Главная » Статьи » Проекты

Направлятор

 Это устройство задумывалось как маленький помощник тем, кто любит побродить по лесу - грибникам, лыжникам и другим любителям природы. Хотя в большинстве телефонов уже есть GPS, для работы навигации требуется подгрузка карт через интернет, что в глуши является проблемой. Не меньшей проблемой является короткое время работы смартфонов без подзарядки, что в один момент может оставить человека не только без навигации, но и без связи. Поэтому иметь отдельное навигационное устройство в таких случаях будет весьма полезно.

  Суть устройства заключается в том, чтобы указать в каком направлении двигаться и показать оставшееся расстояние до точки к которой нужно придти, тем самым не дав заблудится. Пользователю остается только перед выходом сохранить контрольную точку, к которой хочет вернуться, и после этого стрелка будет указывать на место отправления. Конечно же, при условии, что спутники ловятся и координаты текущего местоположения определены.

 Схема строится на микроконтроллере ATMega64 с тактированием от внешнего кварцевого резонатора на 11,0592 МГц. За работу с GPS отвечает NEO-6M от U-blox, это хоть и старенький, но очень распространенный и недорогой модуль с достаточно точным определением координат. Информация выводится на дисплей от Nokia 3310 (5110). Еще в схеме присутствуют магнитометр HMC5883L и акселерометр ADXL335, о них расскажу позже.

 Итоговая схема устройства

 

печатная плата:

 

 Схема и плата спроектированы в системе EasyEDA, глянуть на проект можно здесь

 

  

 

 Перед прошивкой контроллера рекомендую отключить GPS приемник, так как ножка RXD совмещена c линией MOSI и модуль может начать отправлять данные во время прошивки, что вызовет ошибку в загружаемой программе.

 Включение и выключение устройства происходит длинным нажатием на кнопку S5. После включения и поиска спутников (при холодном старте может уйти до 10 минут или даже больше) мы можем посмотреть текущие координаты, нажав на кнопку S2.

 

 Координаты конечной точки можно посмотреть нажав на кнопку S3.

 

 Нажав кнопку S4 попадаем в меню сохранения точки. Сохранить точку можно двумя способами: сохранить текущие координаты

  

 

или же забить координаты вручную

   

 Ввод интуитивно понятен, по очереди изменяем градусы, минуты и секунды. Выбранное значение для редактирования мигает.

 

 

 Вернуться в режим следования к точке можно по короткому нажатию на кнопку S5

 

 

 Теперь об использовании магнитометра и акселерометра. Для расчета азимута используются данные полученные с GPS приемника, поэтому в случае если рассчитать координаты не возможно (например если спутники не видны или их мало) пропадает возможность и рассчитать направление в котором нужно двигаться, чтобы придти к точке. И первоначально моя задумка была в том, чтобы использовать магнитометр как вспомогательное средство для указания курса.  Но столкнулся с некоторыми трудностями.

 Во-первых. Кто знакомился с работой цифровых магнитометров знают что, точность их данных зависит от того в каком положении они находятся. Поэтому для корректной работы в любом положении необходимо использовать акселерометр, который бы давал более точную картину проекции магнитного поля на все три оси магнитометра. Возможное решение этой задачи я подсмотрел в одном журнале. но пока не осилил перенести весь расчет в Bascom (может кто-то из энтузиастов возьмется?).

 Во-вторых, заметно сказывается различие магнитного склонения в разных частях Земли. Например в Поволжье магнитное склонение составляет 13°, а на другом конце страны склонение уже 11° и в другую сторону.  А ведь есть еще и магнитное наклонение - когда линии магнитного поля входят или выходят под углом к горизонту, и много других факторов влияющих на показания.

 

     

<<< расчет >>>

 Конечно, для примерного указания направления можно использовать и такие не калиброванные данные с магнитометра, но пока решил оставить эту задумку и сделал простой компас, который тоже может быть полезен. Компас включается нажатием на кнопку S1. А для того чтобы он указывал более менее правильное направление на север (точнее на северный магнитный полюс), устройство необходимо держать горизонтально. Для помощи в этом по бокам экрана бегают две черточки, которые показывают наклон в ту или иную сторону.

 

 Осталось распечатать под устройство корпус, его модель я выложу позже, а пока о результатах уличных испытаний. Девайс получился очень интересным и вполне помогающим выйти к сохраненной точке. Но нужно понимать, что миллиметровой точности ожидать не следует. Ошибка определения GPS координат всего в одну секунду даст неточность определения положения в 20 метров. Также погрешность неизбежно накапливается при округлении в математических  расчетах.  Но тем не менее устройство даже в городских условиях плотной застройки позволило вернутся к точке с точность несколько метров.

 

 И напоследок немного фоток с уличных испытаний

    

 

Используемые компоненты

GPS модуль NEO-6M

ЖК дисплей

Магнитометр HMC5883

Акселерометр ADXL335

 

Исходники и прошивка

 

UPD:

вот такой получился корпус для направлятора

 

 Архив с файлами модели (SolidWorks + STL)

 

 Обновил прошивку, по просьбе трудящихся, исключив из схемы акселерометр и магнитометр. Теперь по нажатию на кнопку S1 будет выводится информация о напряжении на аккумуляторе, время и дата по UTC, а также азимут (по сути тот же компас).

 

Скачать обновленную прошивку

 

Категория: Проекты | Добавлено: 11.02.2017
Просмотров: 2860 | Комментарии: 38 | Теги: HMC5883L, atmega64, GPS, схемы | Рейтинг: 5.0/8
Всего комментариев: 381 2 »
38 rom-i   (25.04.2017 13:46)
https://yadi.sk/a/1BpvBS-c3HL7UN Набросал как все произходит. В полном тупике.

37 rom-i   (25.04.2017 10:26)
Понятно, что работает. У меня только поиск.

36 Mikkels   (25.04.2017 09:41)
https://drive.google.com/open?id=0B8Fj99uLQPSvVDctSW9sMVB1d00

35 rom-i   (24.04.2017 21:26)
https://yadi.sk/i/19l7ehaz3HJjmf Так выставлены фьюзы. Может чего не так?

34 rom-i   (23.04.2017 14:54)
jtag mega103 отключены. Кварц 11.0592. Пробовал в программе компилить сдвигая частоту. 11000000 чаще начал выходить из поиск. Увеличивая в программе частоту 11100000 начинает вешаться. С кварцем 10000000, и естественно в программе изменил. Даже появился долгожданный кружок. Но не долго маилась старушка, в высоковольтных проводах. С нова поиск. Думаю в модуле NEO-6EM надо чгото изменить. Китайцы молодцы!!! На месте не стоят. Ускорили скорее всего запросы по UART. Судить если по терминалам, модуль дает посылку данных примерно три за 2 секунды. Опрос мега64 по программе делает немного реже. Засада где то здесь. Программист из меня уровня 1 класса школы. Вот, спецы, и нужны. Нужно сам модуль приспокоить. Там все на языке, обычному русскому не понятен. Не нравиться мне англицкий. Они винтовки кирпичем не чистят.

33 Mikkels   (23.04.2017 00:30)
Да, все заработало, спасибо :) с фьюзами тоже немного помучался, в итоге поставил по аналогии с конструкцией логгера температуры, за исключением JTAG. Ждем новых разработок :)

0  
32 exersizze   (22.04.2017 14:58)
Mikkels, rom-i , на 26ю ножку через транзистор Q1 и диод идет подтяжка к плюсу, может транзистор использован другой и до конца не открывается. Ну раз заработало ладно)
rom-i, жтаг и совместимость с atmega103 во фьюзах отключены?

31 rom-i   (21.04.2017 12:31)
Модуль GPS прекрасно работает с любыми терминалами. Скорость 9600. Прибор не берет информацию. Время считывается, правда разница в три часа. На месте координат очень редко, что то проскакивает. Так все в вечном поиске. Пробовал играться с кварцами, кондерами. Поиск... , и все. Может с фьюзами, что не то? Игрался с питанием от 3.3 до 5.0В. Эффекта ноль.

30 rom-i   (20.04.2017 20:31)
28 Mikkels не дописал. Нужно подтянуть 26 ногу к питанию, для корректной работы. Выход из любого подменю, длительное нажатие откл. питания. На любой печатке влазит резистор 10к. Дороги рядом.

29 rom-i   (20.04.2017 20:06)
Пришел модуль из Китая. Прошивка, что к конце статьи без ADXL335, HMC5883L. Доллго ждал. Светодиод моргает, на дисплее поиск ... Думал дохлый модуль пришел. Подключился к компу черезь UART к U-CENTER. Оказалось спутники ловит мгновенно, и много. Все определяется. Почему не работает в приборе?

28 Mikkels   (19.04.2017 19:14)
Уважаемый Автор!
Спасибо за очередную конструкцию, слежу за Вашим сайтом уже несколько лет :) Вопрос по конструкции: все работает, но есть неприятность: единожды включив, прибор не выключается никак, только отключением батареи. В чем может быть причина?
UPDATE: причина найдена, на схеме не дорисован резистор 5 26 ноге

0  
27 RD3AVJ   (22.03.2017 19:17)
Привет дружище!
в гугле отрыл гдето
там есть прога для винды, по компорту общается с датчиком, строит матрицу и автоматом выдает значения коррекции по осям
http://arduino.ru/forum/apparatnye-voprosy/kalibrovka-hmc5883l
http://www.count-zero.ru/2016/hmc5883l/
и в ютубе полно инфы...
Ответ: тут тоже разжевать пытались:
http://www.avislab.com/blog/hmc5883l_ru/
а вот тут https://www.youtube.com/watch?v=lpLx8sViZEQ дядька прям показывает на видео

0  
26 exersizze   (22.03.2017 16:59)
RD3AVJ, а где ты для ардуины код с калибровкой взял?

0  
25 RD3AVJ   (21.03.2017 10:41)
upd: похоронил идею использовать этот магнитометр в проектах, ибо калибровка предусмотрена только в среде ардуино, а без калибровки он показывыет что угодно, может даже температуру на Марсе, но не азимут. Разница в показаниях юга у моего экземпляра -40градусов от истинного, юго запад еще хуже....

0  
24 RD3AVJ   (20.03.2017 09:08)
Коллеги, чтобы получить правильные показания магнитометра с помощью акселерометра необходимо откорректировать показания с учетом крена. Тут http://uran.donntu.org/~masters/2007/kita/gerus/diss/index.htm описана формула расчета, но я по тригонометрии в школе имел твердый трояк, и было это 30 лет назад. Помогите с расчетом  с помощью показаний акселерометра пожалуйста. После того, как будут известны углы, можно будет ввести коррекцию по формуле:
Xh = X*cos(Ф) + Y*sin(tau) - Z*cos(tau)*sin(Ф)
Yh = Y*cos(tau) + Z*sin(tau)
Azm = Yh/Xh
Я так понял, что tau и Ф (фета) - это тангаж и крен))))

23 rom-i   (19.03.2017 15:14)
Хорошая штука. Автору добавить еще использование нескольких точек в программе, тогда вообще класс. По прямой двигаться не всегда норма. Сколько раз болото обходить приходилось. https://yadi.sk/d/mEvNBAx_3G95ir если кому нужна односторонняя печать в спринт.

22 sand   (08.03.2017 23:29)
Спасибо за советы.
После исправления полезли другие ошибки, но я поставил баском 2.0.7.8 и все ошибки исчезли.

0  
21 exersizze   (08.03.2017 14:48)
Замените Low_level на Low Level

20 sand   (08.03.2017 14:33)
У меня Bascom 2.0.5.0 и ошибка возникает даже в исходном файле без изменений. В чем может быть проблема?

0  
19 exersizze   (08.03.2017 14:17)
Попробовал в баскоме 2.0.7.8, скомпилировалось без ошибок. В заголовке программы прописал

Код
$regfile = "m1280def.dat"


Частота будет влиять на качество связи с gps модулем, если выбирать из имеющихся то можно ставить кварц на 8, 10, 12, 16 МГц они дают одинаковый процент погрешности на 9600бод, и с ними тоже должно работать. Еще от частоты будет зависеть длительность подсветки, так как для задержки использован Timer1.

18 sand   (08.03.2017 03:57)
Добрый день. Я хочу использовать ATmega1280 (просто она есть в наличии) и пытаюсь скомпилировать исходники, но получаю ошибку Error 347, Line: 357 External interrupt mode not supported or found in DAT file [LOW_LEVEL]. Подскажите, пожалуйста, в чем может быть проблема.
Имеет ли значение частота, на которой работает контроллер?

0  
17 exersizze   (06.03.2017 08:31)
Ага, такой. Но все же рекомендую его пока не использовать, не знаю когда получится довести до ума алгоритм для его приемлемой работы. Прошивайте прошивкой в самом конце статьи.

16 seemson   (05.03.2017 21:05)
Спасибо. У меня есть компас GY-271 у вас такой? Я надеюсь на дальнейшее развитие проекта!

0  
15 exersizze   (05.03.2017 17:21)
В контроллер заливается только hex файл.
Фьюзы выставляются на работу от внешнего высокочастотного кварца, также необходимо отключить JTAG и совместимость с Atmega103

14 seemson   (05.03.2017 17:06)
Здравствуйте очень классная идея! Хочу собрать с сыном, но я в программировании не силен, прошивка скомпилироавна в HEX файл? а Eeprom не используется и фьюзы какие выставлять? Заранее благодарен.

0  
13 exersizze   (05.03.2017 08:53)
В 2.0.7.8, в библиотеке дисплея поправлены все моменты на которые компилятор ругался.

12 RUSHPIL   (05.03.2017 01:03)
exersizze, в какой версиии скомпилирована прошивка? Хочу позаимствовать пару решений для LCD Nokia, но на предыдущих страницах темы читал, что библиотека дисплея работает на раниих версиях Баскома.
Спасибо.

0  
11 exersizze   (04.03.2017 11:02)
Добавил файлы модели корпуса и обновил прошивку.

0  
10 exersizze   (27.02.2017 08:36)
simonT, можно и без них. В этом случае ножки PortC.1 и PortC.2 нужно будет подтянуть к плюсу резисторами 5-10 кОм.
Как вариант, если отказаться от компаса на кнопку S1 можно повесить отображение доп.информации (время, дата, скорость количество найденных спутников или еще что-то).

9 simonT   (26.02.2017 21:58)
Идея супер! Хочу повторить устройство, можно ли обойтись без HMC5883L и ADXL335?

1-30 31-38
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]






   EasyEDA:  бесплатный редактор схем

   ✓ Создание схем
   ✓ Возможность симуляции
   ✓ Быстрое создание печатных плат
   ✓ Интуитивно понятный интерфейс

   Нарисуй свою схему прямо сейчас!
   Изготовление печатных плат   https://easyeda.com/order
авторизация
Логин:
Пароль:
Комментарии
Минитерминал V.3.0
28.04.2017 - DROZD01:
А почему у самого нижнего транзистора один из проводов подключен в G ножку, тогд...
Минитерминал v.2.0
26.04.2017 - Basykad:
sakatgg всё таки если можно скинте свой проект может пригодиться ещё для чего. С...
Минитерминал v.2.0
25.04.2017 - sakatgg:
Basykad, Подключал и к роутеру, также и к Доктору фьюзов - обрезает, ничего не у...
Направлятор
25.04.2017 - rom-i:
https://yadi.sk/a/1BpvBS-c3HL7UN Набросал как все произходит. В полном тупике.
Направлятор
25.04.2017 - rom-i:
Понятно, что работает. У меня только поиск.
Направлятор
25.04.2017 - Mikkels:
https://drive.google.com/open?id=0B8Fj99uLQPSvVDctSW9sMVB1d00
Направлятор
24.04.2017 - rom-i:
https://yadi.sk/i/19l7ehaz3HJjmf Так выставлены фьюзы. Может чего не так?
Минитерминал v.2.0
24.04.2017 - Basykad:
sakatgg можно файлы прошивки и схемы сбросить на майл Olegkad-rzn@mail.ru не мог...
Обработка большого количества кнопок на одном прерывании
24.04.2017 - qewin:
Mожно ли исходя из схемы на прямую подцепить кнопку на ножку (PD2)? Будет обраба...