GPS-корректор на Arduino Nano: схема и программа

Рассматриваемый GPS-корректор предназначен для коррекции показаний электронных часов, у которых имеется кнопка "Коррекция" (например,"Электроника 6.14"). Устройство состоит из трех функциональных блоков: плата Arduino Nano, GPS-модуль GY-NEO6MV2, исполнительный модуль на оптопаре транзисторной PC-817.

За основу для данной статьи был взят проект GPS часов на Arduino Uno.

Необходимые компоненты

Плата Arduino Nano (купить на AliExpress).
GPS-модуль GY-NEO6MV2 (купить на AliExpress).
Транзисторная оптопара PC-817 (купить на AliExpress).
Соединительные провода.

Принцип работы устройства

GPS-модуль передает данные в NMEA формате, который состоит из нескольких строк (предложений), из которых нужно будет извлечь только часы и дату. Эти данные содержатся в строке $GPRMC. Извлечение времени и даты происходит при помощи подсчета запятых в этой строке. Более подробно об этих процессах можно прочитать в уже упоминавшейся статье GPS часы на Arduino Uno.

Таким образом, с помощью Arduino будет находиться в GPS данных строка $GPRMC и сохраняться в массиве, в котором время (в 24-часовом формате) может быть найдено после одной запятой, а дата – после 9 запятых. Время и дата потом сохраняются в соответствующих строках.

GPS спутники передают время и дату в формате UTC (Universal Time Coordinated - всеобщее скоординированное время), поэтому нужно конвертировать его в местное время. Для своего региона нужно установить соответствующую поправку.

Работа схемы

Схема GPS-корректора на основе платы Arduino Nano представлена на следующем рисунке.

Плата Arduino управляет всеми процессами на этой схеме: она принимает данные от GPS модуля, извлекает дату и время из строки $GPRMC и в начале каждого часа подает сигнал коррекции в виде импульса длительностью 1 секунда с вывода D5 на исполнительный модуль (коллектор и эмиттер оптопары присоединяются параллельно кнопке "Коррекция" часов).

Контакт передачи Tx GPS модуля подсоединен к контакту Rx (pin 2) платы Arduino (этот контакт сделан входом последовательного порта с помощью соответствующей библиотеки). В данной схеме использован GPS-модуль GY-NEO6MV2, функционирующий на скорости 9600 бод/с, плата Arduino (ее последовательный порт) также сконфигурирована на работу со скоростью 9600 бод/с с помощью команды “Serial.begin(9600)”.

Основная цель работы схемы - подача импульса длительностью 1 секунда на контакт D5 платы Arduino. По этому импульсу и будет корректироваться работа интересующих нас электронных часов. Длительность импульса 1 сек можно уменьшить до 100-300 мс.

Тестирование работы проекта

После того как аппаратная часть проекта будет готова, необходимо загрузить программу в плату Arduino и устройство начнет работать. Для тестирования работы проекта мы к контакту D5 платы Arduino подключили вместо оптопары светодиод . Он будет загораться на 1 секунду в начале каждого часа - это будет свидетельствовать о правильной работе устройства.

Также мы в программу добавили специальные строки вывода данных работы проекта в окно монитора последовательной связи. Пример вывода этих данных в в окно монитора последовательной связи приведен на следующем рисунке.

Производится вывод текущего значения часов (Hours) и старого значения часов (oldHour). Как только разница между ними становится равной 1 это значит что наступил новый час - в этот момент времени производится формирование импульса длительностью 1 секунда на контакте D5 платы Arduino и в окно монитора последовательной связи выдается слово "Congratulations" (что означает поздравления).

Видео работы устройства - https://yadi.sk/i/RDECSHFL2RQtjg.

Исходный код программы (скетча)

Строки, которые отвечают за вывод информации в окно монитора последовательной связи (для целей отладки) - закомментарены. Если хотите задействовать этот функционал программы - просто снимите с них комментарии.

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial Serial1(2, 3); // RX, TX
char str[70];
char *test=(char*)"$GPRMC";
int temp,i;
int oldHour=100;
void setup() 
{
  Serial1.begin(9600);
  //Serial.begin(9600);
  delay(300);
  pinMode (5,OUTPUT);
  digitalWrite(5, LOW);
}
void loop()
{
  serial1Event();
  if (temp) 
  {
    int str_lenth=i;
    int x=0,comma=0;
    String UTC_hour="";
    String UTC_minut="";
    String UTC_second="";
    String UTC_date="";
    String UTC_month="";
    String UTC_year="";
    String str1="";
    while(x<str_lenth)
    {
     if(str[x]==',')
     comma++;
      if(comma==1)
      {
        x++;
        UTC_hour+=str[x++];
        UTC_hour+=str[x++];
        UTC_minut+=str[x++];
        UTC_minut+=str[x++];
        UTC_second+=str[x++];
        UTC_second+=str[x];
        comma=2;
      }
      if(comma==10)
      {
        x++;
          UTC_date+=str[x++];
          UTC_date+=str[x++];
          UTC_month+=str[x++];
          UTC_month+=str[x++];
          UTC_year+=str[x++];
          UTC_year+=str[x];
      }  
      x++;
    }
    int UTC_hourDec=UTC_hour.toInt();
    int Second=UTC_second.toInt();
    int Date=UTC_date.toInt();
    int Month=UTC_month.toInt();
    int Year=UTC_year.toInt();
    int Hour=UTC_hourDec+4;
    if(Hour>23)
    {
     Hour-=24;
     Date+=1;
    }
    
    //Serial.println("Time: Hours");  
    //Serial.println(Hour);
    //Serial.println("Time: oldHour");
    //Serial.println(oldHour);
    if(Hour-oldHour>1) oldHour=Hour;
    if(oldHour-Hour>1) oldHour=Hour;
    if(Hour-oldHour==1)
    {
     digitalWrite(5, HIGH);
     delay(1000);
     digitalWrite(5, LOW);
     oldHour=Hour;
     //Serial.println("Congratulations");  
     //Serial.println(Hour);
     //Serial.println(oldHour);
    }
    
    temp=0;
    i=0;
    x=0;
    str_lenth=0;
  }
   delay(1000);
}
void serial1Event()
{
  while(1)
  {
   while (Serial1.available())            // проверка наличия данных от GPS по каналу последовательной связи
   {
    char inChar = (char)Serial1.read();
     str[i]= inChar;                    //  сохраняем данные от GPS в массиве str[]
     i++;
     if (i < 7)                      
     {
      if(str[i-1] != test[i-1])         // проверка на строку $GPRMC
      {
        i=0;
      }
     }
    if(i>65)
    {
     temp=1;
     break;
    }
  }
   if(temp)
    break;
  }
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial Serial1(2, 3); // RX, TX

char str[70];

char *test=(char*)"$GPRMC";

int temp,i;

int oldHour=100;

void setup()

{

Serial1.begin(9600);

//Serial.begin(9600);

delay(300);

pinMode (5,OUTPUT);

digitalWrite(5, LOW);

}

void loop()

{

serial1Event();

if (temp)

{

int str_lenth=i;

int x=0,comma=0;

String UTC_hour="";

String UTC_minut="";

String UTC_second="";

String UTC_date="";

String UTC_month="";

String UTC_year="";

String str1="";

while(x<str_lenth)

{

if(str[x]==',')

comma++;

if(comma==1)

{

x++;

UTC_hour+=str[x++];

UTC_minut+=str[x++];

UTC_second+=str[x++];

UTC_second+=str[x];

comma=2;

}

if(comma==10)

{

x++;

UTC_date+=str[x++];

UTC_month+=str[x++];

UTC_year+=str[x++];

UTC_year+=str[x];

}

x++;

}

int UTC_hourDec=UTC_hour.toInt();

int Second=UTC_second.toInt();

int Date=UTC_date.toInt();

int Month=UTC_month.toInt();

int Year=UTC_year.toInt();

int Hour=UTC_hourDec+4;

if(Hour>23)

{

Hour-=24;

Date+=1;

}

//Serial.println("Time: Hours");

//Serial.println(Hour);

//Serial.println("Time: oldHour");

//Serial.println(oldHour);

if(Hour-oldHour>1) oldHour=Hour;

if(oldHour-Hour>1) oldHour=Hour;

if(Hour-oldHour==1)

{

digitalWrite(5, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(5, LOW);

oldHour=Hour;

//Serial.println("Congratulations");

//Serial.println(Hour);

//Serial.println(oldHour);

}

temp=0;

i=0;

x=0;

str_lenth=0;

}

delay(1000);

}

void serial1Event()

{

while(1)

{

while (Serial1.available()) // проверка наличия данных от GPS по каналу последовательной связи

{

char inChar = (char)Serial1.read();

str[i]= inChar; // сохраняем данные от GPS в массиве str[]

i++;

if (i < 7)

{

if(str[i-1] != test[i-1]) // проверка на строку $GPRMC

{

i=0;

}

if(i>65)

{

temp=1;

break;

}

if(temp)

break;

}

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

1 298 просмотров

Николай говорит 17.02.2023 в 13:50:

Привет.Думаю,что проще сделать отработку часового импульса.
if(Second==59&&Minute==59)digitalWrite(5, HIGH);
else digitalWrite(5, LOW);

Ответить ↓
- admin-new говорит 18.02.2023 в 09:34:
  
  Добрый день. Ну у каждой задачи в программировании почти всегда есть несколько альтернативных способов решения. Возможно, ваш вариант будет чем-нибудь лучше чем тот, который предложил автор в статье
  
  Ответить ↓

GPS-корректор на Arduino Nano

Необходимые компоненты

Принцип работы устройства

Работа схемы

Тестирование работы проекта

Исходный код программы (скетча)

Комментарии

GPS-корректор на Arduino Nano — 2 комментария

Добавить комментарий Отменить ответ

Необходимые компоненты

Принцип работы устройства

Работа схемы

Тестирование работы проекта

Исходный код программы (скетча)

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ