GPS Monitor für Geo-Cacher - [Teil 1]

Hallo und Willkommen einer neuen Projektreihe.

Diesmal wollen wir uns mit dem spannenden Gebiet des Global Positioning Systems (GPS) befassen. Im ersten Teil der mehrteiligen Reihe bauen wir eine kostengünstige und mobile LCD-GPS Anzeige, die Geo-Cachern eine tolle Hilfe bei dem Aufstöbern von Geocaches ist.

Geocaching

Geocaching, im deutschsprachigen Raum auch GPS-Schnitzeljagd genannt, ist eine Art Schatzsuche, die sich Ende des 20. Jahrhunderts auszubreiten begann. Die Verstecke werden anhand geographischer Koordinaten im Internet veröffentlicht und können anschließend mithilfe eines GPS-Empfängers gesucht werden.

Quelle: Wikipedia

Der Aufbau besteht ausfolgenden 3 Hauptkomponenten :

Anzahl

Bauteil

Anmerkungen

1

HD44780 2004 LCD Display Bundle 4x20 Zeichen mit I2C Schnittstelle für Arduino

 

1

NEO-6M GPS Modul

 

1

Nano V3.0 CH340 Chip fertig verlötete, verbesserte Version mit USB Kabel

 

 

Es werden folgende Ort und Zeit Informationen auf dem Display angezeigt:

 

Kürzel

Bezeichnung

Ergänzende Hinweise

Alt

Altitude

Höhe über Wasser

S

Sattelite

Satelliten in Benutzung

C

Course

Kurs (Grad)

LAT

Geographische Breite

 

LON

Geographische Länge

 

GS

Ground Speed

Geschwindigkeit

20.01.2010 19:49

Datum / Uhrzeit

 

 

LCD-Anzeige mit GPS Daten

(Ansicht LCD-Display in Betrieb (fiktive Daten(Daten geändert) )

Bevor der nachfolgende Code kompiliert und ausgeführt werden kann, brauchen wir zwei neue Bibliotheken.

Die erste Bibliothek, TinyGPS ++ ist eine Arduino-Bibliothek zum Parsen von NMEA-Datenströmen, die von GPS-Modulen bereitgestellt werden. Wie bereits der Vorgänger der Bibliothek, TinyGPS bietet diese Bibliothek viele einfach zu nutzende Methoden zum Extrahieren von Position, Datum, Uhrzeit, Höhe, Geschwindigkeit und Kurs.

Die Bibliothek TinyGPS++ kann auf GIT Hub heruntergeladen werden: https://github.com/mikalhart/TinyGPSPlus/releases

Als weitere Bibliothek wird zur Ansteuerung des IC2 LCD Displays die Bibliothek LiquidCrystal I2C von Frank de Brabander benötigt. Diese kann direkt über den Bibiotheksverwalter unter dem Stichwort „LiquidCrystal I2C“ gefunden und installiert werden:

LiquidCrystal I2C von Frank de Brabander

Nach den Vorbereitungen der IDE kann die Hardware verkabelt werden:

 

Danach kann nachfolgender Code hochgeladen werden:

 

#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <TinyGPS++.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); // set the LCD address to 0x27 for a 20 chars and 4 line display

TinyGPSPlus gps;
SoftwareSerial ss(4, 3);

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  lcd.init();                      // Initalisiere LCD
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.clear();
  ss.begin(9600);
  smartdelay(1);
}

void loop()
{
  if (gps.altitude.isValid())
  {
    if (gps.altitude.isUpdated() || gps.satellites.isUpdated() || gps.course.isUpdated() )
    {
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print("Alt:");
      lcd.print(gps.altitude.meters()); // Altitude in meters (double)
      lcd.print("m");
      lcd.print(" S:");
      lcd.print(gps.satellites.value()); // Number of satellites in use (u32)
      lcd.print(" C:");
      lcd.print(gps.course.deg()); // Course in degrees (double)
    }
  } else
  {
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("No valid Data       ");
  }
  if (gps.location.isValid())
  {
    if (gps.location.isUpdated())
    {
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print("LAT:");
      lcd.print(gps.location.lat(), 4); // Raw latitude
      lcd.print("LNG:");
      lcd.print(gps.location.lng(), 4); // Raw longitude
    }
  } else
  {
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("No valid location   ");
  }
  if (gps.date.isValid() & gps.date.isValid())
  {
    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.print(gps.date.day());
    lcd.print(".");
    lcd.print(gps.date.month());
    lcd.print(".");
    lcd.print(gps.date.year());
    lcd.print(" ");
    lcd.print(gps.time.hour() + 1);
    lcd.print(":");
    lcd.print(gps.time.minute());
    lcd.print("    ");
  } else
  {
    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.print("No valid Timestamp  ");
  }
  if (gps.speed.isValid())
  {
    lcd.setCursor(0, 3);
    lcd.print("GS:");
    lcd.print(gps.speed.kmph());
    lcd.print("km/h ");
    lcd.print(gps.speed.knots()); // Speed in knots (double)
    lcd.print("kt ");
  } else
  {
    lcd.setCursor(0, 3);
    lcd.print("No valid Speeddata  ");
  }

  smartdelay(5000);
}

static void smartdelay(unsigned long ms)
{
  unsigned long start = millis();
  do
  {
    while (ss.available())
      gps.encode(ss.read());
  } while (millis() - start < ms);
}

 

Nach dem Einschalten wird ein Initialisierungsbildschirm angezeigt:

Anzeige bei der Initialisierung

 

Nach Empfang eines validen GPS-Signals (blaue LED des GPS Moduls blinkt) werden die Geoinformationen und Zeitdaten angezeigt:

Anzeige der ausgewerteten GPS Daten

(fiktive Daten / Daten geändert)

Ich wünsche viel Spaß beim Nachbau.

Wie immer findet Ihr alle Projekte unter der GitHub Seite https://github.com/kuchto

 

19 Kommentare

Wolfhard Jording

Wolfhard Jording

Bei mir hat das erst funktioniert, als ich folgende Arduino IDE Einstellung gemacht habe:
Einstellungen unter Werkzeug
Board: Arduino Nano
Processor: Atmega328P (Old Bootloader)
Ich habe einen Az-Delivery Nano V3 benutzt. Vorher hatte ich immer ein Fehler beim hochladen des Sketches.

Thomas

Thomas

@Siegfried
Habe den Fehler gefunden.
Habe die Bibliothek gelöscht und noch mal installiert.
Jetzt gehts!

Siegfried Pappert

Siegfried Pappert

Nachtrag zum Nachtrag:
Jetzt gibt es das gleiche Problem wie bei Ralf:
Ich hatte im Nachtrag die ersten Zeilen von Tobias sketch eingefügt. Allerdings sieht das Ganze nach der Veröffentlichun hier im Blog genauso aus, wie bei Ralf: die Zeichen nach include fehlen einfach, obwohl diese hier im Eingabefenster zu sehen waren. Dies als Hinweis für den Administrator hier. Kann das behoben werden?
Ich tippe die Zeilen jetzt noch mal selber hier ab (also nicht copy paste). mal sehen, ob das dann funktionert.
#include
#include
#include <TinyGPS++.h>

und jetz nochmal copy paste (für den Admin zum Vergleich):
#include
#include
#include <TinyGPS++.h>

Siegfried Pappert

Siegfried Pappert

Nachtrag: Im Sketch von Ralf fehlen ein paar Zeichen oberhalb des #include <TinyGPS++.h>
müßte so lauten:
#include
#include
#include <TinyGPS++.h>
Siehe auch Original Sketch von Tobias.

Siegfried Pappert

Siegfried Pappert

@Thomas:
Hast du die “LiquidCrystal_I2C” ordnungsgemäß über den Bibliotheksverwalter (Menüpunkt Sketch) hinzugefügt?
In welchem Ordner steht denn das eigentliche Programm (sketch .ino)?
Was ist die “WProgramm.h”? Sollte so nicht im Sketch des eigentlichen Programms stehen. Finde ich zuminest nicht im Sketch von Ralf.
Hast du die Arduino IDE auf dem Rechner installiert oder startest du das Programm ohne Installation über die .exe (non admin) Installation?
Ich hatte ein ähnliches Problem, kann es aber momentan nicht mehr ganz nachstellen. Es hing damit zusammen, dass Arduino die libraries am liebsten im von der IDE vorgeschlagenen Ordner hat und ich die einzubindenden Bibliotheken woanders gespeichert hatte.

Thomas

Thomas

Hallo zusammen,
bekomme beim Kompilieren immer diese Fehlermeldung.
Arduino: 1.8.12 (Windows 7), Board: “Arduino Nano”

C:\Users\Thomas\Documents\Arduino\libraries\LiquidCrystal_I2C\LiquidCrystal_I2C.cpp:4:10: fatal error: WProgram.h: No such file or directory

#include “WProgram.h” ^~~~~~~~~~~~

compilation terminated.

exit status 1
Fehler beim Kompilieren für das Board Arduino Nano.

Was mache ich Falsch?

Siegfried Pappert

Siegfried Pappert

OK, ich denke ich habe den Fehler gefunden. 0,001 Minnuten entsprechen damit ca. 1,2 m (50° nördlicher Breite). Was dann wieder Sinn macht.

Siegfried Pappert

Siegfried Pappert

Hallo Ralf,
vielen Dank für die Anpassung des Sketches. Ich hab das mal so übernommen (nach etwas Formatierungsarbeit…). Mittelweile habe ich auch anhand deines Sketches verstanden, wie ich die Nachkommastellen ändern kann, was ich dann auch für die Geschwindigkeitsangabe gemacht habe (zwei Nachkommastellen braucht es nicht…).
Eine Frage zur Genauigkeit: Reichen den Geocachern 3 Nachkommastellen? Das ist eine Auflösung von ca. 70 Metern, wenn ich das richtig gerechnet habe. Kommt mir viel vor.
Gruß Siegfried

Ralf Kastmann

Ralf Kastmann

Hier ein Sketch mit Umrechnung der Breiten- und Längen in Grad und Minuten mit 3 Nachkommastellen, so wie es Geocacher (wie ich) gebrauchen.
Gruss Ralf

/*

Anzeige: LCD 20 Charakter/Zeile; 4 Zeilen Anschluss I2C über SDA auf A4 und SCL auf A5 Versorgung GND und VCC=5V GPS-Modul; NEO-6M NEMA-Datenströme über SoftwareSerial mit RX auf D3 und TX auf D4 Versorgung GND und VCC=5V Arduino Nano Definiert in IDE über “Duemilanove oder Diecimilia” auf COM10 (kann sich aber ändern) Gilt für Nördliche Breiten und östliche Längen. Nicht getestet für Südliche Breiten und westliche Längen. Ausgabe auf LCD-Display und Seriellen Monitor Aufgesetzt und getestet: 27.2.2020 R.Kastmann
*/

#include
#include
#include <TinyGPS++.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0×27, 20, 4); // LCD-Display auf Adresse 0×27 mit 20 Zeichen und 4 Zeilen

TinyGPSPlus gps;
SoftwareSerial ss(4, 3);

int Lat_Grad;
int Lon_Grad;
double Lat_Min;
double Lon_Min;

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

lcd.init(); // Initalisiere LCD lcd.backlight(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.clear(); ss.begin(9600); smartdelay(1); Serial.println(""); Serial.println(""); Serial.println("");

}

void loop()
{
Serial.println("");

// Abfrage und Ausgabe von Datum und Uhrzeit -———————————————— if (gps.date.isValid() & gps.time.isValid()) { Serial.print(gps.date.day()); Serial.print(“/”); Serial.print(gps.date.month()); Serial.print(“/”); Serial.print(gps.date.year()); Serial.print(" "); Serial.print(gps.time.hour() + 1); //Winterzeit +1, Sommerzeit +2 Serial.print(“:”); Serial.print(gps.time.minute()); Serial.println(" "); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(gps.date.day()); lcd.print(“/”); lcd.print(gps.date.month()); lcd.print(“/”); lcd.print(gps.date.year()); lcd.print(" "); lcd.print(gps.time.hour() + 1); //Winterzeit lcd.print(“:”); lcd.print(gps.time.minute()); lcd.print(" "); } else { Serial.println(“No valid Timestamp”); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("No valid Timestamp "); } // Abfrage, Umrechnung und Ausgabe von Breite und Länge -———————————— if (gps.location.isValid()) { if (gps.location.isUpdated()) { Lat_Grad = gps.location.lat(); //Breite in Grad Lat_Min = ((gps.location.lat())-Lat_Grad)*60; //Breite in Minuten mit 3 Nachkommastellen Lon_Grad = gps.location.lng(); //Länge in Grad Lon_Min = ((gps.location.lng())-Lon_Grad)*60; //Länge in Minuten mit 3 Nachkommastellen Serial.print(“N”); Serial.print(Lat_Grad); Serial.print("° "); Serial.print(Lat_Min,3); Serial.print(" "); Serial.print(“E”); Serial.print(Lon_Grad); Serial.print("° "); Serial.print(Lon_Min,3); Serial.println(" "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(“N”); lcd.print(Lat_Grad); lcd.print(" "); lcd.print(Lat_Min,3); lcd.print(" E"); lcd.print(Lon_Grad); lcd.print(" "); lcd.print(Lon_Min,3); } } else { Serial.println(“No valid Location”); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("No valid Location "); } // Abfrage und Ausgabe von Höhe, Anzahl gefundener Sateliten und Richtung -———————- if (gps.altitude.isValid()) { if (gps.altitude.isUpdated() || gps.satellites.isUpdated() || gps.course.isUpdated()) { Serial.print(“Alt:”); Serial.print(gps.altitude.meters(),0); // Altitude in meters (double) Serial.print(" m "); Serial.print(“Sat:”); Serial.print(gps.satellites.value()); // Number of satellites in use (u32) Serial.print(" Course:"); Serial.print(gps.course.deg(),0); // Course in degrees (double) Serial.println(“°”); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(“Alt:”); lcd.print(gps.altitude.meters(),0); // Altitude in meters (double) lcd.print(“m”); lcd.print(" S:"); lcd.print(gps.satellites.value()); // Number of satellites in use (u32) lcd.print(" C:"); lcd.print(gps.course.deg(),0); // Course in degrees (double) lcd.print(" "); } } else { Serial.println(“No valid Altitude”); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("No valid Altitude "); } // Abfrage und Ausgabe der Geschwindigkeit in km/h und Knoten -—————————- if (gps.speed.isValid()) { Serial.print("Speed: "); Serial.print(gps.speed.kmph()); Serial.print(" km/h / "); Serial.print(gps.speed.knots()); // Speed in knots (double) Serial.println(" knots"); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print(“GS:”); lcd.print(gps.speed.kmph()); lcd.print("km/h "); lcd.print(gps.speed.knots()); // Speed in knots (double) lcd.print("kt "); } else { Serial.println(“No valid Speeddata”); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("No valid Speeddata "); } smartdelay(5000);

}

static void smartdelay(unsigned long ms)
{
unsigned long start = millis();
do
{
while (ss.available())
gps.encode(ss.read());
} while (millis() – start < ms);
}

Ralf Kastmann

Ralf Kastmann

Ich habe das mal nachgebaut und bin ein wenig enttäuscht über die Schluderigkeit, wie das Ganze aufgesetzt wurde.
1. Das fritzing-Model hat einige Fehler. Erstmal ist definitiv das I2C-Modul falsch herum an das LCD-Display geklemmt (siehe Claas) und das GPS-Modul hat die Kabelreihenfolge GND, TX, RX, VCC. Und TX wird auf D4 und RX auf D3 gelegt (wie bereits von Bernd bemerkt).
2. Im Sketch wurden Kommentare äusserst spartanisch – nach dem Motto: der Code erklärt sich von selbst – verteilt. Sprich: es wurde eigentlich nichts erklärt. Spätestens hier im oberen Teil hätte ein Block hingehört, welches genau die Kontaktbelegung am NanoV3 beschreibt.
Immerhin, nachdem das alles geklärt war, hat es auch bei mir so funktioniert wie beschrieben. Als Geocacher ist das alles aber noch weit entfernt von einem praxistauglichem Gerät, wie man es sich eigentlich wünscht. Das wäre: Eingabe der Sollkoordinaten, Messung der Istkoordinaten und Anzeige der Entfernung und der Richtung. Aber daran arbeite ich.

Rudolf Reiber

Rudolf Reiber

Wie schon Pappert anmerkte, ist die Genauigkeitsangabe auf zwei Dezimalen völliger Unsinn. Das Teil misst ja nicht mal auf Meter genau. Ich habe das Anzeigenproblem bei meinem GBS-Tracker für das WoMo folgendermaßen gelöst:
1. Runden des Höhenmesswertes auf Meter (Umwandlung in INT)
2. Mit z.B. diesem Code kann man eine stellenrichtige Anzeige auf dem LCD erreichen. (Und ja, ich war letztes Jahr auf unter 0 Meter :-))
###############################
lcd.setCursor(2,2);
if (hoehe >= 0)
{
if (hoehe < 10) lcd.print(" “);
else if (hoehe < 100) lcd.print(” “);
else if (hoehe < 1000) lcd.print(” “);
else if (hoehe < 10000) lcd.print(” “);
}
else
{
if (hoehe <= -10) lcd.print(” “);
else lcd.print(” ");
}
lcd.print(hoehe);

J. Schmidt

J. Schmidt

Das Projekt läßt sich gut nachbauen.
Die Daten werden nach dem Einschalten recht schnell gefunden.
Die Darstellung sollte aber in Grad und Bogenminute mit 3 Nachkommastellen erfolgen, so wie bei den meisten GPS-Geräten.
Die Erweiterung des Codes in dieser Richtung würde das Projekt perfekt machen.
Gruß

Pappert

Pappert

Schönes Projekt. Vielen Dank dafür. Aufbau hat prima geklappt.
Die Darstellung läßt sich sicher noch verbessern. Bei den Schwankungen der Höhenmeter reicht sicher die Genauigkeit in m und man könnte auf die beiden Nachkommastellen (also Genauigkeit cm) verzichten. Wäre ohne hin sinnvoll, da bei 3-stelligen Werten (vor dem Komma) beim Kurs (in der gleichen Zeile ganz rechts) dann nur noch 1 oder 2 Stellen angezeigt werden, statt der benötigten 3 Stellen. Weiß jemand, wo man da im sketch ansetzen muß? Ich denke der Wert wird aus der TinyGPS++.h übernommen.
Gleiches gilt für die Uhrzeit. EIne Darstellung der einstelligen Stunden und Minuten mit einer vorangestellten Null (also z.B. 08:01 statt 8:1) wäre schön.

Dieter Pahl

Dieter Pahl

Das ist ein wunderbares Projekt. War schnell aufgebaut und nach Monitoranpassung sofort lauffähig.
Die Genauigkeit ist erstaunlich: Lagefehler nach 30 Min. Laufzeit unter 10m; Höhenfehler ca. 5m.
Damit ist der Aufbau praxistauglich. Jetzt noch ein schickes Gehäuse und ab ins Gelände.
Danke für das Projekt!
mit freundlichen Grüßen – Dieter

Claas

Claas

Hallo,
ich habe die Teile gekauft. Bin aber jetzt verwirrt, da mein Eindruck ist, dass die Verkabelung zwischen FC-113 und dem Display in diesem Artikel falsch dargestellt ist. In der PDF Anleitung und auf anderen Seiten im Internet ist das FC-113 Modul anders gedreht verkabelt (I2C Anschlüsse sollten zur Seite schauen und nicht in die Mitte). Bitte überprüft das. Danke!

Bernd Markscheffel

Bernd Markscheffel

Das aktuell verkaufte Modul (14.02.20) hat eine rote LED, und blinkt nur bei Empfang eines gültigen Signals (kein Dauerleuchten, wie in einigen Beschreibungen, beim Warten auf das Signal) . Ich habe das Modul an einen Arduino UNO angeschlossen. RX des GPS an Pin 3 und TX an Pin 4. Funktioniert prima, Im Büro unterm Dach 9 Sats. Danke an Tobias fürs Teilen !

Viele Grüße
Bernd

Walter

Walter

Hallo Herr Kuch,
könnte man beide Anzeigen auch trennen ? Ich würde es besser finden, wenn man auf dem einen Display die Daten des/der Satelliten hätte, und auf dem 2 Display Zeit, Geschwindigkeit usw…..denn beim cachen ist mir der ORT wesentlich wichtiger.

Bernhard

Bernhard

Perfekt wäre der Code, wenn man die Längen- und Breitengrade noch in Grad/Minuten/Sekunden anzeigen könnte.

Also nicht 9.50000 Grad sondern 9° 30 min und so weiter.
Weiss jemand mehr dazu?

Hermann Zakovsek

Hermann Zakovsek

Ist die Zeile (ca 35 in loop()):
if (gps.date.isValid() & gps.date.isValid())
oder sollte es
if (gps.date.isValid() & gps.time.isValid())
heisen?

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