用GPS模块和Arduino制作一个多功能测速仪

车辆测速装置有机械式和电子式两种，本项目利用GPS模块、Arduino和OLED显示屏测量并显示车辆的即时速度，属于智能仪表类别。

项目的核心是GPS接收器。目前最流行的GPS模块是ublox NEO-6M，这里我们采用了Quectel L86 GPS模块，因为其简单且天线非常小巧，只要与Arduino、0.96″ OLED显示屏连接，与速度相关参数就显示在OLED屏幕上。项目BOM清单如下：

Arduino Nano板         x1
L80/L86 GPS模块    x1
OLED显示屏         x1
杜邦线                x20
面包板                 x1

Quectel L86/L80 GPS模块

Quectel L86采用联发科技GNSS MT3333芯片，是一款集成16mm×16mm×4.0mm贴片天线的超紧凑型GNSS模块，使客户能灵活地从GPS切换到GNSS。L86采用LCC封装，内置贴片天线使其拥有超强的捕获和追踪能力。
通过先进的AGPS（EASY）轨道预测技术和省电模式（AlwaysLocate技术），L86模块能自动计算和预测长达三天的轨道信息，并将这些信息存储到内部RAM存储器中，即使在室内弱信号情况下也能实现低功耗快速定位。AlwaysLocate技术的运用，使得L86可以根据不同的环境状况和运行模式，自动调节定位时间，在确保定位精度的同时大大降低了模块功耗。

 

 

凭借超小尺寸，超高精度和灵敏度，L86几乎能满足M2M客户所有应用需求，尤其适用于车载、个人追踪、工业级PDA及其他相关手持设备等领域，特别适合于GPS接收机和OBD应用。主要优势包括：
支持多重卫星系统：GPS、GLONASS、QZSS
内嵌贴片天线：16mm×16mm×4.0mm
超紧凑型封装：18.4mm×18.4mm×6.45mm
支持内外置天线自动切换
支持短路保护和天线侦测
内置低噪声放大器，提高接收高灵敏度
支持自辅助AGPS（EASY技术，无需外部存储器）
极低的电流消耗：26mA@追踪模式
多种省电模式：待机模式、备份模式、周期模式、AlwaysLocate模式
LOCUS技术,支持日志信息自动记录保存
高灵敏度：-167dBm@追踪模式,-149dBm@捕获模式
99个捕获信道，33个追踪信道
支持Balloon模式，定位高度高达80km
支持DGPS和SBAS(WAAS/EGNOS/MSAS/GAGAN)
多频主动干扰消除技术增强抗干扰能力
授时服务支持PPS与NMEA同步功能
支持移远通信自主研发的SDK命令
UART接口：波特率范围4800~115200bps，默认波特率9600bps
更新速率：1Hz（默认），最高10Hz
输入/输出电压：2.7~2.9V
协议：NMEA 0183/PMTK 

 

作为一个SMD形式的工业级模块，项目制作时需要插入2.54间距排针，并焊接在底部PCB上。焊上所有12个针脚后，L86模块就变得十分友好，可轻易插接在面包板上。

连接Arduino GPS测速仪

Arduino GPS测速仪电路非常简洁，只要将三个组件按照电路图连接起来即可。

 

Quectel L86 GPS模块有12个引脚，本项目只用其中的5个。将VCC、GND连接到Arduino开发板的3.3V、GND引脚；V_BCKP引脚也要连接到3.3V，如果不连接的话模块就不能工作。L86模块的Rx、Tx引脚要分别连接到Arduino开发板的数字引脚2、3上。

 

 

OLED显示屏是I2C总线，其VCC、GND引脚要连接到Arduino开发板的3.3V、GND引脚。同样，SDA、SCL引脚则连接到Arduino板子的A4、A5引脚上。

编写代码

L80 GPS模块支持Tiny GPS++ Library，下载库文件并上传到Arduino库文件夹。除了Tiny GPS++ Library，代码还需要称作Adafruit SSD1306的SSD1306 Library文件。

以下是完整代码，拷贝并上传到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测速仪调试

把上述代码上传到Arduino Nano Board后，OLED显示屏起初并不显示数据，因为L86 GPS接收器还没有与卫星系统同步。

稍微等一下，GPS就开始接收来自最近卫星系统的数据，信号的接收与同步情况设备驻地的内外环境有关。与卫星系统同步妥当后，OLED显示屏开始以每小时公里（kmph）为单位显示速度。当然，现在显示的是0kmph，因为板子放在静止的桌上。

 

 

如果将GPS测速仪放在运动的车辆上，就会显示以kmph为单位的车速，连接的卫星数量，以及以米为单位的海拔高度。

 

 

可见。这个测速仪不但简单，功能还真不少，只要带在身上你就能够获得汽车、自动车、公交车、火车和飞机的速度和所在的海拔高度，以及比赛和训练时的运动速度，还可带它取户外一起融入大自然。

　　审核编辑：汤梓红