Horloge GPS précise : Précision et fiabilité abordables

Composants et fournitures

Composant	Quantité
Arduino UNO	1
Écran LCD RGB 16×2 (ou LCD 20×4 avec adaptateur I2C)	1
Breadboard	1
Fils de connexion	1
Récepteur GPS (GY-GPS6MV2 avec u-blox NEO-6M)	1

Applications et services en ligne

• Arduino IDE

À propos du projet

J'ai utilisé jusqu'ici des modules RTC ou l'heure NTP pour mes projets d'horloge. Ici, une nouvelle source : l'analyse des trames NMEA des satellites GPS.

Surprise : les récepteurs GPS sont très bon marché aujourd'hui (ex: GY-GPS6MV2).

Tests préliminaires

1. Test PC (optionnel) : Installez « u-center » (u-blox). Avec un adaptateur FTDI, le GPS se connecte au port COM. Fix (connexion satellites) en ~1 minute (LED rouge clignote). Menu View → F8 Text Console pour voir les trames NMEA.
2. Test décodage en ligne : rl.se/gprmc – collez une trame NMEA pour la décoder.

Une fois le GPS fonctionnel (vue du ciel nécessaire), extrayons les infos souhaitées.

Câblage

• Arduino A4 (SDA) → LCD SDA
• Arduino A5 (SCL) → LCD SCL
• GPS VCC → 5V
• GPS GND → GND
• GPS TX → Arduino D8
• GPS RX → Arduino D7

Le récepteur GPS tolère 3,3V/5V.

#include 
#include 
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 20, 4); // adresse souvent 0x27 ou 0x3F

#include 
#include 
SoftwareSerial mySerial(8, 7); // RX, TX
Adafruit_GPS GPS(&mySerial);

Fonctionnalités de l'horloge

Affichage : Heure, Date, Indication vitesse du vent (convertie depuis nœuds), Altitude. Pas de position (montre fixe à la fenêtre).

Fuseau horaire

Les trames NMEA donnent l'heure UTC. Conversion locale :

int timezone = +1; // Europe/Berlin (UTC+0100)
int hour = GPS.hour + timezone;

Adaptez timezone à votre localisation.

Vitesse du vent (conversion nœuds → km/h + échelle Beaufort simplifiée)

float speed = GPS.speed * 1.852; // 1 nœud = 1,852 km/h

if (speed <= 1)         lcd.print(" Windstille");
else if (speed <= 9)    lcd.print(" leiser Zug");
else if (speed <= 46)   lcd.print(" Brise");
else if (speed <= 56)   lcd.print(" starker Wind");
else if (speed <= 74)   lcd.print(" stuerm. Wind");
else if (speed <= 83)   lcd.print(" Sturm");
else if (speed <= 102)  lcd.print(" schwerer Sturm");
else                    lcd.print(" Orkan");

Résultat sur l'écran

Ligne 1 : Heure (HH:MM:SS)
Ligne 2 : Date (JJ.MM.AA)
Ligne 3 : Vitesse + qualification vent
Ligne 4 : Altitude

Fréquence de mise à jour : 2 secondes (réglable). On peut supprimer secondes et altitude pour un écran 16×2.

Alternative européenne : signal radio DCF77, mais plus cher et sensible.

Amusez-vous à explorer les possibilités du GPS !

Code complet

// Test code for Adafruit GPS modules using MTK3329/MTK3339 driver
// Modified 01.02.2020 - Ingo Lohs
// GPRMC & GPGGA decoder: https://rl.se/gprmc

#include 
#include 
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,20,4);

#include 
#include 

SoftwareSerial mySerial(8, 7);
Adafruit_GPS GPS(&mySerial);

#define GPSECHO true
int timezone = +1; // Europe/Berlin (UTC +0100)

void setup() {
  lcd.init(); lcd.backlight();
  Serial.begin(115200);
  delay(5000);
  Serial.println("Adafruit GPS library basic test!");
  GPS.begin(9600);
  GPS.sendCommand(PMTK_SET_NMEA_OUTPUT_RMCGGA); // RMC + GGA (altitude)
  GPS.sendCommand(PMTK_SET_NMEA_UPDATE_1HZ);    // 1 Hz update
  GPS.sendCommand(PGCMD_ANTENNA);
  delay(1000);
  mySerial.println(PMTK_Q_RELEASE);
}

uint32_t timer = millis();

void loop() {
  char c = GPS.read();
  if (c && GPSECHO) Serial.write(c);

  if (GPS.newNMEAreceived()) {
    if (!GPS.parse(GPS.lastNMEA())) return;
  }

  if (timer > millis()) timer = millis();
  if (millis() - timer > 2000) {
    timer = millis();

    // Série
    Serial.print("\nTime: ");
    if (GPS.hour < 10) Serial.print('0');
    Serial.print(GPS.hour, DEC); Serial.print(':');
    if (GPS.minute < 10) Serial.print('0');
    Serial.print(GPS.minute, DEC); Serial.print(':');
    if (GPS.seconds < 10) Serial.print('0');
    Serial.print(GPS.seconds, DEC); Serial.print('.');
    if (GPS.milliseconds < 10) Serial.print("00");
    else if (GPS.milliseconds < 100) Serial.print("0");
    Serial.println(GPS.milliseconds);

    Serial.print("Date: ");
    Serial.print(GPS.day, DEC); Serial.print('/');
    Serial.print(GPS.month, DEC); Serial.print("/20");
    Serial.println(GPS.year, DEC);

    Serial.print("Fix: "); Serial.print((int)GPS.fix);
    Serial.print(" quality: "); Serial.println((int)GPS.fixquality);

    // LCD
    lcd.setCursor(5,0);
    int hour = GPS.hour + timezone;
    if (hour < 10) lcd.print('0');
    lcd.print(hour, DEC); lcd.print(':');
    if (GPS.minute < 10) lcd.print('0');
    lcd.print(GPS.minute, DEC); lcd.print(':');
    if (GPS.seconds < 10) lcd.print('0');
    lcd.print(GPS.seconds, DEC);

    lcd.setCursor(5,1);
    if (GPS.day < 10) lcd.print('0');
    lcd.print(GPS.day, DEC); lcd.print('.');
    if (GPS.month < 10) lcd.print('0');
    lcd.print(GPS.month, DEC); lcd.print('.');
    lcd.print(GPS.year, DEC);

    if (GPS.fix) {
      Serial.print("Location: ");
      Serial.print(GPS.latitude, 4); Serial.print(GPS.lat);
      Serial.print(", "); Serial.print(GPS.longitude, 4); Serial.println(GPS.lon);
      Serial.print("Speed (knots): "); Serial.println(GPS.speed);
      Serial.print("Angle: "); Serial.println(GPS.angle);
      Serial.print("Altitude: "); Serial.println(GPS.altitude);
      Serial.print("Satellites: "); Serial.println((int)GPS.satellites);

      lcd.setCursor(0,2);
      float speed = GPS.speed * 1.852;
      lcd.print(speed);
      if (speed <= 1) lcd.print(" Windstille");
      else if (speed <= 9) lcd.print(" leiser Zug");
      else if (speed <= 46) lcd.print(" Brise");
      else if (speed <= 56) lcd.print(" starker Wind");
      else if (speed <= 74) lcd.print(" stuerm. Wind");
      else if (speed <= 83) lcd.print(" Sturm");
      else if (speed <= 102) lcd.print(" schwerer Sturm");
      else lcd.print(" Orkan");

      lcd.setCursor(0,3);
      lcd.print("Hoehe: "); lcd.print(GPS.altitude);
    }
  }
}