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远足追踪器开源分享
杨帆
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描述
什么是远足追踪器？
Hiking Tracker是一款可以感知徒步旅行者在徒步过程中周围环境变化的设备。
这个想法是观察温度、压力、湿度、高度、位置、方向等的变化。它提供了一些关于徒步旅行的有趣见解。
与低地相比，在寒冷、干燥、低密度空气的山区，许多人发现呼吸困难。有些人会出现皮肤干燥刺激。该设备让对徒步旅行感兴趣的人了解他们的极限。还有去高海拔地方的乐趣。能够知道海拔是一件有趣的事情！
不仅是山脉，还探索沼泽、沙漠、森林——每一个都有其独特的环境特征，能够在旅途中监测环境是了解自然的更好方式。
。
第 1 步：硬件，这是为了什么？
这个项目有很多感应
附件屏蔽板带有一些板载 I2C 设备：
- 用于感测环境温度的 LM 75B 温度传感器
- ADXL345 3 轴加速度计，用于感应倾斜和重力
- DS3231 用于感应时间的高精度 RTC
- HMC5883 3 轴磁传感器，用于感应罗盘航向
- AM2320 湿度传感器，用于感测空气的 % RH
- BMP180压力传感器，用于感测大气压力和高度
- MTK3339 GPS 传感器，用于感应位置和步行距离
在 Arduino Uno 上：
- 3.9k + 22k 分压器，用于感应 4节 AA电池电压
- 1306 OLED 用于查看数据
- 警报蜂鸣器
- 此项目不需要 RGB LED
- XBee 接口不使用，但 Arduino D2、D3、D9、D10 可以从该接口中取出用于其他项目，D2 连接到复位，允许从代码复位 Arduino！
- 未使用 5 向操纵杆
- 101锅没用
第 2 步：修改和连接硬件
对 Arduino Uno 进行了少量修改。它安装在带有螺丝支架和热胶的 4 AA 电池座上。
4 AA 和 CR1220（用于 RTC）安装在电池座上。
电池座和 Arduino Uno 板之间有一个空间，可以放置压力、湿度、磁性和 GPS 传感器。
I2C 传感器焊接在一块预制板上并放置在该空间中
这些传感器从底部连接到 Arduino Uno：
增加了一个分压器来测量 4 节 AA 电池的电池电压。
AA 电池组电压检测线连接到 ADC A1：
屏蔽的操纵杆通过引脚 A5 映射到 ACD 引脚 A1。这就是为什么要拆焊并移除操纵杆的原因。
通过将 Accessory Shield 上的一些焊盘（示意图见参考）与焊桥 D2（用于软复位）连接，Arduino 的 D3、D9、D10 引脚可在 Xbee 接口上使用。
组件堆栈如下：
- 顶层：Arduino 上的附件屏蔽
- 中间层：其他传感器和 GPS 将位于 Uno 和电池盒之间
- 底层：4 AA 电池座，带电池
连接如下所示：
第 3 步：对设备进行编程
Arduino IDEBuild 1.8.5用于对设备进行编程。首先使用库管理器包含或下载以下所有库。
通过在库管理器的搜索框中输入传感器的名称，将出现相应的库。
一些 Accessory Shield 库（请参阅参考资料）是通过zip.file选项添加的
添加必要的库后，会检查每个传感器的示例代码以找出相关传感器的 API。
接下来，所有库头文件都包含在一个空的 Arduino 草图中。
头文件列表
math.h,inttypes.h,Wire.h,lm75.h,ADXL345.h,ChainableLED.h,U8glib.h,ds3231.h,Adafruit_Sensor.h,Adafruit_AM2320.h,Adafruit_BMP085_U.h,Adafruit_HMC5883_U.h,Adafruit_GPS.h
经过多次编辑、编译和调试（包括松散的连接，我发现 BMP180 可能由于 I2C 引脚的泄漏电源而在没有 Vcc 的情况下工作）并上传 - 最后代码准备好了。
注意事项
- 高度计算基于气压降，仅适用于正常天气条件。
- 指南针代码未在软件中进行倾斜补偿，设备必须保持在水平面上。有一个固定的罗盘圆，其中还有另一个可变半径圆。当设备倾斜时，内圈会增加。当它处于水平位置时（即加速度的 x 和 y 分量几乎为 0），内圆将减小到一个点。这是罗盘航向更准确的时候。
- 指南针指针的偏角取决于地球磁场的位置和变化。这可能会受到太阳风暴的影响。如果不包括偏角，罗盘航向将偏离几度。
查找您所在地区的磁偏角：http: //www.magnetic-declination.com
- 指南针航向容易受到附近磁性物体的影响，例如山上存在强磁性矿物。
- 器件的最低工作电压约为 4.5 伏。此时应更换 AA 电池。
- 时间和日期是通过代码编程的，如果需要时间来更换纽扣电池，必须拔下并插上电源。代码中带有新时间的新程序上传将更改时间。
- 在开发期间 GPS 模块不可用。因此，演示坐标放置在经纬度中。如果有人希望复制此项目，则需要包含 GPS 库和相关代码。
- 加速度计和磁力计的 XY 平面以 PCB 上的布局为准。代码需要进行相应的调整。
- 加速度计读数精度容易受到振动。建议在静止状态下使用设备。
改进范围
可以从固件方面对更多功能进行改进：
- 在 EEPROM 上定期记录参数
- 达到高度/位置里程碑时的蜂鸣器警报声
- 喝水提醒
- 休息提醒
- 低电量报警
- 低温、湿度警报
- 用于倾斜补偿的指南针软件校准（大量三角函数）
- 通过 Gateway 应用程序使用 GPS 和 IoT 连接自动获取偏角
至于硬件部分的改进：
- 用于设置时间、偏角等的用户输入开关。
- 设备的定制 3D 外壳
- 使用可充电锂电池
- 单板紧凑型 PCB 设计，更便携
结论
Travel & Hiking 很酷，当你可以检查周围环境的变化时，它会让事情变得更有趣。特别是在徒步旅行时，在数小时内检查海拔、湿度、压力和温度的变化。这个设备让你知道你在什么高度感到高原反应，什么湿度水平让你的皮肤干燥——诸如此类。尽管在电路布局和代码方面都有改进的空间来处理这些警告，但在荒野中拥有这样的小工具仍然很酷！
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