用GPS模塊和Arduino制作一個多功能測速儀

車輛測速裝置有機械式和電子式兩種，本項目利用GPS模塊、Arduino和OLED顯示屏測量并顯示車輛的即時速度，屬于智能儀表類別。

項目的核心是GPS接收器。目前最流行的GPS模塊是ublox NEO-6M，這里我們采用了Quectel L86 GPS模塊，因為其簡單且天線非常小巧，只要與Arduino、0.96″ OLED顯示屏連接，與速度相關(guān)參數(shù)就顯示在OLED屏幕上。項目BOM清單如下：

Arduino Nano板 x1
L80/L86 GPS模塊 x1
OLED顯示屏 x1
杜邦線 x20
面包板 x1

Quectel L86/L80 GPS模塊

Quectel L86采用聯(lián)發(fā)科技GNSS MT3333芯片，是一款集成16mm×16mm×4.0mm貼片天線的超緊湊型GNSS模塊，使客戶能靈活地從GPS切換到GNSS。L86采用LCC封裝，內(nèi)置貼片天線使其擁有超強的捕獲和追蹤能力。
通過先進的AGPS（EASY）軌道預(yù)測技術(shù)和省電模式（AlwaysLocate技術(shù)），L86模塊能自動計算和預(yù)測長達三天的軌道信息，并將這些信息存儲到內(nèi)部RAM存儲器中，即使在室內(nèi)弱信號情況下也能實現(xiàn)低功耗快速定位。AlwaysLocate技術(shù)的運用，使得L86可以根據(jù)不同的環(huán)境狀況和運行模式，自動調(diào)節(jié)定位時間，在確保定位精度的同時大大降低了模塊功耗。

憑借超小尺寸，超高精度和靈敏度，L86幾乎能滿足M2M客戶所有應(yīng)用需求，尤其適用于車載、個人追蹤、工業(yè)級PDA及其他相關(guān)手持設(shè)備等領(lǐng)域，特別適合于GPS接收機和OBD應(yīng)用。主要優(yōu)勢包括：
支持多重衛(wèi)星系統(tǒng)：GPS、GLONASS、QZSS
內(nèi)嵌貼片天線：16mm×16mm×4.0mm
超緊湊型封裝：18.4mm×18.4mm×6.45mm
支持內(nèi)外置天線自動切換
支持短路保護和天線偵測
內(nèi)置低噪聲放大器，提高接收高靈敏度
支持自輔助AGPS（EASY技術(shù)，無需外部存儲器）
極低的電流消耗：26mA@追蹤模式
多種省電模式：待機模式、備份模式、周期模式、AlwaysLocate模式
LOCUS技術(shù),支持日志信息自動記錄保存
高靈敏度：-167dBm@追蹤模式,-149dBm@捕獲模式
99個捕獲信道，33個追蹤信道
支持Balloon模式，定位高度高達80km
支持DGPS和SBAS(WAAS/EGNOS/MSAS/GAGAN)
多頻主動干擾消除技術(shù)增強抗干擾能力
授時服務(wù)支持PPS與NMEA同步功能
支持移遠通信自主研發(fā)的SDK命令
UART接口：波特率范圍4800~115200bps，默認波特率9600bps
更新速率：1Hz（默認），最高10Hz
輸入/輸出電壓：2.7~2.9V
協(xié)議：NMEA 0183/PMTK

作為一個SMD形式的工業(yè)級模塊，項目制作時需要插入2.54間距排針，并焊接在底部PCB上。焊上所有12個針腳后，L86模塊就變得十分友好，可輕易插接在面包板上。

連接Arduino GPS測速儀

Arduino GPS測速儀電路非常簡潔，只要將三個組件按照電路圖連接起來即可。

Quectel L86 GPS模塊有12個引腳，本項目只用其中的5個。將VCC、GND連接到Arduino開發(fā)板的3.3V、GND引腳；V_BCKP引腳也要連接到3.3V，如果不連接的話模塊就不能工作。L86模塊的Rx、Tx引腳要分別連接到Arduino開發(fā)板的數(shù)字引腳2、3上。

OLED顯示屏是I2C總線，其VCC、GND引腳要連接到Arduino開發(fā)板的3.3V、GND引腳。同樣，SDA、SCL引腳則連接到Arduino板子的A4、A5引腳上。

編寫代碼

L80 GPS模塊支持Tiny GPS++ Library，下載庫文件并上傳到Arduino庫文件夾。除了Tiny GPS++ Library，代碼還需要稱作Adafruit SSD1306的SSD1306 Library文件。

以下是完整代碼，拷貝并上傳到Arduino Nano Board即可。

#include
#include
#include
#include

#define rxPin 2
#define txPin 3
SoftwareSerial mygps(rxPin, txPin);

#define SCREEN_WIDTH 128?????? // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64?????? // OLED display height, in pixels
#define OLED_RESET -1??????????//Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
#define SCREEN_ADDRESS 0x3C????//See datasheet for Address
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

TinyGPSPlus gps;


void setup()
{
Serial.begin(115200);
mygps.begin(9600);

if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS))
{
Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
????for (;;); // Don't proceed, loop forever
}
display.clearDisplay();
display.display();
delay(2000);
}

void loop()
{
boolean newData = false;
for (unsigned long start = millis(); millis() - start < 1000;)
{
while (mygps.available())
{
if (gps.encode(mygps.read()))
{
newData = true;
}
}
}

//If newData is true
if (newData == true)
{
newData = false;
display.setTextColor(SSD1306_WHITE);

if (gps.location.isValid() == 1)
{
//String gps_speed = String(gps.speed.kmph());
display.setCursor(0, 0);
display.setTextSize(3);
display.print(gps.speed.kmph());

display.setCursor(75, 20);
display.setTextSize(2);
display.print("km/h");

display.setTextSize(1);
display.setCursor(0, 50);
display.print("SAT:");
display.setCursor(25, 50);
display.print(gps.satellites.value());

display.setTextSize(1);
display.setCursor(70, 50);
display.print("ALT:");
display.setCursor(95, 50);
display.print(gps.altitude.meters(), 0);

display.display();
delay(1500);
display.clearDisplay();
}
}

else
{
display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
display.setCursor(0, 0);
display.setTextSize(3);
display.print("No Data");
display.display();
delay(1500);
display.clearDisplay();
}
}

Arduino GPS測速儀調(diào)試

把上述代碼上傳到Arduino Nano Board后，OLED顯示屏起初并不顯示數(shù)據(jù)，因為L86 GPS接收器還沒有與衛(wèi)星系統(tǒng)同步。

稍微等一下，GPS就開始接收來自最近衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，信號的接收與同步情況設(shè)備駐地的內(nèi)外環(huán)境有關(guān)。與衛(wèi)星系統(tǒng)同步妥當(dāng)后，OLED顯示屏開始以每小時公里（kmph）為單位顯示速度。當(dāng)然，現(xiàn)在顯示的是0kmph，因為板子放在靜止的桌上。

如果將GPS測速儀放在運動的車輛上，就會顯示以kmph為單位的車速，連接的衛(wèi)星數(shù)量，以及以米為單位的海拔高度。

可見。這個測速儀不但簡單，功能還真不少，只要帶在身上你就能夠獲得汽車、自動車、公交車、火車和飛機的速度和所在的海拔高度，以及比賽和訓(xùn)練時的運動速度，還可帶它取戶外一起融入大自然。

審核編輯：湯梓紅