfiguration.
Ställ in önskad port för LCD inklusive DDR-register.
Anslut GPS-modulen till mikrokontrollern med USART.
Initiera systemet UART i ISR-läge, med 9600 baudhastighet och LCD i 4bit-läge.
Ta två teckenarrayer beroende på längd på latitud och longitud.
Ta emot en teckenbit åt gången och kontrollera om den startas från $ eller inte.
Om $ mottas är det en sträng, vi måste kontrollera $ GPGGA, dessa 6 bokstäver inklusive $.
Om det är GPGGA får du hela strängen och anger flaggor.
Extrahera sedan latitud och longitud med riktningar i två matriser.
Skriv slutligen ut latitud- och longitudarrangemang i LCD.

Kodförklaring

Komplett kod med en demonstrationsvideo ges i slutet, här förklaras några viktiga delar av koden.

Först och främst inkludera några obligatoriska rubriker i koden och skriv sedan MACROS för bitmask för LCD- och UART-konfiguration.

#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, };

Deklarera och initialisera nu några variabler och matriser för lagring av GPS-sträng, latitud och flaggor.

röding buf; flyktig char ind, flagga, stringReceived; char gpgga = {'$', 'G', 'P', 'G', 'G', 'A'}; rödhet latitud; char logitude;

Efter det har vi lite LCD Driver-funktion för att köra LCD.

ogiltig lcdwrite (char ch, char r) { LCDPORT = ch & 0xF0; RWLow; om (r == 1) RSHigh; annars RSLow; ENHög; _fördröja_ms (1); ENLåga; _fördröja_ms (1); LCDPORT = ch << 4 & 0xF0; RWLow; om (r == 1) RSHigh; annars RSLow; ENHög; _fördröja_ms (1); ENLåga; _fördröja_ms (1); } ogiltigt lcdprint (char * str) { while (* str) { lcdwrite (* str ++, DATA); // __ fördröjning_ms (20); } } ogiltigt lcdbegin () { char lcdcmd = {0x02,0x28,0x0E, 0x06,0x01}; för (int i = 0; i <5; i ++) lcdwrite (lcdcmd, CMD); }

Efter det initialiserade vi seriekommunikationen med GPS och jämförde den mottagna strängen med "GPGGA":

ogiltigt 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; } om (ind> = 50) stringReceived = 1; } ogiltig serialwrite (char ch) { while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0); UDR = ch; }

Nu om den mottagna strängen matchas framgångsrikt med GPGGA sedan i huvudfunktion extrakt och visa latitud och longitud koordinat läget:

lcdwrite (0x80,0); lcdprint ("Lat:"); serienummer ("Latitude:"); för (int i = 15; i <27; i ++) { latitud = buf; lcdwrite (latitud, 1); seriell skrivning (latitud); om (i == 24) { lcdwrite ('', 1); i ++; } } serialprintln (""); lcdwrite (192,0); lcdprint ("Log:"); serienummer ("Logitude:"); för (int i = 29; i <41; i ++) { logitude = buf; lcdwrite (logitude, 1); serialwrite (logitude); om (i == 38) { lcdwrite ('', 1); i ++; } }

Så detta är hur GPS-modulen kan anslutas till ATmega16 för att hitta platskoordinaterna.

Hitta den fullständiga koden och arbetsvideo nedan.