Отслеживание маршрута GPS V2: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Проект: Отслеживание маршрута GPS, версия 2

Дата: май - июнь 2020 г.

ОБНОВИТЬ

Первая версия этого проекта, хотя и работала в принципе, имела ряд ошибок, которые необходимо было исправить. Во-первых, коробка мне не понравилась, поэтому я заменил ее на другую. Во-вторых, вычисления скорости и расстояния не верны. Дополнительные полевые испытания с устройством, размещенным внутри транспортного средства и позволяющим нанести на карту маршрут, а затем этот нанесенный на карту маршрут был нанесен на карту GPS Visualizer и Google Earth Pro с отличными результатами как с точки зрения фактического нанесенного на карту маршрута, так и с точки зрения расстояния, рассчитанного по параметру «линейка». в Google Планета Земля Про

Кроме того, была обновлена схема, так что батареи 18650 подавали питание непосредственно на плату ESP32 DEV, в то время как блок NEO7M GSP питался напрямую от модуля Step Down, а не через плату DEV. Это привело к более стабильной системе. Программное обеспечение в целом было приведено в порядок: опция электронной почты и последующее подключение к локальному маршрутизатору выполнялись только в том случае, если устройство обнаружило файл или файлы, доступные для отправки. Одним из последних улучшений было изменение теста «gps.location.isValid» на «gps.location.isUpdated», что гарантировало, что в файле маршрута сохраняются только обновленные местоположения GPS, а не несколько местоположений GPS, каждое из которых имеет одинаковую широту и долготу

Здесь я хотел бы отметить, что это первая созданная мной система на основе GPS, и последующие версии в значительной степени заменят существующую проводку платой на основе печатной платы. Чтобы гарантировать, что все соединения проводов не выходят из строя, при неосторожном обращении все эти соединения были приклеены

Я обновил файлы ICO и Fritzing и добавил новые фотографии, чтобы показать внесенные мной изменения

ОБЗОР

Этот проект был для меня полным изменением направления, отходом от Nixie Clocks и роботов на базе Wi-Fi. Использование модуля Arduino на основе GPS какое-то время меня заинтриговало, и, поскольку у меня было немного свободного времени в ожидании дополнительных деталей для основного проекта, над которым я также работаю, я решил создать устройство отслеживания маршрута GPS, с питанием от батареи, легким весом, портативный и может передавать информацию о своем маршруте либо через карту micro SD, либо, если доступна сеть Wi-Fi, через электронную почту и прикрепленный файл. Этот проект требовал использования четырех компонентов, которые я раньше не использовал, а именно 0,96-дюймового oLED-экрана, устройства чтения SD-карт, модуля GPS и платы разработки ESP32. Окончательный размер устройства, безусловно портативного, можно было бы еще больше уменьшить на целых 25-50%, если бы проводку, которую я использовал, заменить платой PCB, прикрепленной непосредственно к плате разработки ESP32 и батареям 18650, и понизить модуль был заменен подходящей литий-ионной аккумуляторной батареей 5 В.

Запасы

1. Совет по развитию ESP32

2. Часы реального времени DS3231 с резервной батареей

3. Устройство чтения карт Micro SD на базе SPI, с картой Micro SD емкостью 1 ГБ

4. 0,96-дюймовый экран на базе OLED I2C.

5. GPS-модуль НЕО-7М-0-000.

6. Конденсатор 10 мкФ

7. 2 резистора 10 кОм, резистор 4,7 кОм

8. Понижающий трансформатор DC-DC.

9. 2 батареи 18650

10. Двойной держатель батареи 18650

11. Однополюсный переключатель

12. Переключатель мгновенного действия.

13. 2 проектных коробки 100 мм x 50 мм x 65 мм

14. Дюпон провода, горячий клей.

Шаг 1: СТРОИТЕЛЬСТВО

На прилагаемой диаграмме Фритцинга показана схема схемы. Две батареи 18650 и понижающий модуль можно заменить литий-ионным аккумулятором, обеспечивающим напряжение 5 В. Я рекомендую модуль NEO-7M со встроенным разъемом внешней антенны SMA, который позволяет добавить простой кусок провода длиной 30 см, который принимает спутниковую информацию, часто это занимает несколько минут после первоначального включения устройства. Нижняя из двух коробок для проектов имеет отверстия для экрана, GPS-антенны, переключателя и SD-карты, она также содержит часы RTC, устройство чтения SD-карт, 0,96-дюймовый oLED-экран, кнопку, модуль GPS и печатную плату. Верхняя коробка проекта содержит плату разработки ESP32, батареи 18650 и держатель батареи, понижающий модуль и одно отверстие для однополюсного переключателя. Верх этой коробки для проекта удерживается на месте четырьмя винтами с потайной головкой, которые можно снять, чтобы две аккумуляторные батареи 18650 можно было снять, зарядить и затем заменить. Устройство не является водонепроницаемым, но может быть выполнено. Подходящее зарядное устройство на базе USB также может быть установлено внутри этой верхней проектной коробки с подходящим отверстием, чтобы позволить батареям внутри заряжаться без необходимости снимать крышку коробки. Хотя модуль GPS может предоставлять время и дату, полученные со спутника, я решил, что местное время и дата будут более подходящими, поэтому я добавил модуль RTC.

Некоторые из фотографий конструкции показывают раннюю разработку этого проекта, когда я использовал плату WeMos D1 R2 и простой светодиодный дисплей 16x2, оба из которых были заменены в окончательной версии.

Шаг 2: ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Причина появления платы Arduino на базе ESP32 заключалась в том, что после некоторого исследования я обнаружил, что ESP32 может успешно отправлять электронную почту на учетную запись G-Mail, при условии, что настройки учетной записи изменены так, что позволяет получать «менее безопасные электронные письма»., для этого необходимо изменить настройки учетной записи G-Mail. Чтобы получить доступ к этому, перейдите в пункт меню «Управление учетной записью Google», затем выберите «Безопасность» и, наконец, прокрутите вниз, пока не увидите «Менее безопасный доступ к приложениям», включите эту функцию.

Вам потребуется загрузить и установить следующие включаемые файлы: TinyGPS ++. H, SoftwareSerial.h, «RTClib.h», «ESP32_MailClient.h», «SPIFFS.h», WiFiClient.h, math.h, Wire.h, SPI.h, SD.h, Adafruit_GFX.h и Adafruit_SSD1306.h.

Программа была разработана с использованием версии 1.8.12 Arduino IDE, и была выбрана плата «DOIT ESP32 DEVKIT V1».

Из-за размера программы вы не можете разработать эту программу на Arduino UNO, также при загрузке программного обеспечения необходимо удалить провод TX из модуля GSP, иначе загрузка не удастся. Конденсатор емкостью 10 мкФ был подключен к контактам «EN» и «GND» платы ESP32, так что не было необходимости нажимать кнопку «EN» каждый раз при загрузке новой программы.

Программное обеспечение Arduino было разработано, чтобы позволить пользователю системы либо записывать маршрут или маршруты внутри устройства, а затем извлекать SD-карту и загружать их через кард-ридер на базе ПК, либо выбирать опцию меню E-Mail и иметь все файлы маршрутов, хранящиеся на устройстве, отправляются на учетную запись G-Mail, по одному маршруту к каждому электронному письму. Файлы маршрутов отформатированы внутри устройства и могут иметь форму двух разных стилей: формат «GPX», который можно напрямую просматривать с помощью «GPS Viewer», приложения Google, доступного для бесплатного использования в Интернете, или «KML». формат, который можно просматривать напрямую с помощью приложения «Google Планета Земля Про», доступного для загрузки из Интернета. Это же приложение может также читать и отображать файлы маршрутов на основе «GPX». Оба эти формата файлов находятся в свободном доступе в виде схем файловых форматов и могут быть найдены в Интернете в Википедии. Как только электронное письмо или электронные письма будут отправлены, устройство вернется к мониторингу маршрута, однако по умолчанию будет использоваться формат файла GPX. Кнопка используется для выбора опции электронной почты, выбора формата файла GPX или KML, а также для запуска и остановки записи маршрута. В режиме мониторинга маршрута на oLED-экране будут отображаться долгота и широта текущего положения, а затем на втором экране отобразится текущее время, дата, высота в метрах, количество используемых спутников, скорость в км и, наконец, курс, заданный как единое целое. сторон света. В режиме записи маршрута на экране будет отображаться файл маршрута, который он открыл, затем в дополнение к двум ранее описанным экранам будет отображаться третий экран, на котором подробно описывается используемый файл маршрута, количество записанных путевых точек и, наконец, преодолеваемое расстояние в км.

На следующих изображениях показано, как электронные письма, созданные и отправленные устройством, принимаются и отображаются G-Mail.

Шаг 3: ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Я многому научился при разработке этого проекта, однако это устройство можно рассматривать только как «бэкэнд» для системы на основе приложений, которая принимает файлы GPX или KML и отображает их. Использование стороннего программного обеспечения было приемлемой альтернативой дальнейшему развитию этого программного обеспечения. Доступность пункта меню «Менее безопасное приложение» в меню управления учетной записью Google может быть ограничена, поскольку изменения могут произойти в июне 2020 года, в этом случае может потребоваться перенаправление электронной почты на альтернативную учетную запись или используя порт 586 на почтовом сервере.

Шаг 4. Форматы файлов GPS и KML

Ниже показано типичное содержимое файла для каждого типа файла, создаваемого устройством (значения широты и долготы в этих примерах не сильно меняются из-за того, что устройство неподвижно). Оба файла содержат минимальные данные верхнего и нижнего колонтитула, необходимые для GPS Viewer и Google Earth pro, чтобы отображалась простая черная линия, показывающая пройденный маршрут:

Файл KML:

Файл GPX: