وحدة GPS (ublox neo 6m) تتفاعل مع متحكم AVR ATMega16 / 32

تُستخدم وحدات GPS على نطاق واسع في التطبيقات الإلكترونية لتتبع الموقع استنادًا إلى إحداثيات خطوط الطول والعرض. نظام تتبع المركبات ، ساعة GPS ، نظام تنبيه اكتشاف الحوادث ، الملاحة المرورية ، نظام المراقبة وما إلى ذلك هي أمثلة قليلة حيث تكون وظيفة GPS ضرورية. يوفر GPS الارتفاع وخط العرض وخط الطول ووقت UTC والعديد من المعلومات الأخرى حول الموقع المحدد ، والتي يتم أخذها من أكثر من قمر صناعي. لقراءة البيانات من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، يلزم وجود متحكم دقيق ، لذلك نحن هنا نربط وحدة GPS بوحدة التحكم الدقيقة AVR Atmega16 ونطبع خط الطول وخط العرض على شاشة LCD مقاس 16 × 2.

المكونات مطلوبة

Atmega16 / 32
وحدة GPS (uBlox Neo 6M GPS)
هوائي سلك طويل
16x2 LCD
2.2 كيلو المقاوم
1000 ف ف مكثف
10 فائق التوهج مكثف
توصيل الأسلاك
إل إم 7805
جاك دي سي
محول تيار مستمر 12 فولت
بورغستيبس
ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور للأغراض العامة

Ublox Neo 6M عبارة عن وحدة GPS تسلسلية توفر تفاصيل الموقع من خلال الاتصال التسلسلي. لديها أربعة دبابيس.

دبوس	وصف
Vcc	2.7 - 5V امدادات الطاقة
Gnd	أرض
TXD	نقل البيانات
RXD	استقبال البيانات

وحدة Ublox neo 6M GPS متوافقة مع TTL ومواصفاتها موضحة أدناه.

وقت الالتقاط	بداية رائعة: 27 ثانية ، بداية ساخنة: 1 ثانية
بروتوكول الاتصالات	نميا
الاتصال التسلسلي	9600 بت في الثانية ، 8 بتات بيانات ، 1 بت توقف ، لا تكافؤ ولا تحكم في التدفق
التشغيل الحالي	45 مللي أمبير

الحصول على بيانات الموقع من GPS

ستنقل وحدة GPS البيانات في سلاسل متعددة بمعدل 9600 باود. إذا استخدمنا محطة UART بمعدل 9600 Baud ، فيمكننا رؤية البيانات التي يتلقاها GPS.

وحدة GPS ترسل بيانات موقع التعقب في الوقت الحقيقي بتنسيق NMEA (انظر لقطة الشاشة أعلاه). يتكون تنسيق NMEA من عدة جمل ، وفيها أربع جمل مهمة ترد أدناه. يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول جملة NMEA وتنسيق البيانات الخاص بها هنا.

GPGGA دولار: بيانات إصلاح نظام تحديد المواقع العالمي
GPGSV دولار: أقمار GPS الصناعية قيد النظر
GPGSA دولار: GPS DOP والأقمار الصناعية النشطة
GPRMC $: الحد الأدنى الموصى به لبيانات GPS / النقل العام

تعرف على المزيد حول بيانات GPS وسلاسل NMEA هنا.

هذه هي البيانات التي يتلقاها نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) عند الاتصال بمعدل 9600 باود.

$ 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 دولارًا 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 دولار GPGSV، 1،1،04،02،59،316،30،05،43،188،25،06،44،022،23،25،03،324 ، * 76 دولارًا GPGLL ، 2237.63306 ، N ، 08820.86316 ، E ، 141848.00 ، أ ، أ * 65

عندما نستخدم وحدة GPS لتتبع أي موقع ، فإننا نحتاج فقط إلى الإحداثيات ويمكننا العثور عليها في سلسلة $ GPGGA. يتم استخدام سلسلة GPGGA (بيانات نظام تحديد المواقع العالمي) فقط في الغالب في البرامج ويتم تجاهل السلاسل الأخرى.

GPGGA دولار ، 141848.00 ، 2237.63306 ، N ، 08820.86316 ، E ، 1،03،2.56،1.9 ، M ، -54.2 ، M ، * 74

ما معنى هذا الخط؟

معنى هذا الخط هو: -

1. تبدأ السلسلة دائمًا بعلامة "$"

2. يرمز GPGGA إلى بيانات إصلاح نظام تحديد المواقع العالمي

3. "،" تشير الفاصلة إلى الفصل بين قيمتين

4. 141848.00: توقيت غرينتش كـ 14 (ساعة): 18 (دقيقة): 48 (ثانية): 00 (مللي ثانية)

5. 2237.63306 ، شمالاً: خط العرض 22 (درجة) 37 (دقيقة) 63306 (ثانية) شمالاً

6. 08820.86316، E: خط الطول 088 (درجة) 20 (دقيقة) 86316 (ثانية) شرقًا

7. 1: إصلاح الكمية 0 = بيانات غير صالحة ، 1 = بيانات صحيحة ، 2 = إصلاح DGPS

8. 03: عدد الأقمار الصناعية المعروضة حاليًا.

9. 1.0: HDOP

10. 2.56، M: الارتفاع (الارتفاع فوق مستوى سطح البحر بالمتر)

11. 1.9 ، م: ارتفاع جيويدس

12. * 74: المجموع الاختباري

لذلك نحن بحاجة إلى الرقمين 5 ورقم 6 لجمع معلومات حول موقع الوحدة أو مكان وجودها. في هذا المشروع ، استخدمنا مكتبة GPS توفر بعض الوظائف لاستخراج خطوط الطول والعرض حتى لا داعي للقلق بشأن ذلك.

لقد سبق لنا استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع متحكمات دقيقة أخرى:

كيفية استخدام GPS مع Arduino
Raspberry Pi GPS Module Interfacing Tutorfacing
واجهة وحدة GPS مع متحكم PIC
تتبع مركبة على خرائط Google باستخدام Arduino و ESP8266 و GPS

تحقق من جميع المشاريع المتعلقة بنظام تحديد المواقع العالمي هنا.

مخطط الرسم البياني

فيما يلي مخطط الدائرة لتفاعل GPS مع متحكم AVR Atemga16:

يتم تشغيل النظام بالكامل بواسطة محول تيار مستمر بجهد 12 فولت ، لكن الدوائر تعمل بجهد 5 فولت ، لذلك يتم تنظيم مصدر الطاقة إلى 5 فولت بواسطة منظم الجهد LM7805. تم تكوين شاشة LCD مقاس 16 × 2 في وضع 4 بت وتظهر توصيلات الدبوس في مخطط الدائرة. يتم أيضًا تشغيل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بواسطة 5 فولت ويتم توصيل دبوس tx الخاص به مباشرة بـ Rx من متحكم Atmega16. يتم استخدام مذبذب بلوري بسرعة 8 ميجاهرتز لتوقيت وحدة التحكم الدقيقة.

خطوات واجهة GPS مع متحكم AVR

اضبط تكوينات الميكروكونترولر التي تتضمن تكوين المذبذب.
قم بتعيين المنفذ المرغوب لشاشة LCD بما في ذلك سجل DDR.
قم بتوصيل وحدة GPS بالمتحكم الدقيق باستخدام USART.
قم بتهيئة نظام UART في وضع ISR ، بمعدل 9600 باود وشاشة LCD في وضع 4 بت.
خذ صفيفين من الأحرف بناءً على طول خط العرض وخط الطول.
احصل على حرف واحد بت في كل مرة وتحقق مما إذا كان يبدأ من $ أم لا.
إذا تم استلام $ فهو عبارة عن سلسلة ، نحتاج إلى التحقق من $ GPGGA ، هذه الأحرف الستة بما في ذلك $.
إذا كانت GPGGA ، فاستلم السلسلة الكاملة وقم بتعيين العلامات.
ثم استخرج خطي الطول والعرض بالاتجاهات في صفيفين.
أخيرًا اطبع صفيفتي خطوط الطول والعرض في شاشة LCD.

شرح الكود

يتم تقديم كود كامل مع فيديو توضيحي في النهاية ، وهنا يتم شرح بعض الأجزاء المهمة من الكود.

بادئ ذي بدء ، قم بتضمين بعض الرؤوس المطلوبة في الكود ثم اكتب MACROS الخاص بقناع بت لشاشات الكريستال السائل وتكوين UART.

#define F_CPU 8000000ul # تضمين # تضمين #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 rs 0 #define rw 1 #define rs 0 #define rw 2 # تعريف RSLow (LCDPORT & = ~ (1 < #define RSHigh (LCDPORT - = (1 < #define RWLow (LCDPORT & = ~ (1 < #define ENLow (LCDPORT & = ~ (1 < #define ENHigh (LCDPORT - = (1 < تعداد { CMD = 0، DATA، } ؛

قم الآن بتعريف بعض المتغيرات والمصفوفات وتهيئتها لتخزين سلسلة GPS وخط الطول والعلامات.

شار بوف متقلبة char ind ، flag ، stringReceived ؛ char gpgga = {'$'، 'G'، 'P'، 'G'، 'G'، 'A'}؛ خط عرض شار شار لوجيتيود

بعد ذلك لدينا بعض وظيفة برنامج تشغيل LCD لقيادة شاشة LCD.

lcdwrite (char ch، char r) باطل { LCDPORT = ch & 0xF0؛ RWLow. إذا (ص == 1) RSHigh ؛ آخر RSLow؛ EN عالية ؛ _delay_ms (1) ؛ ENLow _delay_ms (1) ؛ LCDPORT = الفصل << 4 & 0xF0 ؛ RWLow. إذا (ص == 1) RSHigh ؛ آخر RSLow؛ EN عالية ؛ _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} ؛ لـ (int i = 0 ؛ i <5 ؛ i ++) LCDwrite (lcdcmd ، CMD) ؛ }

بعد ذلك ، قمنا بتهيئة الاتصال التسلسلي مع GPS وقارننا السلسلة المستلمة بـ "GPGGA":

serialbegin () باطل { UCSRC = (1 << URSEL) - (1 << UCSZ0) - (1 << UCSZ1) ؛ UBRRH = (BAUD_PRESCALE >> 8) ، UBRRL = BAUD_PRESCALE ، UCSRB = (1 < } ISR (USART_RXC_vect) { char ch = UDR ؛ buf = الفصل ؛ ind ++ ؛ إذا (ind <7) { if (buf! = gpgga) // $ GPGGA ind = 0 ؛ } if (ind> = 50) stringReceived = 1 ؛ } كتابة تسلسلية باطلة (char ch) { while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0)؛ UDR = الفصل ؛ }

الآن إذا تمت مطابقة السلسلة المستلمة بنجاح مع GPGGA ، ففي استخراج الوظيفة الرئيسية وعرض إحداثيات خطوط الطول والعرض للموقع:

lcdwrite (0x80،0) ؛ lcdprint ("Lat:") ؛ طباعة تسلسلية ("Latitude:") ؛ لـ (int i = 15 ؛ i <27 ؛ i ++) { latitude = buf ؛ lcdwrite (خط العرض ، 1) ؛ كتابة مسلسل (خط العرض) ؛ إذا (i == 24) { lcdwrite (''، 1) ؛ أنا ++ ؛ } } serialprintln ("")؛ lcdwrite (192،0) ؛ lcdprint ("السجل:") ؛ طباعة تسلسلية ("Logitude:") ؛ لـ (int i = 29 ؛ i <41 ؛ i ++) { logitude = buf ؛ lcdwrite (logitude، 1) ؛ متسلسل (logitude) ؛ إذا (i == 38) { lcdwrite (''، 1) ؛ أنا ++ ؛ } }

هذه هي الطريقة التي يمكن بها ربط وحدة GPS مع ATmega16 للعثور على إحداثيات الموقع.

ابحث عن الكود الكامل وفيديو العمل أدناه.